专利名称：聚乳酸抗水解纤维及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚乳酸纤维及制备方法。
背景技术：
地球上的石油资源是有限的，总有一天会枯竭的。传统的聚酯纤维 已经不能满足人们的需求，所以必须开发出不依靠石油系得天然纤维。 近年来，随着人们生活水平的提高以及环保意识的增强，人们对天然可 生物降解纤维的研究越来越重视，世界各国竟相研究和开发新的绿色环 保纤维，其中于九十年代末刚刚实现工业化开发的聚乳酸纤维(PLA纤 维)最引人注目。聚乳酸纤维可以从谷物中取得，通过玉米淀粉发酵， 得到乳酸，再通过聚合得到聚交丙二酯，最后开环得到聚乳酸。并且聚 乳酸具有天然可降解型，其制品废弃后在土壤中经微生物作用可分解为 二氧化碳和水，而且燃烧时不会散发毒气，不会造成污染。但是，正是由于聚乳酸纤维的天然性，不可避免的存在一些缺点。 聚乳酸纤维具有优越的可降解性，导致其抗水解性能较差，在织物的染 色过程中，经加压高温处理，其织物的强度会下降，影响了聚乳酸纤维 的广泛应用。发明内容-本发明的目的在于提供一种抗水解性能优越的聚乳酸抗水解纤维 及制备方法。并且添加聚炭化二亚胺后，不会产生高温分解，无剌擻性有毒气体产生。本发明的技术解决方案是一种聚乳酸抗水解纤维，其特征是由聚乳酸和聚炭化二亚胺抗水 解剂混合制成，且聚炭化二亚胺抗水解剂的抗水解基团N=C=N连接在碳碳单键上o抗水解剂中不含有异氰酸酯基团残留物质。 抗水解剂聚炭化二亚胺在聚乳酸纤维中所占的重量比为0.5%-10%。抗水解剂聚炭化二亚胺为液体和固体。 羧基含量为l-10eq/t。经高温高压热水处理后，强度保持率为60~95%。 一种聚乳酸抗水解纤维的制备方法，其特征是包括下列步骤(1) 将聚乳酸切片经真空干燥，至水分含量为100ppm 500ppm;(2) 将干燥后的聚乳酸切片95-80%重量与5-20%重量的聚炭化二 亚胺化合物混合，用双螺杆挤出机熔融共混、挤出，制得母粒切片；(3) 将母粒切片干燥至水分含量为100 400ppm;(4) 将经步骤(3)干燥后的母粒切片和经步骤(1)干燥后的聚 乳酸切片进行混合，使聚炭化二亚胺的重量比占聚乳酸成分的1%-10%, 通过单成分纺丝机熔融纺丝，得预牵伸丝；(5) 对预牵伸丝进行延伸，得延伸丝。步骤(2)中挤出温度为nO 240。C，螺杆转速为250 400rp迈； 步骤(4)中纺丝温度为2Q0 24(TC，巻绕速度为2800 5000m/min;步骤(5)中延伸倍率为1.5 2。一种聚乳酸抗水解纤维的制备方法，其特征是包括下列步骤(1) 将聚乳酸切片经真空干燥，至水分含量为100ppm 500ppm;(2) 将干燥后的聚乳酸切片90 99.5%重量与0.5 10%重量的聚炭 化二亚胺化合物混合，用双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒；(3) 将得到的切片干燥至水分含量为100 400ppm;(4) 将经步骤(3)干燥后的切片进行熔融纺丝，得预牵伸丝；(5) 对预牵伸丝进行延伸，得延伸丝。步骤(2)中挤出温度为170~240°C，螺杆转速为250 400rpm; 步骤(4)中纺丝温度为200~240°C，巻绕速度为2800 5000ra/min;步 骤(5)中延伸倍率为1.5~2。本发明聚乳酸抗水解纤维，在聚乳酸成分中添加了高效抗水解剂聚 炭化二亚胺，抗水解基团成分为NON。抗水解剂聚炭化二亚胺中不 含有异氰酸酯基团残留物质，高温时不会产生高温分解，不会散发刺激 性气体，N=C=N基团并非直接接连在苯环基团上，提高了反应性能。 抗水解剂聚炭化二亚胺在聚乳酸纤维中所占的重量比为1%-10%，可以 使聚乳酸纤维的羧基含量达到l-10eq/t。本发明的抗水解聚乳酸纤维由于具有很高的抗水解性，可以提髙聚 乳酸纤维在高温、加压下染色的性能，并且本身聚乳酸就具有生物可降 解性，可提高聚乳酸纤维的广泛应用。本发明的抗水解聚乳酸纤维经120 "C的热水处理30分钟，其强度保持率为60~95%。加入本发明的水解剂， 以及有毒刺激性气体。下面结合实施例对本发明作进一步说明
具体实施例方式实施例l:将聚乳酸切片经真空干燥，至水分含量为100ppm 500ppm(例100 ppm、 300ppm、 400 ppm、 500ppm、干燥后的聚乳酸切片95%重量与聚炭化二亚胺抗水解剂(固体或液 体)(聚炭化二亚胺抗水解剂的抗水解基团N-C-N连接在碳碳单键上， 且抗水解剂中不含有异氰酸酯基团残留物质)5%重量混合均匀，用双螺 杆挤出机熔融共混、挤出造粒，挤出温度为20(TC，螺杆转速为250rpm， 制得母粒切片。然后对母粒切片进行干燥，使母粒切片水分达到 150ppm，干燥后的聚乳酸切片60%重量和40%重量的母粒切片经熔融 纺丝制备，纺丝温度为21(TC，巻绕速度为2800m/min，最后进行延伸， 延伸倍率为1.5，得产品。其纤维的羧基含量为2eq/ton，经120'C热水 处理30分钟强度保持率为75%以上。实施例2:将聚乳酸切片经真空干燥，至水分含量为100ppm 500ppm(例100 ppm、 300ppm、 400ppm、 500ppm)j将干燥后的聚乳酸切片90%重量与聚炭化二亚胺抗水解剂(聚炭化 二亚胺抗水解剂的抗水解基团N=C=N连接在碳碳单键上，且抗水解剂 中不含有异氰酸酯基团残留物质)10%重量混合均匀，用双螺杆挤出机 熔融共混、挤出造粒，挤出温度为190°C，螺杆转速为300rpm，制得母 粒切片。然后对母粒切片进行干燥，使母粒切片水分达到150ppm，干燥后的聚乳酸切片50%重量和50%重量的母粒切片经熔融纺丝制备，纺 丝温度为220'C，巻绕速度为3500m/min，最后进行延伸，延伸倍率为 1.7，得产品。其纤维的羧基含量为7eq/ton，经12(TC热水处理30分钟 强度保持率为75%。实施例3:干燥后的聚乳酸切片94%重量与聚炭化二亚胺抗水解剂(聚炭化二亚胺抗水解剂的抗水解基团N=C=N连接在碳碳单键上，且 抗水解剂中不含有异氰酸酯基团残留物质)6%重量混合均匀用双螺杆挤 出机熔融共混、挤出造粒，挤出温度为200°C，螺杆转速为300rpm制 得母粒切片。然后对母粒切片进行干燥，使母粒切片水分达到150ppm， 干燥后的聚乳酸切片50%重量和50%重量的母粒切片经熔融纺丝制备， 纺丝温度为220。C，巻绕速度为3000m/min，最后进行延伸，延伸倍率 为1.5，得产品。其纤维的羧基含量为7eq/ton，经120'C热水处理30分 钟强度保持率为80%。其余同实施例1。实施例4:干燥后的聚乳酸切片84%重量与聚炭化二亚胺抗水解剂(聚炭化二亚胺抗水解剂的抗水解基团N=C=N连接在碳碳单键上，且 抗水解剂中不含有异氰酸酯基团残留物质)16%重量混合均匀用双螺杆 挤出机熔融共混、挤出造粒，挤出温度为230°C，螺杆转速为350rpm 制得母粒切片。然后对母粒切片进行干燥，使母粒切片水分达到100 400ppm (例100、 400ppm)，干燥后的聚乳酸切片50%重量和50%重量 的母粒切片经熔融纺丝制备，纺丝温度为230°C，巻绕速度为 4500m/min，最后进行延伸，延伸倍率为2.0，得产品。其纤维的羧基含 量为4eq/ton，经12(TC热水处理30分钟强度保持率为80%。其余同实施例l。实施例5:将聚乳酸切片经真空干燥，至水分含量为100ppm 50(^pm(例100 ppm、 300ppm、 400ppm、 500ppmh干燥后的聚乳酸切片97%重量与分子量在10000 30000 (例 10000、 20000、 30000)的聚炭化二亚胺抗水解剂(聚炭化二亚胺抗水 解剂的抗水解基团N=C=N连接在碳碳单键上，且抗水解剂中不含有异 氰酸酯基团残留物质)3%重量混合均匀，用双螺杆挤出机烙融共混、挤 出、造粒，挤出温度为210°C，螺杆转速为250rpm。然后对得到的切片 进行干燥，使切片水分达到150ppm，经熔融纺丝制备，纺丝温度为210 'C，巻绕速度为2800m/min，最后进行延伸，延伸倍率为1.5，得产品。 其纤维的羧基含量为2eq/ton，经12(TC热水处理30分钟强度保持率为 75%以上。实施例6:将干燥后的聚乳酸切片94%重量与聚炭化二亚胺抗水解剂(聚炭化 二亚胺抗水解剂的抗水解基团N=C=N连接在碳碳单键上，且抗水解剂 中不含有异氰酸酯基团残留物质)6%重量混合均匀，用双螺杆挤出机熔 融共混、挤出、造粒，挤出温度为190°C，螺杆转速为300rpm。然后对 得到的切片进行干燥，使切片水分达到150ppm，经熔融纺丝制备，纺 丝温度为235。C，巻绕速度为3500m/min，最后进行延伸，延伸倍率为 1.7，得产品。其纤维的羧基含量为7eq/ton，经12(TC热水处理30分钟 强度保持率为75%。其余同实施例1。实施例7:干燥后的聚乳酸切片90%重量与聚炭化二亚胺抗水解剂(聚炭化二亚胺抗水解剂的抗水解基团N=C=N连接在碳碳单键上，且 抗水解剂中不含有异氰酸酯基团残留物质)10%重量混合均匀用双螺杆 挤出机熔融共混、挤出、造粒，挤出温度为200°C，螺杆转速为300rpm。 然后对得到的切片进行干燥，使切片水分达到150ppm，经熔融纺丝制 备，纺丝温度为22(TC，巻绕速度为3000m/min，最后进行延伸，延伸 倍率为1.5，得产品。其纤维的羧基含量为7eq/ton，经12(TC热水处理 30分钟强度保持率为80%。其余同实施例1。实施例8:干燥后的聚乳酸切片99%重量与聚炭化二亚胺抗水解剂(聚炭化二亚胺抗水解剂的抗水解基团N-C-N连接在碳碳单键上，且 抗水解剂中不含有异氰酸酯基团残留物质)1%重量混合均匀用双螺杆挤 出机熔融共混、挤出、造粒，挤出温度为20(TC，螺杆转速为300rpm。 然后对得到的切片进行干燥，使切片水分达到150ppm，经熔融纺丝制 备，纺丝温度为23(TC，巻绕速度为3000m/min，最后进行延伸，延伸 倍率为2.0，得产品。其纤维的羧基含量为4eq/ton，经12(TC热水处理 30分钟强度保持率为80%。其余同实施例1。实施例9:干燥后的聚乳酸切片95%重量与聚炭化二亚胺抗水解剂(聚炭化二亚胺抗水解剂的抗水解基团N=C=N连接在碳碳单键上，且 抗水解剂中不含有异氰酸酯基团残留物质)3%重量、用双螺杆挤出机熔 融共混、挤出、造粒，挤出温度为24(TC，螺杆转速为400rp迈。然后对 得到的切片进行干燥，使切片水分达到100 400ppm，经熔融纺丝制备， 纺丝温度为240。C，巻绕速度为5000m/min，最后进行延伸，延伸倍率为2.0，得产品。其纤维的羧基含量为15 20eq/ton，经12(TC热水处理 30分钟强度保持率约为95%。其余同实施例1。实施例9:干燥后的聚乳酸切片95%重量与聚炭化二亚胺抗水解剂 (聚炭化二亚胺抗水解剂的抗水解基团N=ON连接在碳碳单键上，且 抗水解剂中不含有异氰酸酯基团残留物质)3%重量、用双蠊杆挤出机熔 融共混、挤出、造粒，挤出温度为17(TC，螺杆转速为400rpm。然后对 得到的切片进行干燥，使切片水分达到300ppm，经熔融纺丝制备，纺 丝温度为24(TC，巻绕速度为5000m/min，最后进行延伸，延伸倍率为 2.0，得产品。其纤维的羧基含量为15 20eq/ton，经120'C热水处理30 分钟强度保持率约为95%。其余同实施例1。
权利要求
1. 一种聚乳酸抗水解纤维，其特征是由聚乳酸和聚炭化二亚胺抗水解剂混合制成，且聚炭化二亚胺抗水解剂的抗水解基团N＝C＝N连接在碳碳单键上。
2、 根据权利要求1所述的聚乳酸抗水解纤维，其特征是抗水解剂聚炭化二亚胺在聚乳酸纤维中所占的重量比为0.5%-10%。
3、 根据权利要求1或2所述的聚乳酸抗水解纤维，其特征是抗水解剂聚炭化二亚胺为液体和固体。
4、 根据权利要求1或2所述的聚乳酸抗水解纤维，其特征是羧基含量为l-10eq/t。
5、 根据权利要求1或2所述的聚乳酸抗水解纤维，其特征是经高温高压热水处理后，强度保持率为60~95%。
6、 一种聚乳酸抗水解纤维的制备方法，其特征是包括下列步骤.-(1) 将聚乳酸切片经真空干燥，至水分含量为100ppm 500ppm;(2) 将干燥后的聚乳酸切片95-80%重量与5-20%重量的聚炭化二 亚胺化合物混合，用双螺杆挤出机熔融共混、挤出，制得母粒切片；(3) 将母粒切片干燥至水分含量为100 400ppm;(4) 将经步骤(3)干燥后的母粒切片和经步骤(1)干燥后的聚 乳酸切片进行混合，使聚炭化二亚胺的重量比占聚乳酸成分的1%-10%, 通过单成分纺丝机熔融纺丝，得预牵伸丝；(5) 对预牵伸丝进行延伸，得延伸丝。
7、 一种聚乳酸抗水解纤维的制备方法，其特征是包括下列步骤:(1) 将聚乳酸切片经真空干燥，至水分含量为100ppm 500ppm;(2) 将干燥后的聚乳酸切片90 99.5%重量与0.5 10%重量的聚炭 化二亚胺化合物混合，用双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒；(3) 将得到的切片干燥至水分含量为100 400ppm;(4) 将经步骤(3)干燥后的切片进行熔融纺丝，得预牵伸丝；(5) 对预牵伸丝进行延伸，得延伸丝。
8、 根据权利要求6所述的聚乳酸抗水解纤维的制备方法，其特征 是步骤(2)中挤出温度为170 240°C，螺杆转速为250 400rpm; 步骤(4)中纺丝温度为200~240°C，巻绕速度为2800 5000m/min;步 骤(5)中延伸倍率为1.5 2。
9、 根据权利要求7所述的聚乳酸抗水解纤维的制备方法，其特征 是步骤(2)中挤出温度为170~240°C，螺杆转速为250 400rpm; 步骤(4)中纺丝温度为200-240°C，巻绕速度为2800~500()m/min;步 骤(5)中延伸倍率为1.5~2。
全文摘要
本发明公开了一种聚乳酸抗水解纤维，由聚乳酸和聚炭化二亚胺抗水解剂混合制成，且聚炭化二亚胺抗水解剂的抗水解基团N＝C＝N连接在碳碳单键上。制备方法包括将聚乳酸切片经真空干燥、将干燥后的聚乳酸切片与聚炭化二亚胺化合物混合，用双螺杆挤出机熔融共混、挤出制得母粒切片、将聚乳酸和母粒切片混合进一步进行熔融纺丝，得预牵伸丝、对预牵伸丝进行延伸，得延伸丝。本发明的抗水解聚乳酸纤维由于具有很高的抗水解性，可以提高聚乳酸纤维在高温、加压下染色的性能，并且本身聚乳酸就具有生物可降解性，可提高聚乳酸纤维的广泛应用。
文档编号D01D5/08GK101240464SQ20071001972
公开日2008年8月13日 申请日期2007年2月5日 优先权日2007年2月5日
发明者佐藤正幸, 戴家欣, 施泽顺 申请人:东丽纤维研究所(中国)有限公司