[发明专利]一种具有皮芯结构的聚乳酸纤维及全聚乳酸复合板材

说明书

本发明公开了一种具有皮芯结构的聚乳酸纤维及全聚乳酸复合板材，属于材料学领域。本发明将以重量份计的高光学纯度聚乳酸85～99份，乳酸共聚物1～15份，润滑剂0.1～5份和功能性助剂0.1～5份经螺杆挤出机熔融共混挤出，随后将挤出物在一定条件下进行拉伸处理即得到所述的具有皮芯结构的聚乳酸纤维。将所述皮芯结构聚乳酸纤维按照一定角度逐层紧密堆叠，随后经热压成型即得高性能全聚乳酸复合板材。本发明所公开的皮芯结构聚乳酸纤维制备工艺简单、成本低、性能优良，可用于制备可完全生物降解的高性能织物、片材、板材以及全聚合物复合材料。

技术领域

本发明涉及一种具有皮芯结构的聚乳酸纤维及全聚乳酸复合板材，属于材料学领域。

背景技术

皮芯结构纤维是指由两种组分以皮芯结构的形式沿纤维轴向连续排列而形成的复合纤维。作为复合纤维的一种，皮芯结构纤维兼具两种组分各自的独特性能，能够弥补单一组分的缺点；进一步地，其特殊的皮芯结构能够产生一定的组合效应，从而赋予其单一纤维所不具有的特殊性能。

近年来，可降解聚合物材料越来越受到科研人员及企业的关注，专利CN102691121A公开了一种以聚丙烯为芯层、聚乳酸为皮层的烟用复合丝束，其具有良好的卷曲性能和生物可降解的特点。专利CN102191587A公开了一种以聚乳酸为芯层、聚丁二酸丁二醇酯为皮层的低熔点皮芯复合纤维，该纤维具有完全的生物可降解性，同时与其它纤维，特别是以纤维素为主要成分的纤维具有良好的粘合效果。专利CN102212896A公开了一种以纯聚乳酸树脂为芯层、抗菌改性的聚乳酸树脂为皮层的高效抗菌防霉聚乳酸纤维，该纤维同时具有强度高、柔韧性好、可生物降解等优点，具有良好的应用前景。

尽管上述皮芯结构纤维具有优良的性能，其生产方法却较为复杂。如最常用的熔融复合纺丝技术，从原料到成品之间包含聚合物切片、干燥、螺杆熔融挤压、计量、复合喷丝、冷却成形、卷绕、拉伸、蜷曲等将近十个步骤。因此，从提高皮芯结构纤维的生产效率、拓宽其应用领域的角度考虑，极有必要发明一种工艺简单、操作便捷的高性能皮芯结构纤维的制备方法。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种简单易行的皮芯结构聚乳酸纤维的制备方法，并公开了一种基于所述纤维的高性能全聚乳酸复合板材的制备方法。

本发明公开了一种具有皮芯结构的聚乳酸纤维，所述聚乳酸纤维的制备方法包括以下步骤：

(1)将以重量份计的聚乳酸85～99份，乳酸共聚物1～15份，润滑剂0.1～5份和功能性助剂0.1～5份经挤出机熔融共混挤出；

(2)将挤出物分别经热辊牵引拉伸、在温度恒定的烘箱进行拉伸处理、热辊牵引拉伸，或者将挤出物直接经热辊牵引进行拉伸处理，即得到所述的具有皮芯结构的聚乳酸纤维。

在一种实施方式中，所述拉伸的总的拉伸倍率为5～40。

所述步骤(1)中挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，熔融共混温度为聚乳酸的熔点以上1～70℃，螺杆转速为50～400rpm；所述步骤(2)中热辊和烘箱内的温度为聚乳酸的玻璃化转变温度以上5℃至聚乳酸的熔点以下5℃。

所述聚乳酸为光学纯度不低于98％的左旋聚乳酸和右旋聚乳酸中的至少一种，乳酸共聚物为右旋乳酸单元含量为3～30％的左旋乳酸-右旋乳酸共聚物。

所述聚乳酸的数均分子量为8～30万；左旋乳酸-右旋乳酸共聚物的数均分子量为3～15万。

优选地，聚乳酸与乳酸共聚物热力学相容。

可选地，所述润滑剂为柠檬酸酯、聚乙二醇、硬脂酸酰胺和油酸酰胺中的至少一种。

可选地，所述功能性助剂为成核剂、抗水解剂和抗氧剂中的至少一种。

可选地，所述成核剂包括酰胺类成核剂、草酰胺类成核剂、山梨醇类成核剂和无机类成核剂中的至少一种。