[发明专利]一种立构聚乳酸/聚三亚甲基碳酸酯生物质复合纤维

说明书

本发明公开了一种立构聚乳酸（sc‑PLA）/聚三亚甲基碳酸酯（PTMC）生物质复合纤维及其制备方法，该sc‑PLA/PTMC生物质复合纤维为sc‑PLA和PTMC共混熔融纺丝所得，用差示扫描量热仪进行测定时熔融峰温度为200℃以上，用XRD测定结晶衍射峰2θ=12°、16°、21°、24°，结晶度为20~70%。本发明制备的sc‑PLA/PTMC生物质复合纤维熔融温度、断裂强度、断裂伸长率，均远高于普通PLA纤维；该生物质复合纤维在130℃，pH 5的溶液中水解1h后拉伸强度保持率为65%~96%，远高于普通PLA纤维。该复合纤维加工方法工艺简单，易于加工，产品性能优异，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于复合纤维技术领域，具体涉及一种立构聚乳酸/聚三亚甲基碳酸酯生物质复合纤维。

背景技术

中国是一个纺织大国，每年都需要大量的纤维原料。2017年全球纤维消费量为1.03亿吨，其中合成纤维约占70%。传统石油化工技术及产品的副作用和目前合成纤维主要以石油资源为原料。随着全球石油资源的日益匮乏和生态环境的日益恶化，不可持续性日趋显著，合成纤维的发展受到越来越多的制约。大力发展生物质纤维可有效扩大纺织原料来源，弥补国内纺织资源的不足，同时也是应对石油资源日趋枯竭、实现纺织工业可持续发展的重要手段。

聚乳酸（PLA）纤维是一种典型的生物质合成纤维。该纤维具有优异的力学性能，在织物与非织造领域均具有较大的市场发展潜力。PLA纤维工业化生产已将近20年，但其并没有如预期的那样，在纺织工业上得到广泛的应用。PLA纤维不仅原料来源于生物质，而且可完全生物降解，但是PLA纤维耐热性和韧性差。通过左旋聚乳酸（PLLA）和右旋聚乳酸（PDLA）共混熔融纺丝可制备立构聚乳酸（sc-PLA）纤维，该纤维具有显著改善的耐热性能，但仍具有较差的韧性。

聚三亚甲基碳酸酯（PTMC）是一类无毒、具有良好生物相容性和生物可降解性的高分子材料。其分子链柔顺性好，链段运动能力较强，可用于高分子材料的增韧改性。

若能利用PTMC和sc-PLA复合，使二者优势互补，开发出应用性能优异且可生物降解的新型纤维，对纺织工业的可持续发展具有重要的意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种立构聚乳酸（sc-PLA）/聚三亚甲基碳酸酯（PTMC）生物质复合纤维及其制备方法，以改善sc-PLA纤维的韧性，为纺织工业提供一种新型的纤维原料。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种立构聚乳酸/聚三亚甲基碳酸酯生物质复合纤维，由立构聚乳酸和聚三亚甲基碳酸酯经共混熔融纺丝得到；

该复合纤维用差示扫描量热仪进行测定时熔融温度为180~230℃，在X-射线粉末衍射光谱中特征衍射峰为2θ=12°、16°、21°、24°，结晶度为20~70%。

进一步地，所述复合纤维用差示扫描量热仪进行测定时熔融温度为210~230℃。

进一步地，所述复合纤维的结晶度为30~60%。

进一步地，所述复合纤维的断裂强度为2~8cN/dtex，断裂伸长率为10%~65%。

进一步地，所述复合纤维的断裂强度为2.5~6.5cN/dtex，断裂伸长率为15%~50%。

进一步地，所述立构聚乳酸为左旋聚乳酸和右旋聚乳酸的共混物，重均分子量为5万~80万，熔融温度为180℃~230℃。

进一步地，所述聚三亚甲基碳酸酯的重均分子量为2万~60万。

进一步地，所述复合纤维在130℃，pH 5的溶液中水解1h后，拉伸强度保持率为65%~96%。

进一步地，所述复合纤维在受控堆肥条件下，生物降解率为70%~100%。