[发明专利]一种原液着色制备黑色聚乳酸纤维的方法

说明书

本发明公开了一种原液着色制备黑色聚乳酸纤维的方法，属于纤维生产技术领域。本发明将改性炭黑与聚乳酸加入打粉机进行粉碎混合，充分混匀后加入至双锥微型混炼仪并升温至指定温度,熔融共混后挤出并牵伸至卷绕机以制备聚乳酸纤维。本发明通过调节炭黑种类、炭黑与聚乳酸比例、卷绕速度和牵伸工艺等条件，可有效控制有色聚乳酸纤维的力学性能、颜色深度、纤维直径等性能。所得聚乳酸纤维色牢度高，色深易控制，同一工艺不同批次间纤维差异小，适合连续化生产。

技术领域

本发明具体涉及一种原液着色制备黑色聚乳酸纤维的方法，属于纤维生产技术领域。

背景技术

聚乳酸是一种来源于玉米和大豆等天然原材料，且生物相容性好的高分子材料，常被应用于医用领域如外科缝合线、骨科固定设备以及药物控制释放等方面。近年来由于合成方法的突破，聚乳酸分子量及分子量分布得到了很好的控制，使其成为生物质纤维的一种重要原材料。另外，聚乳酸纤维有媲美于涤纶纤维的力学性能，同时还具有易生物降解、抗褶皱、抗紫外、极限氧指数较高和亲水性好等优点，是在纺织领域最为重视和应用前景良好的生物质纤维之一。

聚乳酸纤维与涤纶化学结构相似，常采用分散染料对其进行染色。但因其线性脂肪族热塑性聚酯结构使其抗水解能力较差，采用传统分散染料染色工艺使得染色聚乳酸纤维力学性能降低的问题，影响了聚乳酸的服用性能。例如，公开杂志《Journal of AppliedPolymer Science》中名为《Comparison of disperse dye exhaustion,color yield,andcolorfastness between polylactide and poly(ethylene terephthalate)》(2010,90(12):3285-3290)的作者Yang采用分散染料对PLA进行染色，研究结果表明提高染浴pH值有利于分散染料在PLA纤维上的上染率，但当pH值高于7时，PLA纤维会发生强烈的水解，严重影响PLA纤维力学性能。

原液着色技术是一种在纺丝溶液或熔体中加入着色剂，得到有色聚合物或熔体，经纺丝直接制成有色纤维的着色方法。原液着色中所用颜料以分散状态存在于介质中，因此颜料的粒径大小及分布特性直接影响到着色纤维的颜色性能和力学性能，传统黑色纤维是利用炭黑对聚酯纤维原液着色的制得黑色聚酯纤维；美国专利US07/099,534公开了一种原液着色聚酯纤维的黑色液体着色剂制备方法，将炭黑经液相氧化并经气相氧化中和后加入到聚酯溶液中，得到具有微蓝色调的深黑色聚酯。但是上述方法得到的黑色纤维材料的力学性能和色牢度还是较弱，需要寻找一种制备具有较强力学性能和更优异的着色牢度的有色聚乳酸纤维的方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明基于原液着色，利用改性炭黑与聚乳酸共混，配合特定的炭黑与聚乳酸比例、卷绕速度和牵伸工艺等条件通过控制炭黑的粒径，并提高炭黑颜料与聚乳酸基体的相容性以制备一种热力学性能优良的原液着色黑色聚乳酸纤维。

本发明的第一个目的是提供一种黑色聚乳酸纤维的制备方法，所述方法利用非离子型改性炭黑与聚乳酸熔融挤出，然后进行牵伸，得到黑色聚乳酸纤维；所述非离子型改性炭黑相对聚乳酸的质量份数为1％-2.5％。

在本发明的一种实施方式中，所述非离子型改性炭黑是表面接枝的聚酯结构单元的炭黑。

在本发明的一种实施方式中，所述聚酯结构单元包括聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯中的一种或多种。

在本发明的一种实施方式中，所述熔融挤出的温度为170～210℃。

在本发明的一种实施方式中，所述熔融挤出是在双锥微型混炼仪中进行；其中，双锥微型混炼仪中左右板的温度相同，螺杆转速为50-80rpm。

在本发明的一种实施方式中，所述方法还包括在挤出后利用卷绕机进行缠绕，然后进行牵伸。