可生物降解的聚合物单丝及其生产方法
【专利摘要】本发明公开了可生物降解的聚合物单丝及其生产方法，所述聚酯酰胺单丝的直径为0.5～2.0mm，断裂强度大于3.5CN/dtex，断裂伸长率为20％～35％，降解程度(土壤湿度59.3％，温度28℃，28天，降解率≥3.0％)；上述聚酯酰胺单丝通过如下方法制备：将聚酯酰胺树脂与添加剂混合，经螺杆熔融挤出机挤出，采用水冷方式对挤出的熔体冷却，得到初生丝，初生丝依次经过热水拉伸、热风拉伸、和热定型步骤即得到可生物降解聚酯酰胺单丝。本发明的可生物降解聚酯酰胺单丝具有高强高韧的特点，制备过程简单，成本低，适用于渔业、农业用网等相关领域。
【专利说明】
可生物降解的聚合物单丝及其生产方法
技术领域
[0001]本发明涉及聚合物单丝，具体涉及可生物降解聚酯酰胺单丝和生产该单丝的方法。
【背景技术】
[0002]—般来说，钓丝、渔网、农业用网等是采用加工性、强度、耐久性、耐热性等优良的聚酰胺单丝等合成纤维，但是这样的合成纤维由于在自然环境下不具备分解性，会引起严重的海洋污染等问题。天然纤维大多数具有生物降解性能，但无法表现出钓丝、渔网、农业用网等所要求的高强度等高性能。
[0003]聚酯酰胺综合了聚酯和聚酰胺的优点，既具有生物降解性，又具有高强、耐热等优异物理力学性能。但是要将聚酯酰胺制造成单丝需要将聚酯酰胺熔融纺丝，然后拉伸，目前通过该方法还难以得到充分改善机械强度的单丝。聚酯酰胺共聚物的聚酰胺链段设计时为了无损与该共聚物的生物降解性，链长要缩短。因此，聚酯酰胺共聚物与聚酰胺均聚物相比是结晶性低、也难以发生取向结晶化、或结晶化速度慢。因此，虽然能使通过急冷得到的非结晶性为拉伸丝拉伸，但无法使非结晶部的取向充分固定下来，从未不能充分提高机械强度。
[0004]目前还尚未有采用聚酯酰胺为原料，进行熔融纺丝制备大直径单丝的报道。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供可生物降解的聚合物单丝，具有较高的断裂强度和断裂伸长率，在土壤湿度为59.3%，温度28°C，时间为28天的条件下降解率多3.0%。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
[0007]可生物降解聚合物单丝，其创新点在于:所述单丝含有95wt %?10wt %的分子主链上含有酰胺键和酯键的聚酯酰胺和Owt %?5?〖％添加剂；所述单丝的直径为0.5?2.0mm，所述单丝的断裂强度大于3.5CN/dtex，断裂伸长率为20%?35%，在土壤湿度为59.3 %，温度28 °C，时间为28天的条件下降解率彡3.0 %。
[0008]进一步的，所述聚酯酰胺为线性聚酯酰胺，其分子量为20000?50000。
[0009]进一步的，所述添加剂为纳米二氧化钛或纳米碳酸钙粒子。聚酯酰胺中加入纳米二氧化钛或纳米碳酸钙具有增强增韧的作用，提高单丝的强度和韧性。
[0010]进一步的，所述添加剂还包括光敏感剂，其质量为单丝总质量的O?3%。
[0011]本发明的另一目的在于提供可生物降解聚合物单丝的生产方法，包括原料混合、干燥、熔融挤出、水冷却、热水拉伸、热风拉伸、热定型和卷取工艺，具体如下:
[0012](I)原料混合:将聚酯酰胺和添加剂按照比例混合均匀；
[0013](2)干燥:混合后的原料在干燥机上干燥至含水率< 50ppm，干燥温度为120?180°C；
[0014](3)恪融挤出:原料干燥后经螺杆恪融挤出机以30?100公斤/小时的挤出量恪融挤出得到初生丝，熔体温度为260?280°C ；
[0015](4)水冷却:初生丝经5?60°C的水或水溶液冷却至30?60°C ；
[0016](5)热水拉伸:冷却后的初生丝在热水浴中进行一道拉伸，拉伸倍数为4.0?6.0，热水温度为70?90 °C;
[0017](6)热风拉伸:拉伸倍数为I.2?I.6倍，温度为120?180°C ;
[0018](7)热定型:热定型温度为180?260°C;
[0019](8)卷取:定型后的单丝以80?200m/min的速度卷绕到筒子上。
[0020]进一步的，所述螺杆熔融挤出机以40?60公斤/小时的挤出量熔融挤出得到初生丝，熔体温度为260?280 °C ；
[0021 ] 进一步的，所述初生丝经15?40°C的水或水溶液冷却至40?50°C。
[0022]进一步的，所述热水拉伸的拉伸倍数为4?5，热水温度为70?90°C;热风拉伸的拉伸倍数为1.3?1.5，温度为130?150°C ;热定型温度为200?220°C，卷取速度为100?120m/
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[0023]本发明的有益效果:与现有技术相比，本发明提供的可生物降解聚酯酰胺单丝，在制备过程中添加增强、增韧的纳米二氧化钛或纳米碳酸钙或光敏感剂，通过采用合适的工艺参数，制备直径在0.05?2.0mm之间的单丝，制备的可生物降解聚酯酰胺单丝具有高强高韧的特点，其断裂强度大于3.5CN/dtex，断裂伸长率为20 %?35 %，在土壤湿度为59.3%,温度28°C，时间为28天的条件下降解率彡3.0%。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例对本发明的
【发明内容】
作进一步解释说明，但并非限定本发明的保护范围。
[0025]实施例1
[0026]使用分子量为25000的聚酯酰胺(美国杜邦)树脂在干燥机上干燥至含水率<50ppm，干燥温度为130°C;然后经螺杆熔融挤出机以35公斤/小时的挤出量熔融挤出得到初生丝，熔体温度为260°C;初生丝经10°C的水冷却至30°C;冷却后的初生丝在热水浴中进行一道拉伸，拉伸倍数为4.0倍，热水温度为70°C ；然后进行二道热风拉伸，拉伸倍数为1.2倍，温度为70°C;初生丝拉伸后在185°C条件进行热定型;再以90m/min的速度卷绕到筒子上。
[0027]本实施例得到的单丝的直径为0.12mm，断裂强度3.8CN/dtex，断裂伸长率为27.8%, (土壤湿度 59.3%，温度 28°C，28 天，降解率 3.4% )。
[0028]实施例2
[0029]使用96wt%的分子量为30000的聚酯酰胺(美国杜邦)原料与4wt%的纳米二氧化钛混合均匀，在干燥机上干燥至含水率(50ppm，干燥温度为140 °C ;然后经螺杆熔融挤出机以50公斤/小时的挤出量熔融挤出得到初生丝，熔体温度为265°C;初生丝经20 °C的乳化液却至40°C;冷却后的初生丝在热水浴中进行一道拉伸，拉伸倍数为4.5倍，热水温度为75°C;然后进行二道热风拉伸，拉伸倍数为1.4倍，温度140°C;初生丝拉伸后在200°C条件进行热定型;再以120m/min的速度卷绕到筒子上。
[0030]本实施例得到的单丝的直径为0.15mm，断裂强度4.lCN/dtex，断裂伸长率为26.7%, 土壤湿度59.3%,温度28 V，28天，降解率3.6 %。
[0031]实施例3
[0032]使用96wt%的分子量为35000的聚酯酰胺(美国杜邦)原料与4wt%的纳米碳酸钙混合均匀，在干燥机上干燥至含水率<50ppm，干燥温度为150°C;然后经螺杆熔融挤出机以50公斤/小时的挤出量熔融挤出得到初生丝，熔体温度为270°C;初生丝经20 °C的水冷却至40°C ;冷却后的初生丝在热水浴中进行一道拉伸，拉伸倍数为5.0倍，热水温度为80°C ;然后进行二道热风拉伸，拉伸倍数为1.4倍，温度140°C;初生丝拉伸后在210°C条件进行热定型；再以130m/min的速度卷绕到筒子上。
[0033]本实施例得到的单丝的直径为0.18mm，断裂强度4.3CN/dtex，断裂伸长率为25.6%, 土壤湿度59.3%,温度28 V，28天，降解率3.5 %。
[0034]实施例4
[0035]使用95wt %分子量为45000的聚酯酰胺(美国杜邦)原料与2wt %纳米二氧化钛和3wt %的光敏感剂(PAS?33)混合均匀，在干燥机上干燥至含水率彡50ppm，干燥温度为130°C;然后经螺杆熔融挤出机以40公斤/小时的挤出量熔融挤出得到初生丝，熔体温度为260°C;初生丝经40°C的乳化液冷却至50°C;冷却后的初生丝在热水浴中进行一道拉伸，拉伸倍数为5.2倍，热水温度为82 °C ；然后进行二道热风拉伸，拉伸倍数为1.5倍，温度为165 °C ；初生丝拉伸后在230°C条件进行热定型;再以150m/min的速度卷绕到筒子上。
[0036]本实施例得到的单丝的直径为0.14mm，断裂强度4.8CN/dtex，断裂伸长率为24.3%, 土壤湿度59.3%,温度28 V，28天，降解率3.8 %。
[0037]实施例5
[0038]使用97^%分子量为50000的聚酯酰胺(美国杜邦)原料与0.5wt%纳米碳酸钙和
2.5wt%的光敏感剂(PAS?33)混合均匀，在干燥机上干燥至含水率彡50ppm，干燥温度为175°C;然后经螺杆熔融挤出机以32公斤/小时的挤出量熔融挤出得到初生丝，熔体温度为280 0C ；初生丝经55 °C的水冷却至58 °C ;冷却后的初生丝在热水浴中进行一道拉伸，拉伸倍数为5.8倍，热水温度为88°C;然后进行二道热风拉伸，拉伸倍数为1.6，温度为178°C;初生丝拉伸后在255°C条件进行热定型;再以190m/min的速度卷绕到筒子上。
[0039]本实施例得到的单丝的直径为0.14mm，断裂强度4.5CN/dtex，断裂伸长率为26.3%, 土壤湿度59.3%,温度28 V，28天，降解率3.7 %。
[0040]上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明的构思和保护范围进行限定，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
【主权项】
1.可生物降解的聚合物单丝，其特征在于:所述单丝含有95wt%?10wt %的分子主链上含有酰胺键和酯键的聚酯酰胺和Owt%?5*1:%添加剂;所述单丝的直径为0.5?2.0mm，所述单丝的断裂强度大于3.5CN/dtex，断裂伸长率为20 %?35 %，在土壤湿度为59.3 %，温度28°C，时间为28天的条件下降解率彡3.0%。2.根据权利要求1所述的可生物降解的聚合物单丝，其特征在于:所述聚酯酰胺为线性聚酯酰胺，其分子量为20000?50000。3.根据权利要求1所述的可生物降解的聚合物单丝，其特征在于:所述添加剂为纳米二氧化钛或纳米碳酸钙粒子。4.根据权利要求3所述的可生物降解的聚合物单丝，其特征在于:所述添加剂还包括光敏感剂，其质量为单丝总质量的O?3%。5.实现权利要求1所述的可生物降解的聚合物单丝的生产方法，其特征在于:包括原料混合、干燥、熔融挤出、水冷却、热水拉伸、热风拉伸、热定型和卷取工艺，具体如下: (1)原料混合:将聚酯酰胺和添加剂按照比例混合均匀； (2)干燥:混合后的原料在干燥机上干燥至含水率彡50ppm，干燥温度为120?180°C ; (3)恪融挤出:原料干燥后经螺杆恪融挤出机以30?100公斤/小时的挤出量恪融挤出得到初生丝，熔体温度为260?280 °C ； (4)水冷却:初生丝经5?600C的水或水溶液冷却至30?60V ； (5)热水拉伸:冷却后的初生丝在热水浴中进行一道拉伸，拉伸倍数为4.0?6.0，热水温度为70?90 °C; (6)热风拉伸:拉伸倍数为1.2?1.6倍，温度为120?180°C； (7)热定型:热定型温度为180?260°C; (8)卷取:定型后的单丝以80?200m/min的速度卷绕到筒子上。6.根据权利要求5所述的可生物降解的聚合物单丝的生产方法，其特征在于:所述步骤(4)中的水溶液为聚丙烯酰胺乳化剂。7.根据权利要求5所述的可生物降解的聚合物单丝的生产方法，其特征在于:所述螺杆熔融挤出机以45?55公斤/小时的挤出量熔融挤出得到初生丝，熔体温度为260?280°C。8.根据权利要求5所述的可生物降解的聚合物单丝的生产方法，其特征在于:所述初生丝经25?35°C的水或水溶液冷却至30?40 °C。9.根据权利要求5所述的可生物降解的聚合物单丝的生产方法，其特征在于:所述热水拉伸的拉伸倍数为4?5倍，热水温度为70?90 °C;热风拉伸的拉伸倍数为1.3?1.5，温度为130?150°C ;热定型温度为200?220°C，卷取速度为100?120m/min。
【文档编号】D01F1/10GK106048771SQ201610550644
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】宗亚娟
【申请人】南通中兴多元复合钢管有限公司