[发明专利]一种低熔点皮芯结构聚乳酸短纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合成聚乳酸短纤维，具体涉及一种聚乳酸短纤维的制备方法。

背景技术

聚乳酸是一种可生物降解的高分子聚合物，具有良好的机械性能及物理性能，适用于挤出、注塑、拉膜、纺丝等各种加工方法。它广泛应用于医疗、卫生、药学、农业、包装业、纺织服装业、汽车装饰等领域，可大量替代传统高分子材料。其产品从工业到民用，涉及塑料制品、包装食品、无纺布、工业及民用纺织面料、农用织物、保健织物、抹布、一次性高档卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地垫等。聚乳酸及其共聚物的纤维制备可采用溶液干法纺丝和熔融纺丝来实现，但溶液法纺丝的工艺较为复杂，溶剂一般有毒并且回收困难。相比之下熔融纺丝简单易操作，更具优势。

双组分纤维可有多种截面，有皮芯和偏皮芯、并列和中空并列及偏中空并列、带中心桔瓣和无中心桔瓣、条纹和海岛及导电、三叶和异型及混合型等，也可以进行专门设计，生产更多不同横截面纤维。从经济前景看，截面是最重要的。一般而言，每种类型的双组分纤维有不同的用途。其中一种用途是生产自卷曲纤维或者螺旋卷曲纤维，这种方式生产可避免机械或空气动力学手段进行卷曲加工时存在不可能卷曲情况的发生。此外，自卷曲纤维的回复性较好，因此，所加工的纤维可以像纤维填充材料一样使用。纤维自卷曲的原理是依据两种材料的不同热收缩性能，选用的纤维截面是并列型和偏心皮芯型，许多不同聚合物材料可组合使用。目前双组分皮芯纤维的另一种重要用途是改善纤维的热粘合性能以适合非织造生产的需要，通过熔融较低熔点组分，使纤维粘合为非织造布。这种工业上应用的热粘合非织造布采用皮芯型纤维，其皮层材料熔点较芯层的低，常规熔点的组分作芯层、低熔点组分作皮层。

张德权【低熔点皮芯型涤纶短纤维生产工艺研究】(《合成纤维》2009年、第5期)以低熔点聚酯(COPET)、普通聚酯(PET)，开发COPET/PET低熔点皮芯型复合短纤维的复合纺丝生产工艺，探讨了COPET原料选择、COPET切片输送与干燥、真空双螺杆挤压机、纺丝组件、纺丝温度、卷曲机、烘干机和打包机等工艺条件和设备对生产的影响。

中国专利201010135281.3公开了一种可生物降解的双组份皮芯低熔点复合纤维，其原料包括一种聚丁二酸丁二酯(PBS)和一种其它可生物降解聚合物。上述两种原料制造的纤维的横截面是一种皮芯结构，特别地可生物降解的双组份皮芯低熔点复合纤维以聚丁二酸丁二酯(PBS)为复合纤维的皮层，聚乳酸酯(PLA)为复合纤维的芯层。皮层聚丁二酸丁二酯(PBS)中可以加入一种添加剂，采用双螺杆和皮芯型复合纺丝组件制备。

中国专利200810024819.6公开了PLA阻燃纤维生产的工艺方法，其特征是PLA生产的熔体通过复合纺丝箱体、皮芯复合组件纺丝生产皮芯阻燃PLA纤维(相同熔点)的生产方法，其中PLA熔体为芯层，其皮芯重量比为2:8～6:4；其皮层料的重量百分比配为：皮层PLA聚合物75-85％，阻燃母粒15-25％，偶联剂0.2-4％；其芯层料为100％的PLA的聚合物。

上述与本发明密切相关的现有技术，其不足之处在于：国内外仅有采用相同熔点聚乳酸(PLA)制备皮芯结构聚乳酸纤维的报道，它对生产设备及工艺参数的控制要求较低、产品的热粘合性能较差，其应用也有一定的局限性，难以适合非织造生产的需要。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一低熔点皮芯结构聚乳酸短纤维的制备方法，该短纤维用途广泛，且原料可再生，产品可降解。

技术方案：一种低熔点皮芯结构聚乳酸短纤维的制备方法，将低熔点聚乳酸切片和聚乳酸切片分别进行干燥，以低熔点聚乳酸作为皮层，聚乳酸为芯层，皮芯复合比例为3:7～6:4，两种切片分别经熔融挤压排出后，形成低熔点聚乳酸熔体和常规聚乳酸熔体，再分别经过计量后，纺丝制备成双组分皮芯结构聚乳酸纤维原丝，再经集束、拉伸、卷曲、烘干、切断工序制备皮芯结构聚乳酸短纤维。

为了进一步使纺丝更加顺利、避免飘丝及断头的出现，所述低熔点聚乳酸切片的干燥采用露点为-40℃以下的干燥空气，干燥温度45～55℃，干燥时间6～8h，控制切片含水率小于50ppm；所述聚乳酸切片的干燥采用露点为-40℃以下的干燥空气，干燥温度80～95℃，干燥时间2h，再降低温度至45～55℃，平衡6h，控制切片含水率小于50ppm。

进一步，采用长径比为1:30～36的螺杆挤压机进行熔融挤压，可以有效防止高剪切。