[发明专利]一种sc-PLA/PTT生物质复合纤维及其制备方法与应用

说明书

本发明属于纺织纤维领域，公开了一种sc‑PLA/PTT生物质复合纤维及其制备方法与应用。本发明通过将sc‑PLA、PTT和增容剂熔融共混后挤出造粒，随后将切粒进行熔融共混后挤出纺丝，再经过牵伸和热处理，得到本发明生物质复合纤维。本发明制备工艺简单，适合大规模生产，制备得到的sc‑PLA/PTT生物质复合纤维的熔融温度为200～240℃，耐热性优良；在130℃，pH＝5的溶液中水解1h后拉伸强度保持率为65％～96％，耐水解性优良；在受控堆肥条件下，生物降解率为70％～100％，生物降解性能优良；本发明复合纤维的断裂强度为2～8cN/dtex，断裂伸长率为10％～25％，力学性能较好，适合在利用机织、针织或者非织造等工艺生产纺织物中应用。

技术领域

本发明涉及纺织纤维领域，尤其涉及一种sc-PLA/PTT生物质复合纤维及其制备方法与应用。

背景技术

2017年全球纤维消费量为1.03亿吨，其中合成纤维约占70％。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，传统石油化工技术及产品的副作用和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。

聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纤维和聚乳酸(PLA)纤维是两种典型的生物质合成纤维。两种纤维均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。PTT纤维和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。PTT纤维虽然合成原料来源于生物质，但其使用废弃后仍然不可生物降解。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纤维耐热性差，易水解，且存在高温染色时力学性能损伤严重的问题。

采用PTT和PLA共混熔融纺丝制备生物质复合纤维，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。然而，PTT的熔融温度约为230℃，而PLA的熔融温度约为180℃，二者相差50℃，PTT和PLA熔融共混时流变差异比较大，纺丝难度大。因此，开发一种简便高效的PLA/PTT生物质复合纤维的制备方法具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种sc-PLA/PTT生物质复合纤维及其制备方法与应用，克服PTT和普通PLA之间熔融温度差异大导致的流变问题，制备的sc-PLA/PTT生物质复合纤维具有优良的耐热性能、耐水解性能、生物降解性能和力学性能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种sc-PLA/PTT生物质复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

1)将sc-PLA、PTT和增容剂熔融共混后挤出造粒，得到sc-PLA/PTT共混物切片；所述sc-PLA为左旋聚乳酸和右旋聚乳酸的共混物，所述熔融共混的温度为230～280℃，时间为5～60min；

2)将步骤1)得到的sc-PLA/PTT共混物切片注入挤出机进行熔融纺丝，得到sc-PLA/PTT初生纤维；所述挤出机的螺杆区温度为230～270℃，喷丝板温度为230～260℃；所述熔融纺丝的速度为200～1800m/min；

3)将步骤2)得到的sc-PLA/PTT初生纤维进行牵伸后，在190～210℃，张力为0.3～0.6cN/dtex下保持5～120min进行热处理，得到sc-PLA/PTT生物质复合纤维。

进一步的，所述增容剂为柠檬酸三丁酯、钛酸四丁酯、马来酸酐和聚己内脂中的一种或几种的混合物。

进一步的，所述sc-PLA的重均分子量为5～80万，所述sc-PLA的熔融温度为180～230℃。

进一步的，步骤1)中，所述sc-PLA、PTT和增溶剂的质量比为(50～99)：(1～50)：(0～20)。