一种聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料的制备方法

技术领域

本发明涉及非织造新材料技术领域，具体为一种聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料的制备方法。

背景技术

熔喷非织造技术正在成为提供新型纤维材料的一种必不可少的重要手段，是新兴的材料工业的分支，正逐渐被应用在航天、环保、农业、医疗保健和人们日常生活等领域。非织造新材料也已成为一种愈来愈重要的产品广泛应用于过滤材料、吸油材料、隔音材料、医用卫生材料、工业及家庭用揩材料、保暖材料等领域。随着我国各工业部门现代化建设的快速发展，国家对三废治理、环境污染防治愈来愈重视，环保产业是一个很大的市场，不论是现在或将来，非织造材料均有着广阔的前景。

聚乳酸是一种以可再生植物资源为原料经过化学合成制备的可完全生物降解脂肪族聚酯材料，具有良好的机械强度、生物相容 性、可吸收性和环境可降解性，同时它是目前唯一透明的生物可降解高分子材料，能够应用于透明性材料领域，但是，由于聚乳酸熔喷材料本身存在的缺陷特别是表现为力学性能方面的脆性，限制其发展与应用。

聚羟基脂肪酸酯（PHA）作为另一种可生物降解塑料，其与PLA具有良好的共混性，能有效提高PLA 材料的韧性，是改善PLA力学性能的方法之一。常用的PHA包括聚羟基丁酸酯（PHB）、聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)（PHBV）、聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)（P34HB）等，但是PHB和PHBV均具有较高的结晶度，对PLA的韧性改善不大；而P34HB随着4HB的引入，呈现由刚性到韧性的转变。

目前，聚乳酸树脂主要是通过控制聚合反应中丙交酯和引发剂的比例，来实现对熔融指数、分子量、分子量分布的调控，这种方法受催化体系、反应条件等因素的限制，高熔融指数的稳定性难以控制，在熔喷纺、高速纺非织造布领域，要求熔融指数在100g/10min以上且流动性能稳定的超高熔融指数聚乳酸树脂还没有见诸报道，如果单纯通过提高聚乳酸熔融指数来制备熔喷非织造材料，又面临材料的力学性能很差，甚至无法正常使用的问题，近些年，对聚乳酸非织造产品的制备特别是聚乳酸产品的增韧改性研究较多，但是，大部分对聚乳酸的增韧产品主要应用于纺粘、热轧与水刺非织造布领域，对于熔喷非织造材料的研究和制造较少，为此，本领域的工作人员提出了一种聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料的制备方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料的制备方法，解决了现有熔喷非织造材料韧性较差，不能完全生物降解的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将预先准备好的熔喷非织造原材料分别放入至分量入料机构中，然后经过第一分量组件和第二分量组件将其分量送入到混合桶的内部；

S2、启动驱动电机，在皮带轮组和驱动杆的作用下，可带动搅拌叶进行高速旋转搅拌，直至混合均匀；

S3、待混合完毕后，通过螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，螺杆挤出机温度为160-175°C；

S4、再通过熔喷工艺制得聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料，熔喷纺丝温度为190-210°C，熔融挤出速度为10-30Hz，侧风速度为 0 .06-0 .12Mpa，接收距离为20-30cm，网带速度为4-8Hz；

在步骤S1中所述的分量入料机构，包括料斗，所述料斗的内部通过隔板分别划分为第一腔室和第二腔室两个空间，所述第一腔室和第二腔室的边缘处分别设置有结构相同且相对称的第一分量组件和第二分量组件；

所述第一分量组件包括物料筒、防水罩和微型步进电机，所述微型步进电机的动力驱动端连接有螺杆，所述螺杆的外部自下而上分别螺纹连接有下盖板和上盖板，所述下盖板和上盖板分别位于物料筒的正下方和正上方。

作为本发明进一步的技术方案，所述物料筒的外侧通过连接板连接有滑柱，所述下盖板和上盖板均套设在滑柱的外部，所述微型步进电机位于防水罩的内部。

作为本发明进一步的技术方案，所述螺杆与防水罩相接处设置有第二防水轴承，所述下盖板和上盖板的相邻端面均粘贴有密封垫。

作为本发明进一步的技术方案，所述步骤S1中混合桶的下方设置有移动座，所述移动座的顶部两端分别安装有第一支架和第二支架，所述第一支架的顶部安装有驱动电机，所述混合桶安装在第二支架的上端。

作为本发明进一步的技术方案，所述驱动电机的动力驱动端连接有皮带轮组，且皮带轮组的输出端连接有驱动杆，所述驱动杆的顶部延伸至混合桶的内部并安装有搅拌叶，所述搅拌叶的表面开设有若干个通孔，所述驱动杆与混合桶相接处安装有第一防水轴承。

作为本发明进一步的技术方案，所述混合桶的底部一侧安装有相连通的出料管，所述出料管的外部分别套接有阀门和承托板，所述承托板的顶部与第二支架相接。

作为本发明进一步的技术方案，所述步骤S1中熔喷非织造原材料，包括如下成分：聚乳酸80.0-99.0份、聚羟基脂肪酸酯1.0-20.0份、增塑剂0.1-0.5份。

作为本发明进一步的技术方案，所述聚乳酸为右旋聚乳酸、左旋聚乳酸、消旋聚乳酸、聚乳酸立体复合物中的一种或几种。

作为本发明进一步的技术方案，所述聚羟基脂肪酸酯为聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯) P34HB，其中4-羟基丁酸酯含量为10-20mol%，所述增塑剂为单甘酯或环氧大豆油。

有益效果

本发明提供了一种聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料的制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

1、一种聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料的制备方法，通过添加聚羟基脂肪酸酯与聚乳酸共混，在提高熔喷非织造材料的熔融指数的同时，提高熔喷非织造材料中的增韧效果，在保证拉伸强度变化不大下，改善熔喷非织造材料的韧性，提高熔喷非织造材料的断裂伸长率，既具备环境友好、可生物降解的性能，同时又具有较好的力学性能，为材料的后续开发和广泛应用提供了可能，另外，原料相对价格低廉、制备方法简单、易于操作。

2、一种聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料的制备方法，料斗的内部通过隔板分别划分为第一腔室和第二腔室两个空间，第一腔室和第二腔室的边缘处分别设置有结构相同且相对称的第一分量组件和第二分量组件，和以往多种材料统一倒入混合的方式相比，本结构可将原材料分隔开来，多次定量加入，加快了混合速度，提高了混合效率。

3、一种聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料的制备方法，通过微型步进电机正转，在螺杆的作用下，可促使下盖板关闭，上盖板打开，从而便于原材料定量进入到物料筒中，提高了用量的精准性，而微型步进电机反转，可促使下盖板打开，上盖板关闭，从而可将物料筒中的原材料倒入至混合桶中，本结构设计小巧，简单易操作，可达到对原材料分量下料的效果，提高了使用的便捷性和实用性。

附图说明

图1为一种聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料的制备方法的结构示意图；

图2为一种聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料的制备方法的结构俯视图；

图3为图2中A-A的剖视图；

图4为一种聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料的制备方法分量入料机构的结构示意图；

图5为一种聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料的制备方法第一分量组件的结构示意图；

图6为一种聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料的制备方法第一分量组件的结构俯视图；

图7为图6中B-B的剖视图。

图中：1、移动座；2、第一支架；3、第二支架；4、混合桶；5、驱动电机；6、皮带轮组；7、驱动杆；8、搅拌叶；9、分量入料机构；91、料斗；92、隔板；93、第一腔室；94、第二腔室；95、第一分量组件；951、物料筒；952、防水罩；953、微型步进电机；954、螺杆；955、下盖板；956、上盖板；957、连接板；958、滑柱；959、密封垫；9510、第二防水轴承；96、第二分量组件；10、通孔；11、第一防水轴承；12、出料管；13、阀门；14、承托板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料的制备方法技术方案：一种聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将预先准备好的熔喷非织造原材料分别放入至分量入料机构9中，然后经过第一分量组件95和第二分量组件96将其分量送入到混合桶4的内部。

S2、启动驱动电机5，在皮带轮组6和驱动杆7的作用下，可带动搅拌叶8进行高速旋转搅拌，直至混合均匀。

S3、待混合完毕后，通过螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，螺杆挤出机温度为160-175°C。

S4、再通过熔喷工艺制得聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料，熔喷纺丝温度为190-210°C，熔融挤出速度为10-30Hz，侧风速度为 0 .06-0 .12Mpa，接收距离为20-30cm，网带速度为4-8Hz，熔喷法工艺生产过程中，单个喷丝孔直径为0.2-0.3mm，孔径小，聚乳酸与聚羟基脂肪酸酯加工温度相近，两者可以起到相互增塑的作用，不会引起喷丝孔堵塞，降低生产难度，在该工艺条件下可制得纤网均匀、 力学性能优异，克重适宜的聚乳酸/聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料。

聚乳酸为右旋聚乳酸、左旋聚乳酸、消旋聚乳酸、聚乳酸立体复合物中的一种或几种，聚羟基脂肪酸酯为聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯) P34HB，其中4-羟基丁酸酯含量为10-20mol%，增塑剂为单甘酯或环氧大豆油，聚乳酸与聚羟基脂肪酸酯具有很好的共混性，聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯) P34HB添加较少的量也有很好的增韧效果，在拉伸强度变化不大下，显著提高熔喷非织造材料断裂伸长率，有效改善熔喷非织造材料的柔韧性，降低熔喷非织造材料的脆性，为材料的后续开发和广泛应用提供了可能。

步骤S1中熔喷非织造原材料，包括如下成分：聚乳酸80.0-99.0份、聚羟基脂肪酸酯1.0-20.0份、增塑剂0.1-0.5份，所用原料全部可完全生物降解，对环境友好，原料相对价格低廉、制备方法简单、易于操作。

步骤S1中混合桶4的下方设置有移动座1，移动座1的顶部两端分别安装有第一支架2和第二支架3，第一支架2的顶部安装有驱动电机5，混合桶4安装在第二支架3的上端，驱动电机5的动力驱动端连接有皮带轮组6，且皮带轮组6的输出端连接有驱动杆7，驱动杆7的顶部延伸至混合桶4的内部并安装有搅拌叶8，搅拌叶8的表面开设有若干个通孔10，驱动杆7与混合桶4相接处安装有第一防水轴承11，混合桶4的底部一侧安装有相连通的出料管12，出料管12的外部分别套接有阀门13和承托板14，承托板14的顶部与第二支架3相接。

请参阅图4，在步骤S1中的分量入料机构9，包括料斗91，料斗91的内部通过隔板92分别划分为第一腔室93和第二腔室94两个空间，第一腔室93和第二腔室94的边缘处分别设置有结构相同且相对称的第一分量组件95和第二分量组件96，在第一腔室93和第二腔室94的作用下，可将原材料分隔开来，便于多次定量加入，加快了混合速度，提高了混合效率。

请参阅图5-7，第一分量组件95包括物料筒951、防水罩952和微型步进电机953，微型步进电机953的动力驱动端连接有螺杆954，螺杆954的外部自下而上分别螺纹连接有下盖板955和上盖板956，下盖板955和上盖板956分别位于物料筒951的正下方和正上方，物料筒951的外侧通过连接板957连接有滑柱958，下盖板955和上盖板956均套设在滑柱958的外部，微型步进电机953位于防水罩952的内部，螺杆954与防水罩952相接处设置有第二防水轴承9510，下盖板955和上盖板956的相邻端面均粘贴有密封垫959，微型步进电机953正转，在螺杆954的作用下，可促使下盖板955关闭，上盖板956打开，从而便于原材料定量进入到物料筒951中，提高了用量的精准性，而微型步进电机953反转，可促使下盖板955打开，上盖板956关闭，从而可将物料筒951中的原材料倒入至混合桶4中，本结构设计小巧，简单易操作，可达到对原材料分量下料的效果，提高了使用的便捷性和实用性。

本发明的工作原理：在使用时，将预先准备好的熔喷非织造原材料依次放入到第一腔室93和第二腔室94中，然后启动微型步进电机953，当微型步进电机953顺时针旋转时，在螺杆954的作用下，可带动下盖板955和上盖板956沿着滑柱958的方向同步上升，当下盖板955卡合在物料筒951的内部底端时，上盖板956则会从物料筒951的顶部脱离，直至出现间隔，第一腔室93和第二腔室94中的原材料则会进入到物料筒951中，待灌满后，微型步进电机953逆时针旋转，在螺杆954的作用下，可带动下盖板955和上盖板956沿着滑柱958的方向同步下降，当上盖板956卡合在物料筒951的内部顶端时，下盖板955则会从物料筒951的底部脱离，直至出现间隔，内部的原材料则会从间隔处流入到混合桶4的内部，而外界的计数器则会记录原材料输送的次数，从而保障了原材料使用的精准性。

此时，启动驱动电机5，其动力驱动端可带动皮带轮组6旋转，在驱动杆7的作用下，可带动搅拌叶8高速旋转搅拌，进而可将多种原材料混合均匀，待均匀混合后，打开阀门13，原料则从出料管12处排出，然后再通过螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，最后通过熔喷工艺即可制得聚乳酸聚羟基脂肪酸酯熔喷非织造材料。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。