一种新型聚乳酸纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚乳酸纤维生产领域，特别涉及一种新型聚乳酸纤维及其制备方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，然后通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。普通聚酯产品的处理方法依然是焚烧火化，造成大量温室气体排入空气中，而聚乳酸制品则是掩埋在土壤里降解，产生的二氧化碳直接进入土壤有机质或被植物吸收，不会排入空气中，不会造成温室效应。但是，普通聚乳酸材料中含有大量的羧基，抗水解及抗高温性能较差，产品在高温、高湿度环境中物理强度等指标下降明显，因此影响了其在纤维领域的应用(纤维制品一般需要在高温水中染色)，为了使其更适用与纤维制造，就需要进行改性处理，从而制备出一种耐高温、耐水解、高强度的聚乳酸纤维。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种新型聚乳酸纤维及其制备方法，其结构简单，操作方法容易，制造成本低，方便推广。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种新型聚乳酸纤维，由三种原料以特殊皮芯结构复合而成，包括：皮层，所述的皮层的内部设有芯层，所述的芯层包含支撑部和填充部两个部分。

作为改进，所述的芯层支撑部截面为Y型，由高强增韧改性聚乳酸制成，起到类似支架的支撑及抗拉伸作用，可提高纤维整体的韧性及强度。

作为改进，所述的芯层填充部为普通聚乳酸，能够降低纤维的整体价格，便于推广。

作为改进，所述的皮层为耐高温、耐水解改性聚乳酸，防止高温染色时纤维产生水解硬化。

一种新型聚乳酸纤维的制备方法，包括以下具体步骤：

1)新型聚乳酸纤维由芯层支撑部和填充部及皮层组成，皮层所用材料为高温、耐水解改性聚乳酸切片(原料A)，制备方法为：聚乳酸切片与环氧封端剂、增塑剂、扩链剂、抗氧剂按比例加入混料器混合均匀后加入干燥塔，干燥塔温度控制在50-100℃、风压控制在0.1-0.15Mpa、干燥6-8小时，后进入螺杆，螺杆温度70-210℃，挤出造粒，制备出高温、耐水解改性聚乳酸切片；芯层支撑部所用材料为高强增韧改性聚乳酸切片(原料B)，制备方法为：聚乳酸切片与聚羟基脂肪酸脂切片按比例加入混料器混合均匀后加入干燥塔，干燥塔温度控制在50-100℃、风压控制在0.1-0.15Mpa、干燥6-8小时，后进入螺杆，螺杆温度70-210℃，挤出造粒，制备出高强增韧改性聚乳酸切片；芯层填充部为分子量大于10万、熔点在150-160℃的聚乳酸切片(原料C)。三种原料按重量份配比为A原料40-60份，B原料10-30份，C原料20-40份。

2)将步骤1)中所述的三种原料在高真空状态下进行干燥，使得原料内的含水量小于5×10

3)将步骤2)干燥完成的原料在40-55℃条件下用醋酸酐和吡啶进行乙酰化，将酰化的原料放入到螺杆加热区进行热熔，温度不超过190℃，螺杆加热区按照顺序分为四个区；

4)熔融后的原料通过过滤器过滤掉杂质，过滤器装有伴热装置，伴热装置的加热温度控制在140-170℃；

5)将步骤4)得到的原料加入到计量装置中进行计量，将原料均匀的加入到喷丝装置中并通过喷丝板进行纺丝；

6)喷丝板出丝并通过自动控制风量风温的分段风冷装置对丝束进行冷却，该风冷装置采用上下多段式布局，吹风装置温度控制在45-15℃，冷风装置温度按照顺序吹风的温度依次递减10℃；

7)将冷却的丝束进行卷绕收集；

8)拉伸，收卷。

本发明的有益效果为：

本发明制备的聚乳酸纤维结构简单，通过不同特性的聚乳酸原料进行复合，形成了新的聚乳酸纤维结构，具有好的舒适性，耐磨性好，提高了产品的韧性及强度，使用寿命长，对温度敏感性小，不易水解变硬，制造成本低，易于推广使用，性价比高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

附图标记对照表：

1-皮层、2-芯层填充部分、3-芯层支撑部分。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，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。

如图1所示，一种新型聚乳酸纤维，由三种原料以特殊皮芯结构复合而成，包括：皮层1，所述的皮层1的内部设有芯层，所述的芯层包含支撑部3和填充部2两个部分。

所述的芯层支撑部3截面为Y型，由高强增韧改性聚乳酸制备。

所述的芯层填充部2为普通聚乳酸。

所述的皮层1为耐高温、耐水解改性聚乳酸。

一种新型聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

1)新型聚乳酸纤维由芯层支撑部(3)和填充部(2)及皮层(1)组成，皮层(1)所用材料为高温、耐水解改性聚乳酸切片(原料A)，制备方法为：聚乳酸切片与环氧封端剂、增塑剂、扩链剂、抗氧剂按比例加入混料器混合均匀后加入干燥塔，干燥塔温度控制在50-100℃、风压控制在0.1-0.15Mpa、干燥6-8小时，后进入螺杆，螺杆温度70-210℃，挤出造粒，制备出高温、耐水解改性聚乳酸切片；芯层支撑部(3)所用材料为高强增韧改性聚乳酸切片(原料B)，制备方法为：聚乳酸切片与聚羟基脂肪酸脂切片按比例加入混料器混合均匀后加入干燥塔，干燥塔温度控制在50-100℃、风压控制在0.1-0.15Mpa、干燥6-8小时，后进入螺杆，螺杆温度70-210℃，挤出造粒，制备出高强增韧改性聚乳酸切片；芯层填充部(2)为分子量大于10万、熔点在150-160℃的聚乳酸切片(原料C)。三种原料按重量份配比为A原料40-60份，B原料10-30份，C原料20-40份。

2)将步骤1)中所述的三种原料在高真空状态下进行干燥，使得原料内的含水量小于5×10

3)将步骤2)干燥完成的原料在40-55℃条件下用醋酸酐和吡啶进行乙酰化，将酰化的原料放入到螺杆加热区进行热熔，温度不超过190℃，螺杆加热区按照顺序分为四个区；

4)熔融后的原料通过过滤器过滤掉杂质，过滤器具有伴热装置，伴热装置的加热温度控制在140-170℃；

5)将步骤4)得到的原料加入到计量装置中进行计量，将原料均匀的加入到喷丝装置中并通过喷丝板进行纺丝；

6)喷丝板出丝并通过自动控制风量风温的分段风冷装置对丝束进行冷却，该风冷装置采用上下多段式布局，吹风装置温度控制在45-15℃，冷风装置温度按照顺序吹风的温度依次递减10℃；

7)将冷却的丝束进行缠绕收集；

8)拉伸，收卷。

实施例一

实施例二

实施例三

实施例四

实施例五

实施效果：

以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。