專利名稱：：高抗水解性聚乳酸纖維的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種聚乳酸纖維。
背景技術：
：近年來，隨著人們生活水平的提高以及環(huán)保意識的增強，人們對天然可生物降解纖維的研究越來越重視，世界各國競相研究和開發(fā)新的綠色環(huán)保纖維，其中于九十年代末剛剛實現(xiàn)工業(yè)化開發(fā)的聚乳酸纖維(PLA纖維)最引人注目，它可以從谷物中取得，其制品廢棄后在土壤中經微生物作用可分解為二氧化碳和水，而且燃燒時不會散發(fā)毒氣，不會造成污染。但是，純聚乳酸纖維的抗水解性能較差，在織物的染色過程中，經加壓高溫處理，其織物的強度會下降，影響了聚乳酸纖維的廣泛應用。由于PLA中含有大量的羧基，導致水解時羧基的增多，纖維的強度大幅度下降。所以采用封末端基的方法，將PLA纖維中羧基的含量大幅度下降，達到提高抗水解性能。根據(jù)日本專利特許第3122485號和特許第3393752號專利中記載的加入碳化二亞胺抗水解劑可以提高抗水解性，但是碳化二亞胺本身是有毒性的，特別分解后產生的氣體是致癌的，對人體是有害的，所以大規(guī)模的生產是不可以的。本專利使用具有環(huán)氧基團的抗水解劑替代碳化二亞胺，同時又能很好的達到封羧基的效果，纖維水解后強度不會大幅度下降。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種抗水解性能好的高抗水解性聚乳酸纖維。本發(fā)明的技術解決方案是—種高抗水解性聚乳酸纖維，其特征是在該聚乳酸纖維中，含有聚乳酸成分(A)、封端劑成分(B)以及水解抑制助劑成分(C);所述的封端劑含量為聚乳酸重量成分的0.55%，所述的水解抑制助劑含量為聚乳酸重量成分的50卯m-1500卯m。封端劑優(yōu)選添加量在0.8_2%，所述的封端劑為含有一個環(huán)氧基團或多個環(huán)氧基團的環(huán)氧化合物。水解抑制助劑的優(yōu)選添加量為100-500ppm。水解抑制助劑為碳酸鈣、氫氧化鋁或鎂鋁水滑石類化合物。添加環(huán)氧的封端劑0.5-5%，可以使聚乳酸纖維的羧基得到大幅的降低，達到l-20eq/t。但是聚乳酸在濕熱條件下水解，會使環(huán)境處理液的酸堿性變化，促使聚乳酸的水解。針對這個問題，在聚乳酸中同時加入50-1500ppm水解抑制助劑，作為緩沖溶劑，抑制了處理液的酸堿性，使酸堿性達到平衡，在濕熱條件下120度30分鐘處理后聚乳酸的強度保持率達到50-90%;在溫度為70度、濕度為90%的條件下處理7晝夜(168小時)后，聚乳酸的強度保持率達到40-85%。本發(fā)明高抗水解性聚乳酸纖維的制備方法是先將封端劑和水解抑制助劑加入聚乳酸中通過擠出機制成聚乳酸改性切片，然后再將聚乳酸改性切片熔融高速紡絲設備制得預取向絲，再通過延伸設備延伸后制得高抗水解性聚乳酸纖維。本發(fā)明制備得到的聚乳酸抗水解纖維具有很好的抗水解性，經熱水處理和恒溫恒濕處理后能獲得較高的強度保持率，可以提高聚乳酸纖維在高溫、加壓下染色的性能?？顾獾脑u價方法方法一測量處理前纖維的強度為Sl，熱水120度處理30分鐘后纖維的強度為S2，其強度保持率為S2/S1;方法二測量處理前的纖維強度為Sl，恒溫(70度)恒濕(90%)處理7晝夜(168小時)后纖維強度為S3，其強度保持率為S3/S1下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明紡絲性評價方法是O:24小時無斷絲，壓力正?！?24小時斷絲存在壓力不穩(wěn)定X:24小時斷絲10回以上壓力上升快實施例1:原料A聚乳酸切片分子量(Mn)為10萬，熔點是170度；B封端劑單環(huán)氧基團化合物(DAMGIC);C水解抑制助劑碳酸鈣。將原料A、B、C通過共混制得聚乳酸改性切片，將所得聚乳酸改性切片通過高速熔融紡絲設備制得預取向絲，其中紡絲溫度為220度，吐出量為25.2g/min，使用噴絲板的孔數(shù)為24孔，紡絲速度為3000m/min。再通過延伸設備在1.4倍的延伸倍率下延伸后制得高抗水解性聚乳酸纖維。上述原料用量封端劑用量為聚乳酸重量的0.6%，水解抑制助劑用量為聚乳酸重量的100ppm。制得的聚乳酸纖維強度為3.7cN/dtex，纖維末端羧基含量為16eq/ton。聚乳酸纖維經120度熱水處理30分后，其強度保持率達到50%。纖維經70度恒溫90%恒濕處理168小時后，其強度保持率達到40%。實施例2:原料A聚乳酸切片分子量(Mn)為10萬，熔點是170度；B封端劑三個環(huán)氧基團化合物(TGIC)C水解抑制助劑鎂鋁水滑石將原料A、B、C通過共混制得聚乳酸改性切片，將所得聚乳酸改性切片通過高速熔融紡絲設備制得預取向絲，其中紡絲溫度為220度，吐出量為25.2g/min，使用噴絲板的孔數(shù)為24孔，紡絲速度為3500m/min。再通過延伸設備在1.3倍的延伸倍率下延伸后制得高抗水解性聚乳酸纖維。上述原料用量封端劑用量為聚乳酸重量的1.0%，水解抑制助劑用量為聚乳酸重量的100卯m。制得的聚乳酸纖維強度為4.lcN/dtex，纖維末端羧基含量為11eq/ton。聚乳酸纖維經120度熱水處理30分后，其強度保持率達到70%。纖維經70度恒溫90%恒濕處理168小時后，其強度保持率達到70%。實施例3:原料A聚乳酸切片分子量(Mn)為10萬，熔點是170度；B封端劑雙環(huán)氧基團化合物(MADGIC)C水解抑制助劑鎂鋁水滑石將原料A、B、C通過共混制得聚乳酸改性切片，聚乳酸改性切片通過高速熔融紡絲設備制得預取向絲，其中紡絲溫度為225度，吐出量為25.2g/min，使用噴絲板的孔數(shù)為24孔，紡絲速度為4000m/min。再通過延伸設備在1.2倍的延伸倍率下延伸后制得高抗水解性聚乳酸纖維。上述原料用量封端劑用量為聚乳酸重量的1.5%，水解抑制助劑用量為聚乳酸重量的100卯m。制得的聚乳酸纖維強度為4.2cN/dtex，纖維末端羧基含量為8eq/ton。聚乳酸纖維經120度熱水處理30分后，其強度保持率達到70%。纖維經70度恒溫90%恒濕處理168小時后，其強度保持率達到70%。實施例4:原料同實施例2。將原料A、B、C通過共混制得聚乳酸改性切片，聚乳酸改性切片高速熔融紡絲設備制得預取向絲，其中紡絲溫度為230度，吐出量為25.2g/min，使用噴絲板的孔數(shù)為24孔，紡絲速度為4500m/min。再通過延伸設備在1.16倍的延伸倍率下延伸后制得高抗水解性聚乳酸纖維。上述原料用量封端劑用量為聚乳酸重量的2.0%，水解抑制助劑用量為聚乳酸重量的100卯m。制得的聚乳酸纖維強度為3.8cN/dtex，纖維末端羧基含量為6eq/ton。聚乳酸纖維經120度熱水處理30分后，其強度保持率達到75%。纖維經70度恒溫90%恒濕處理168小時后，其強度保持率達到75%。實施例5:原料A聚乳酸切片分子量(Mn)為10萬，熔點是170度；B封端劑單環(huán)氧基團化合物(DAMGIC);C水解抑制助劑氫氧化鋁。將原料A、B、C通過共混制得聚乳酸改性切片，v通過高速熔融紡絲設備制得預取向絲，其中紡絲溫度為230度，吐出量為25.2g/min，使用噴絲板的孔數(shù)為24孔，紡絲速度為2500m/min。再通過延伸設備在1.45倍的延伸倍率下延伸后制得高抗水解性聚乳酸纖維。上述原料用量封端劑用量為聚乳酸重量的4.5%，水解抑制助劑為聚乳酸重量的100卯m。制得的聚乳酸纖維強度為3.8cN/dtex，纖維末端羧基含量為4eq/ton。聚乳酸纖維經120度熱水處理30分后，其強度保持率達到80%。纖維經70度恒溫90%恒濕處理168小時后，其強度保持率達到80%。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例6:原料A聚乳酸切片分子量(Mn)為10萬熔點是170度B封端劑三個環(huán)氧基團化合物TGICC水解抑制助劑鎂鋁水滑石將原料A、B、C通過共混制得聚乳酸改性切片，聚乳酸改性切片高速熔融紡絲設備制得預取向絲，其中紡絲溫度為220度，吐出量為25.2g/min使用噴絲板的孔數(shù)為24孔，紡絲速度為3000m/min。再通過延伸設備在1.4倍的延伸倍率下延伸后制得高抗水解性聚乳酸纖維。上述原料用量封端劑用量為聚乳酸重量的1%，水解抑制助劑用量為聚乳酸重量的60ppm。制得的聚乳酸纖維強度為3.7cN/dtex，纖維末端羧基含量為11eq/ton。聚乳酸纖維經120度熱水處理30分后，其強度保持率達到60%，纖維經70度恒溫90%恒濕處理168小時后，其強度保持率達到60%。實施例7原料同實施例6將原料A、B、C通過共混制得聚乳酸改性切片，將所得聚乳酸改性切片通過高速熔融紡絲設備制得預取向絲，其中紡絲溫度為220度，吐出量為25.2g/min，使用噴絲板的孔數(shù)為24孔，紡絲速度為3000m/min。再通過延伸設備在1.4倍的延伸倍率下延伸后制得高抗水解性聚乳酸纖維。上述原料用量封端劑用量為聚乳酸重量的1%，水解抑制助劑用量為聚乳酸重量的130卯m。制得的聚乳酸纖維強度為3.7cN/dtex，纖維末端羧基含量為12eq/ton。聚乳酸纖維經120度熱水處理30分后，其強度保持率達到70%，纖維經70度恒溫90%恒濕處理168小時后，其強度保持率達到70%。實施例8C磷酸鹽化合物碳酸鈣其他同實施例6將原料A、B、C通過共混制得聚乳酸改性切片，將所得聚乳酸改性切片通過高速熔融紡絲設備制得預取向絲，其中紡絲溫度為220度，吐出量為25.2g/min，使用噴絲板的孔數(shù)為24孔，紡絲速度為3000m/min。再通過延伸設備在1.4倍的延伸倍率下延伸后制得高抗水解性聚乳酸纖維。上述原料用量封端劑用量為聚乳酸重量的1%，水解抑制助劑用量為聚乳酸重量的300卯m。制得的聚乳酸纖維強度為3.7cN/dtex，纖維末端羧基含量為10eq/ton。聚乳酸纖維經120度熱水處理30分后，其強度保持率達到70%，纖維經70度恒溫90%恒濕處理168小時后，其強度保持率達到75%。實施例9原料同實施例8將原料A、B、C通過共混制得聚乳酸改性切片，將所得聚乳酸改性切片通過高速熔融紡絲設備制得預取向絲，其中紡絲溫度為220度，吐出量為25.2g/min，使用噴絲板的孔數(shù)為24孔，紡絲速度為3000m/min。再通過延伸設備在1.4倍的延伸倍率下延伸后制得高抗水解性聚乳酸纖維。上述原料用量封端劑用量為聚乳酸重量的1%，水解抑制助劑用量為聚乳酸重量的480卯m。制得的聚乳酸纖維強度為3.7cN/dtex，纖維末端羧基含量為8eq/ton。。聚乳酸纖維經120度熱水處理30分后，其強度保持率達到80%，纖維經70度恒溫90%恒濕處理168小時后，其強度保持率達到85%。實施例10:C磷酸鹽化合物氫氧化鋁其他原料同實施例6將原料A、B、C通過共混制得聚乳酸改性切片，將所得聚乳酸改性切片通過高速熔融紡絲設備制得預取向絲，其中紡絲溫度為220度，吐出量為25.2g/min，使用噴絲板的孔數(shù)為24孔，紡絲速度為3000m/min。再通過延伸設備在1.4倍的延伸倍率下延伸后制得高抗水解性聚乳酸纖維。上述原料用量封端劑用量為聚乳酸重量的1%，水解抑制助劑用量為聚乳酸重量的1300卯m。制得的聚乳酸纖維強度為3.6cN/dtex，纖維末端羧基含量為12eq/ton。聚乳酸纖維經120度熱水處理30分后，其強度保持率達到85%，纖維經70度恒溫90%恒濕處理168小時后，其強度保持率達到85%。封端劑含里水解抑制助劑含量熱水處理后強度保持率恒溫恒濕處理后強度保持率紡絲性實施例61%60ppm60%60%〇7<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>比較例1將常規(guī)聚乳酸切片通過高速熔融紡絲設備制得預取向絲，經延伸機延伸后制得的聚乳酸纖維。該聚乳酸纖維通過熱水處理后強度保持率是0%，恒溫恒濕處理后強度保持率是0%。比較例2原料A聚乳酸切片分子量(Mn)為10萬熔點是170度B水解抑制助劑碳酸牽丐將原料A、B通過共混制得聚乳酸改性切片，將所得聚乳酸改性切片高速熔融紡絲設備制得預取向絲，經延伸機延伸后制得的高抗水解性聚乳酸纖維。水解抑制助劑含量為聚乳酸重量的100卯m。聚乳酸纖維通過熱水處理后強度保持率是20%以下，恒溫恒濕處理后強度保持率是15%以下。維末端羧基含量為20eq/ton以上。比較例3原料A聚乳酸切片分子量(Mn)為10萬熔點是170度B封端劑三個環(huán)氧基團化合物TGIC將原料A、B通過共混制得聚乳酸改性切片，將所得聚乳酸改性切片通過高速熔融紡絲設備制得預取向絲，經延伸機延伸后制得的高抗水解性聚乳酸纖維。封端劑含量位聚乳酸含量的0.3%，聚乳酸纖維通過熱水處理后強度保持率是25%，恒溫恒濕處理后強度保持率為30%。維末端羧基含量為16eq/ton。比較例48C磷酸鹽化合物鎂鋁水滑石其他同比較例3將原料A、B和C通過共混制得聚乳酸改性切片，將所得聚乳酸改性切片通過高速熔融紡絲設備制得預取向絲，經延伸機延伸后制得的高抗水解性聚乳酸纖維。該聚乳酸纖維中含有6%聚乳酸重量分的封端劑以及100ppm聚乳酸重量分的水解抑制助劑。維末端羧基含量為3eq/ton。但是紡絲性能下降比較例5原料A聚乳酸切片Mn=10萬熔點是170度B封端劑三個環(huán)氧基團化合物TGIC將原料A、B通過共混制得聚乳酸改性切片，將所得聚乳酸改性切片通過高速熔融紡絲設備制得預取向絲，經延伸機延伸后制得的高抗水解性聚乳酸纖維。該聚乳酸纖維中含有聚乳酸重量份1%的封端劑。聚乳酸纖維通過熱水處理后強度保持率是60%，恒溫恒濕處理后強度保持率為40%。維末端羧基含量為11eq/ton。比較例6原料A聚乳酸切片Mn=10萬熔點是170度B封端劑三個環(huán)氧基團化合物TGICC水解抑制助劑鎂鋁水滑石將原料A、B通過共混制得聚乳酸改性切片，將所得聚乳酸改性切片通過高速熔融紡絲設備制得預取向絲，經延伸機延伸后制得的高抗水解性聚乳酸纖維。該聚乳酸纖維中含有聚乳酸重量分1%的封端劑以及聚乳酸重量分30ppm的水解抑制助劑，聚乳酸纖維通過熱水處理后強度保持率是60%;恒溫恒濕處理后強度保持率為50%。維末端羧基含量為10eq/ton。比較例7原料同比較例6將原料A、B通過共混制得聚乳酸改性切片，將所得聚乳酸改性切片混合后通過高速熔融紡絲設備制得預取向絲，經延伸機延伸后制得的高抗水解性聚乳酸纖維。該聚乳酸纖維中含有聚乳酸重量份1%的封端劑以及聚乳酸重量分1800ppm的水解抑制助劑，聚乳酸纖維通過熱水處理后強度保持率是85%，恒溫恒濕處理后強度保持率為85%。維末端羧基含量為8eq/ton。但是紡絲性能下降。權利要求一種高抗水解性聚乳酸纖維，其特征是在該聚乳酸纖維中，含有聚乳酸成分(A)、封端劑成分(B)以及水解抑制助劑成分(C)；所述的封端劑含量為聚乳酸重量成分的0.5～5％，所述的水解抑制助劑含量為聚乳酸重量成分的50ppm-1500ppm。2.根據(jù)權利要求1所述的高抗水解性聚乳酸纖維，其特征是封端劑為含有一個環(huán)氧基團或多個環(huán)氧基團的環(huán)氧化合物。3.根據(jù)權利要求1所述的高抗水解性聚乳酸纖維，其特征是水解抑制助劑為碳酸牽丐、氫氧化鋁或鎂鋁水滑石類化合物。4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的高抗水解性聚乳酸纖維，其特征是纖維的末端羧基含量為120eq/ton。5.根據(jù)權利要求1、2或3所述的高抗水解性聚乳酸纖維，其特征是纖維經120度熱水處理30分后，其強度保持率為5095%。6.根據(jù)權利要求1、2或3所述的高抗水解性聚乳酸纖維，其特征是纖維經70度恒溫90%恒濕處理168小時后，其強度保持率為4085%。全文摘要本發(fā)明公開了一種高抗水解性聚乳酸纖維，在該聚乳酸纖維中，含有聚乳酸成分(A)、封端劑成分(B)以及水解抑制助劑成分(C)；所述的封端劑含量為聚乳酸重量成分的0.5～5％，所述的水解抑制助劑含量為聚乳酸重量成分的50ppm-1500ppm。本發(fā)明制備得到的聚乳酸抗水解纖維具有很好的抗水解性，經熱水處理和恒溫恒濕處理后能獲得較高的強度保持率，可以提高聚乳酸纖維在高溫、加壓下染色的性能。文檔編號D01F1/10GK101748509SQ20081024447公開日2010年6月23日申請日期2008年12月5日優(yōu)先權日2008年12月5日發(fā)明者佐藤正幸,倪春健,范志恒申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司