CN102392318A

CN102392318A - 一种生物基可降解纤维及其制备方法

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Publication number: CN102392318A
Application number: CN2011102328125A
Authority: CN
Inventors: 陈鹏; 顾群; 黎俊; 周坚; 王宗宝; 苟曲廷; 严庆
Original assignee: Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Current assignee: Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2011-08-15
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2031-08-15
Also published as: CN102181960A; CN102392318B

Abstract

本发明涉及一种生物基可降解纤维及其制备方法。目前的生物基可降解高分子纺丝技术存在各种不足。本发明的生物基可降解纤维为包含体积结晶度为5～75﹪的PHA均聚物或共聚物以及体积结晶度为5～65﹪的PLA均聚物或共聚物的组合物，PHA均聚物或共聚物占纤维重量的5～55﹪，PLA均聚物或共聚物占纤维重量的45～95﹪。具体制备方法是首先将PHA均聚物或共聚物以及PLA均聚物或共聚物分别进行真空干燥，然后按比例进行物理混合，熔融纺丝，最后进行后处理。本发明所公开的生物基可降解纤维在较低的纺丝温度和较高的纺丝速度下具有较好的可纺性，并且具有较高的力学强度和持续稳定的较柔软的手感，其制备方法能有效提高生产效率并降低成本。

Description

一种生物基可降解纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种生物基可降解纤维及其制备方法。

背景技术

化学纤维已成为人们日常生活、工农业生产中必不可少且用量巨大的化工产品。传统化学纤维主要以石油基高分子为原料，由于石油为不可再生资源，日渐枯竭，为化学纤维的可持续发展带来巨大危机，此外，传统化学纤维的废弃物通常不易降解，为生态环境带来负担。为解决上述问题，人们迫切需要对可再生资源尤其是生物基可降解纤维进行开发和利用。

生物基可降解纤维的原料可以是单一生物基可降解高分子、两种或两种以上生物基可降解高分子的混合物、或者生物基可降解高分子与石油基高分子的混合物，其生物基碳含量可依照ASTM D6866、ISO/NP 13833等标准，采用放射性碳测年技术测定。根据美、日、欧洲等发达国家和地区的相关规定，对生物基碳含量达标的生物基产品（包括生物基可降解纤维）授予星级或环保标识（如EcoLogo，OK Biobased等）的使用许可，进而纳入生物产品优先采购计划。这些政策为生物基可降解纤维的推广应用创造了契机。

在生物基可降解高分子家族中，聚乳酸（PLA）（L-聚乳酸、D-聚乳酸、D,L-聚乳酸）或PLA共聚物被誉为本世纪最具发展潜力的环境友好高分子材料之一。随着PLA树脂规模化生产技术的成熟及其生产成本的降低，近年来PLA均聚物或共聚物在包装、纺织等领域的应用已引起越来越广泛的关注。但是，PLA的某些化学物理性质，如热变形温度相对较低、熔体黏度高、在较高温度下易降解、自然条件下降解速度慢、手感较硬等，严重制约了PLA均聚物或共聚物作为新型环保纤维材料的推广应用。

聚羟基链烷酸酯（PHA）均聚物或共聚物是另一类具有良好的力学性能、生物相容性和生物降解性的生物基可降解高分子材料。PHA均聚物或共聚物种类繁多，主要包括聚3-羟基丁酸酯（P-3HB）、聚4-羟基丁酸酯（P-4HB）、聚3-羟基戊酸酯（P-3HV）、聚3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚酯（P-3HB-4HB）、聚羟基丁酸戊酸共聚酯（PHBV）等几十种均聚物和共聚物。PHA均聚物或共聚物主要以淀粉等生物质原料通过生物发酵方法制备而成，能在土壤或堆肥条件下分解为二氧化碳、水和生物质。以PHA均聚物或共聚物为原料制备生物基可降解纤维有利于提供一种符合环保与可持续发展要求的化学纤维品种，同时拓展其应用领域，因而具有十分重要的市场价值。

与PLA均聚物或共聚物相比，PHA均聚物或共聚物通常具有较低的熔体黏度、较高的热变形温度和较快的自然降解速度，因而PHA均聚物或共聚物与PLA均聚物或共聚物在性能上具有一定的互补性。然而，PHA均聚物或共聚物的熔融纺丝性能较差，以PHBV为例，常通过溶液纺丝方法制备纤维。

方壮熙等（高分子学报, 2004, 4: 500）采用电纺丝法制备了PHBV超细纤维，在纺丝前需要配制PHBV/氯仿溶液，制得PHBV纤维的平均直径为0.83～1.73微米。

齐中华等（合成技术及应用, 2008, 23: 16）采用电纺丝法制备了PHBV/Ecoflex超细共混纤维毡，在纺丝前需要配制PHBV/Ecoflex/二氯甲烷溶液，制得PHBV/Ecoflex共混纤维的平均直径为0.09～1.85微米。

朱树琦等（合成纤维, 2009, 7: 13）采用干法纺丝制备了PHBV纤维，在纺丝前需要配制PHBV/三氯甲烷溶液，在20m/分的纺丝速度下得到初生纤维，再在70^oC下拉伸2～5倍，并在120^oC下定伸长热定形，得到PHBV纤维的断裂强度约为1.8cN/dtex，断裂伸长率为40%以上。

唐剑等（全国高分子学术论文报告会, C24, 2003, 杭州）采用熔融纺丝法制备了PHBV/CO₂聚合物共混纤维，PHBV与CO₂聚合物的质量比为60/40，当PHBV中羟基戊酸酯含量（HV）为7.5%时纤维的成纤性较好。

王细建等（合成纤维工业, 2008, 31: 46）采用熔融纺丝法制备了PHBV/PCL共混纤维，纺丝温度为175^oC，纺丝速度为50～80m/分。

和晶等（合成纤维, 2008, 1: 10）采用熔融纺丝法制备了PHBV/TiO₂纤维，TiO₂充当成核剂，通过在喷丝板下放置热水浴，以保证纤维具有较好的可纺性和力学性能，制得纤维的强度为1.052cN/dtex，伸长率为157%。

显然，人们已意识到PLA均聚物或共聚物与PHA均聚物或共聚物这两类生物基可降解高分子作为纤维材料的意义和重要性。但是，PLA均聚物或共聚物的某些化学物理缺陷如热变形温度相对较低、熔体黏度高、在较高温度下易降解、自然条件下降解速度慢、手感较硬等，以及PHA均聚物或共聚物的某些固有缺陷如在较高温度下易降解、结晶速度慢、脆性大等，严重制约了生物基可降解纤维制备技术的发展以及生物基可降解纤维材料的应用。以PHBV为例，采用电纺丝和干法纺丝法制备PHBV纤维，固然在一定程度上避免了PHBV的热降解，但需要在纺丝前配制PHBV溶液，使用挥发、有毒溶剂，且纺丝速度低，导致较低的生产效率和较高的成本。采用熔融纺丝法制备PHBV纤维，则面临PHBV热降解、结晶速度慢、脆性大等问题，可通过与其它高分子（如CO₂聚合物、PCL）共混或加入成核剂（如TiO₂）加以改善。但CO₂聚合物为非结晶性高分子，不利于纤维力学强度的提高；PCL熔点约为60^oC，与PHBV熔点（150～160^oC）相差较大，在PHBV纺丝温度（170～175^oC）下PCL发生降解，同样不利于制备较高力学强度的纤维；添加成核剂（TiO₂）能改善PHBV的结晶性，但仍需要在喷丝板下放置热水浴，限制了纺丝速度的提高，同时成核剂也容易造成纺丝组件堵塞，不利于长期连续生产。因此，通过目前公知方法所制得的含PHBV的纤维的力学强度一般都不超过1.8 cN/dtex，亟待开发新型生物基可降解纤维品种并改进纤维生产技术以改善纤维性能，降低生产成本，满足使用要求。

发明内容

本发明的第一个目的是针对上述技术现状，提供一种生物基可降解纤维。

本发明的生物基可降解纤维为包括物质A和物质B的组合物；

其中物质A是体积结晶度为5～75﹪的PHA均聚物或共聚物，物质B是体积结晶度为5～65﹪的PLA均聚物或共聚物；物质A的含量占所述纤维重量的5～55﹪、物质B的含量占所述纤维重量的45～95﹪；

物质A具有如下结构通式：

式中：R₁为H或甲基CH₃或乙基C₂H₅；R₂为H或甲基CH₃或乙基C₂H₅；m1为1或2；m2为1或2；x为0或200～25000的任意自然数、y为 0或200～25000的任意自然数，x、y不同时为0。

作为优选，所述的物质A在通式中R₁为甲基CH₃、m1为1、x为200～25000的任意自然数、y为0时为聚3-羟基丁酸酯（P-3HB），其体积结晶度为5～75﹪、重均分子量为9～105万；

作为优选，所述的物质A在通式中R₁为H、m1为2、x为200～25000的任意自然数、y为0时为聚4-羟基丁酸酯（P-4HB），其体积结晶度为5～75﹪、重均分子量为9～110万；

作为优选，所述的物质A在通式中R₁为乙基C₂H₅、m1为1、x为200～25000的任意自然数、y为0时为聚3-羟基戊酸酯（P-3HV），其体积结晶度为5～75﹪、重均分子量为9～105万；

作为优选，所述的物质A在通式中R₁为甲基CH₃、R₂为H、m1为1、m2为2、x和y均为200～25000的任意自然数时为聚3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚酯（P-3HB-4HB），其体积结晶度为5～75﹪、重均分子量为9～105万，其中的4-羟基丁酸酯（P-4HB）的摩尔含量为1～45%；

作为优选，所述的物质A在通式中R₁为甲基CH₃、R₂为乙基C₂H₅、m1和m2均为1、x和y均为200～25000的任意自然数时为聚羟基丁酸-戊酸共聚酯（PHBV），其体积结晶度为5～75﹪、重均分子量为9～105万，其中的3-羟基戊酸酯（P-3HV）的摩尔含量为1～45%；

所述的PLA均聚物或共聚物的重均分子量为6～18万，其中的L旋光异构体摩尔含量为42%～98%。

本发明的第二个目的是提供这种生物基可降解纤维的制备方法。

本发明方法包括以下步骤：(1)将前述生物基可降解纤维组分中的体积结晶度为5～75﹪的PHA均聚物或共聚物和体积结晶度为5～65﹪的PLA均聚物或共聚物分别经过真空干燥；(2)将干燥后的PHA均聚物或共聚物和PLA均聚物或共聚物按前述比例进行物理混合；(3)将混合料注入带有加热装置的挤出设备中熔融，然后在176～225^oC的纺丝温度、300～3000m/分的纺丝速度下收集长纤维，或采用熔喷法在176～225^oC的纺丝温度下收集熔喷无纺布，或采用纺粘法在176～225^oC的纺丝温度下收集纺粘无纺布；(4)将长纤维或无纺布进行后处理。

本发明的优点在于：本发明所公开的生物基可降解纤维与普通PHA均聚物或共聚物纤维以及PLA均聚物或共聚物纤维相比在较低的纺丝温度（176～225^oC）和较高的纺丝速度（300～3000m/分）下具有较好的熔融可纺性，并且其中的部分结晶PHA均聚物或共聚物和部分结晶PLA均聚物或共聚物在纺丝、后处理过程中结晶，使生物基可降解纤维具有较高的力学强度（达到或超过1.4cN/dtex）和持续稳定的较柔软的手感，因此能够满足使用要求，进而扩展应用领域。此外，PHA均聚物或共聚物熔体黏度较低，能对熔体黏度较高的PLA均聚物或共聚物起 “润滑”作用，使熔融纺丝能在显著低于PLA均聚物或共聚物纺丝温度的温度（176～225^oC）下进行，从而有效避免或缓解原料的热降解，改善熔纺长纤维的力学性能，同时降低熔融纺丝的能耗。本发明还公开了这种生物基可降解纤维的制备方法，通过熔融纺丝方法在较低的纺丝温度（176～225^oC）和较高的纺丝速度（300～3000m/分）下生产长纤维，或采用熔喷方法在176～225^oC的纺丝温度下生产无纺布，能有效提高生产效率并降低成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案及效果作进一步的描述。

比较例1：

取体积结晶度为43﹪、重均分子量为76万的部分结晶聚3-羟基丁酸酯（P-3HB）进行真空干燥，干燥温度为50±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的P-3HB 100千克, 注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，在纺丝温度为187^oC和纺丝速度为300m/分时收集长纤维，纤维严重粘结且频繁断丝，难以得到连续长纤维。比较例1说明：采用通常的熔融纺丝方法难以得到P-3HB长纤维。

比较例2：

取体积结晶度为40﹪、重均分子量为57万、羟基戊酸酯摩尔含量为3%的部分结晶聚羟基丁酸-戊酸酯（PHBV）进行真空干燥，干燥温度为60±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的PHBV 100千克, 注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，在纺丝温度为173^oC和纺丝速度为300m/分时收集长纤维，纤维严重粘结且频繁断丝，难以得到连续长纤维。比较例2说明：采用通常的熔融纺丝方法难以得到PHBV长纤维。

比较例3：

取体积结晶度为65﹪、重均分子量为12万、L旋光异构体摩尔含量为98%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为60±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的聚乳酸100千克, 注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，在纺丝温度为235^oC和纺丝速度为1000m/分时收集得到连续长纤维，在54^oC下牵伸1.6倍，再在60^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该长纤维中的聚乳酸已部分结晶，通过万能材料试验机测得该长纤维的拉伸强度为1.7cN/dtex，断裂伸长率为18%，同时该纤维手感较硬。比较例3说明：采用通常的熔融纺丝方法可得到聚乳酸长纤维，但由于聚乳酸熔体黏度较高，需要使用较高的纺丝温度，且纤维手感较硬。

比较例4：

取体积结晶度为52﹪、重均分子量为70万、4-羟基丁酸摩尔含量为5%的部分结晶聚3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚酯（P-3HB-4HB）进行真空干燥，干燥温度为50±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的P-3HB-4HB 100千克, 注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，采用熔喷方法在纺丝温度为154^oC时收集无纺布；将该无纺布在60^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该无纺布中的P-3HB-4HB已部分结晶，同时该无纺布手感较硬，在室温下放置4周后显著变脆。比较例4说明：采用通常的熔喷方法可得到P-3HB-4HB无纺布，但无纺布手感较硬，且性能不稳定。

比较例5：

取体积结晶度为35﹪、重均分子量为6万、L旋光异构体摩尔含量为42%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为60±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的聚乳酸100千克, 注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，采用熔喷方法在纺丝温度为230^oC时收集无纺布；将该无纺布在55^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该无纺布中的聚乳酸已部分结晶，同时该无纺布手感较硬。比较例5说明：采用通常的熔喷方法可得到聚乳酸无纺布，但由于聚乳酸熔体黏度较高，需要使用较高的纺丝温度，且无纺布手感较硬。

实施例1：

取体积结晶度为75﹪、重均分子量为57万的部分结晶聚3-羟基丁酸酯（P-3HB）和体积结晶度为35﹪、重均分子量为6万、L旋光异构体摩尔含量为42%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为60±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的P-3HB 55千克和干燥后的聚乳酸45千克在高速搅拌机内进行物理混合；将混合料注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，收集得到生物基可降解连续长纤维，纺丝温度为190^oC、纺丝速度为300m/分；在58^oC下牵伸3.0倍，再在60^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该长纤维中的P-3HB和聚乳酸均已部分结晶，通过万能材料试验机测得该长纤维中的拉伸强度为1.4cN/dtex，断裂伸长率为23%，同时该纤维手感较柔软，在室温下放置4周后手感仍较柔软。

实施例2：

取体积结晶度为5﹪、重均分子量为105万的部分结晶聚3-羟基丁酸酯（P-3HB）和体积结晶度为65﹪、重均分子量为12万、L旋光异构体摩尔含量为98%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为60±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的P-3HB 30千克和干燥后的聚乳酸70千克在高速搅拌机内进行物理混合；将混合料注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，收集得到生物基可降解连续长纤维，纺丝温度为211^oC、纺丝速度为1500m/分；在60^oC下牵伸2.5倍，再在63^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该长纤维中的P-3HB和聚乳酸均已部分结晶，通过万能材料试验机测得该长纤维的拉伸强度为2.1cN/dtex，断裂伸长率为21%，同时该纤维手感较柔软，在室温下放置4周后手感仍较柔软。

实施例3：

取体积结晶度为40﹪、重均分子量为9万的部分结晶聚3-羟基丁酸酯（P-3HB）和体积结晶度为5﹪、重均分子量为18万、L旋光异构体摩尔含量为70%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为60±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的P-3HB 5千克和干燥后的聚乳酸95千克在高速搅拌机内进行物理混合；将混合料注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，收集得到生物基可降解连续长纤维，纺丝温度为225^oC、纺丝速度为2500m/分；在64^oC下牵伸2.0倍，再在66^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该长纤维中的P-3HB和聚乳酸均已部分结晶，通过万能材料试验机测得该长纤维的拉伸强度为2.0cN/dtex，断裂伸长率为20%，同时该纤维手感较柔软，在室温下放置4周后手感仍较柔软。

实施例4：

取体积结晶度为40﹪、重均分子量为57万的部分结晶聚4-羟基丁酸酯（P-4HB）和体积结晶度为55﹪、重均分子量为12万、L旋光异构体摩尔含量为98%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为60±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的P-4HB 30千克和干燥后的聚乳酸70千克在高速搅拌机内进行物理混合；将混合料注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，收集得到生物基可降解连续长纤维，纺丝温度为204^oC、纺丝速度为1500m/分；在60^oC下牵伸2.7倍，再在62^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该长纤维中的P-4HB和聚乳酸均已部分结晶，通过万能材料试验机测得该长纤维的拉伸强度为2.4cN/dtex，断裂伸长率为25%，同时该纤维手感较柔软，在室温下放置4周后手感仍较柔软。

实施例5：

取体积结晶度为5﹪、重均分子量为9万的部分结晶聚4-羟基丁酸酯（P-4HB）和体积结晶度为15﹪、重均分子量为18万、L旋光异构体摩尔含量为70%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为60±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的P-4HB 55千克和干燥后的聚乳酸45千克在高速搅拌机内进行物理混合；将混合料注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，收集得到生物基可降解连续长纤维，纺丝温度为218^oC、纺丝速度为1200m/分；在63^oC下牵伸2.8倍，再在65^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该长纤维中的P-4HB和聚乳酸均已部分结晶，通过万能材料试验机测得该长纤维的拉伸强度为2.1cN/dtex，断裂伸长率为27%，同时该纤维手感较柔软，在室温下放置4周后手感仍较柔软。

实施例6：

取体积结晶度为75﹪、重均分子量为105万的部分结晶聚3-羟基戊酸酯（P-3HV）和体积结晶度为25﹪、重均分子量为6万、L旋光异构体摩尔含量为42%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为60±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的P-3HV 5千克和干燥后的聚乳酸95千克在高速搅拌机内进行物理混合；将混合料注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，收集得到生物基可降解连续长纤维，纺丝温度为220^oC、纺丝速度为1000m/分；在60^oC下牵伸2.8倍，再在62^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该长纤维中的P-3HV和聚乳酸均已部分结晶，通过万能材料试验机测得该长纤维的拉伸强度为1.7cN/dtex，断裂伸长率为30%，同时该纤维手感柔软，在室温下放置4周后手感仍柔软。

实施例7：

取体积结晶度为20﹪、重均分子量为57万的部分结晶聚3-羟基戊酸酯（P-3HV）和体积结晶度为35﹪、重均分子量为18万、L旋光异构体摩尔含量为70%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为60±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的P-3HV 55千克和干燥后的聚乳酸45千克在高速搅拌机内进行物理混合；将混合料注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，收集得到生物基可降解连续长纤维，纺丝温度为211^oC、纺丝速度为500m/分；在64^oC下牵伸3.0倍，再在66^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该长纤维中的P-3HV和聚乳酸均已部分结晶，通过万能材料试验机测得该长纤维的拉伸强度为2.0cN/dtex，断裂伸长率为28%，同时该纤维手感柔软，在室温下放置4周后手感仍柔软。

实施例8：

取体积结晶度为40﹪、重均分子量为9万、4-羟基丁酸酯（4-HB）摩尔含量为45%的部分结晶聚3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚酯（P-3HB-4HB）和体积结晶度为40﹪、重均分子量为6万、L旋光异构体摩尔含量为42%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为55±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的P-3HB-4HB 5千克和干燥后的聚乳酸95千克在高速搅拌机内进行物理混合；将混合料注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，收集得到生物基可降解连续长纤维，纺丝温度为176^oC、纺丝速度为1200m/分；在53^oC下牵伸2.6倍，再在55^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该长纤维中的P-3HB-4HB和聚乳酸均已部分结晶，通过万能材料试验机测得该长纤维的拉伸强度为1.5cN/dtex，断裂伸长率为32%，同时该纤维手感柔软，在室温下放置4周后手感仍柔软。

实施例9：

取体积结晶度为65﹪、重均分子量为57万、4-羟基丁酸酯（4-HB）摩尔含量为1%的部分结晶聚3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚酯（P-3HB-4HB）和体积结晶度为65﹪、重均分子量为12万、L旋光异构体摩尔含量为98%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为55±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的P-3HB-4HB 30千克和干燥后的聚乳酸70千克在高速搅拌机内进行物理混合；将混合料注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，收集得到生物基可降解连续长纤维，纺丝温度为183^oC、纺丝速度为2000m/分；在55^oC下牵伸2.3倍，再在57^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该长纤维中的P-3HB-4HB和聚乳酸均已部分结晶，通过万能材料试验机测得该长纤维的拉伸强度为1.6cN/dtex，断裂伸长率为30%，同时该纤维手感柔软，在室温下放置4周后手感仍柔软。

实施例10：

取体积结晶度为45﹪、重均分子量为105万、3-羟基戊酸酯（3-HV）摩尔含量为23%的部分结晶聚羟基丁酸-戊酸酯（PHBV）和体积结晶度为45﹪、重均分子量为6万、L旋光异构体摩尔含量为42%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为65±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的PHBV 5千克和干燥后的聚乳酸95千克在高速搅拌机内进行物理混合；将混合料注入双螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，收集得到生物基可降解连续长纤维，纺丝温度为204^oC、纺丝速度为750m/分；在68^oC下牵伸2.4倍，再在70^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该长纤维中的PHBV和聚乳酸均已部分结晶，通过万能材料试验机测得该长纤维的拉伸强度为1.8cN/dtex，断裂伸长率为27%，同时该纤维手感较柔软，在室温下放置4周后手感仍较柔软。

实施例11：

取体积结晶度为55﹪、重均分子量为57万、3-羟基戊酸酯（3-HV）摩尔含量为1%的部分结晶聚羟基丁酸-戊酸酯（PHBV）和体积结晶度为65﹪、重均分子量为12万、L旋光异构体摩尔含量为98%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为65±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的PHBV 30千克和干燥后的聚乳酸70千克在高速搅拌机内进行物理混合；将混合料注入双螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，收集得到生物基可降解连续长纤维，纺丝温度为211^oC、纺丝速度为3000m/分；在68^oC下牵伸2.0倍，再在70^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该长纤维中的PHBV和聚乳酸均已部分结晶，通过万能材料试验机测得该长纤维的拉伸强度为2.3cN/dtex，断裂伸长率为24%，同时该纤维手感较柔软，在室温下放置4周后手感仍较柔软。

实施例12：

取体积结晶度为50﹪、重均分子量为110万的部分结晶聚4-羟基丁酸酯（P-4HB）和体积结晶度为35﹪、重均分子量为6万、L旋光异构体摩尔含量为42%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为60±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的P-4HB 5千克和干燥后的聚乳酸95千克在高速搅拌机内进行物理混合；将混合料注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，采用熔喷法在纺丝温度为210^oC时收集得到生物基可降解熔喷无纺布；将该无纺布在70^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该无纺布中的P-4HB和聚乳酸均已部分结晶，同时该无纺布手感较柔软，在室温下放置4周后手感仍较柔软。

实施例13：

取体积结晶度为40﹪、重均分子量为9万的部分结晶聚3-羟基戊酸酯（P-3HV）和体积结晶度为65﹪、重均分子量为12万、L旋光异构体摩尔含量为98%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为60±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的P-3HV 30千克和干燥后的聚乳酸70千克在高速搅拌机内进行物理混合；将混合料注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，采用纺粘法在纺丝温度为225^oC时收集得到生物基可降解纺粘无纺布；将该无纺布在65^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该无纺布中的P-3HV和聚乳酸均已部分结晶，同时该无纺布手感较柔软，在室温下放置4周后手感仍较柔软。

实施例14：

取体积结晶度为30﹪、重均分子量为105万、4-羟基丁酸酯（4-HB）摩尔含量为23%的部分结晶聚3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚酯（P-3HB-4HB）和体积结晶度为5﹪、重均分子量为18万、L旋光异构体摩尔含量为70%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为55±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的P-3HB-4HB 55千克和干燥后的聚乳酸45千克在高速搅拌机内进行物理混合；将混合料注入单螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，采用熔喷法在纺丝温度为190^oC时收集得到生物基可降解熔喷无纺布；将该无纺布在60^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该无纺布中的P-3HB-4HB和聚乳酸均已部分结晶，同时该无纺布手感较柔软，在室温下放置4周后手感仍较柔软。

实施例15：

取体积结晶度为10﹪、重均分子量为9万、3-羟基戊酸酯（3-HV）摩尔含量为45%的部分结晶聚羟基丁酸-戊酸酯（PHBV）和体积结晶度为10﹪、重均分子量为18万、L旋光异构体摩尔含量为70%的部分结晶聚乳酸进行真空干燥，干燥温度为65±5^oC、干燥时间为16小时，真空度为100Pa；取干燥后的PHBV 55千克和干燥后的聚乳酸45千克在高速搅拌机内进行物理混合；将混合料注入双螺杆挤出机内熔融，经计量泵和喷丝孔挤出成纤维，采用纺粘法在纺丝温度为197^oC时收集得到生物基可降解纺粘无纺布；将该无纺布在63^oC下进行热定型。通过差式扫描量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）法测得该无纺布中的PHBV和聚乳酸均已部分结晶，同时该无纺布手感较柔软，在室温下放置4周后手感仍较柔软。

Claims

1.一种生物基可降解纤维，其特征在于该纤维为包括物质A和物质B的组合物；所述的物质A是体积结晶度为5～75﹪的PHA均聚物或共聚物，物质B是体积结晶度为5～65﹪的PLA均聚物或共聚物；物质A的含量占所述纤维重量的5～55﹪，物质B的含量占所述纤维重量的45～95﹪；

物质A具有如下结构通式：

Figure 2011102328125100001DEST_PATH_IMAGE002

式中：R₁为H或甲基CH₃或乙基C₂H₅；R₂为H或甲基CH₃或乙基C₂H₅；m1为1或2；m2为1或2；x为0或200～25000的自然数、y为 0或200～25000的自然数，且x、y不同时为0。

2.一种生物基可降解纤维的制备方法，其特征在于法包括以下步骤：(1)将物质A和物质B分别进行真空干燥；(2)将干燥后的物质A和物质B按比例物理混合成混合料；(3)将混合料注入带有加热装置的挤出设备中熔融，然后在176～225^oC的纺丝温度、300～3000m/分的纺丝速度下收集长纤维，或采用熔喷法在176～225^oC的纺丝温度下收集熔喷无纺布，或采用纺粘法在176～225^oC的纺丝温度下收集纺粘无纺布；(4)将长纤维或无纺布进行后处理；

所述的物质A是体积结晶度为5～75﹪的PHA均聚物或共聚物，物质B是体积结晶度为5～65﹪的PLA均聚物或共聚物；其中物质A的含量占混合料重量的5～55﹪，物质B的含量占混合料重量的45～95﹪。

3.如权利要求1所述的一种生物基可降解纤维，其特征在于：所述的物质A为聚3-羟基丁酸酯，在通式中R₁为甲基CH₃、m1为1、x为200～25000的自然数、y为0，其重均分子量为9～105万。

4.如权利要求1所述的一种生物基可降解纤维，其特征在于：所述的物质A为聚4-羟基丁酸酯，在通式中R₁为H、m1为2、x为200～25000的自然数、y为0，其重均分子量为9～110万。

5.如权利要求1所述的一种生物基可降解纤维，其特征在于：所述的物质A为聚3-羟基戊酸酯，在通式中R₁为乙基C₂H₅、m1为1、x为200～25000的自然数、y为0，其重均分子量为9～105万。

6.如权利要求1所述的一种生物基可降解纤维，其特征在于：所述的物质A为聚3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚酯，在通式中R₁为甲基CH₃、R₂为H、m1为1、m2为2、x和y均为200～25000的自然数，其重均分子量为9～105万，其中4-羟基丁酸酯摩尔含量为1～45%。

7.如权利要求1所述的一种生物基可降解纤维，其特征在于：所述的物质A为聚羟基丁酸-戊酸共聚酯，在通式中R₁为甲基CH₃、R₂为乙基C₂H₅、m1和m2均为1、x和y均为200～25000的自然数，其重均分子量为9～105万，其中3-羟基戊酸酯的摩尔含量为1～45%。

8.如权利要求1所述的一种生物基可降解纤维，其特征在于：所述的物质B的重均分子量为6～18万，其中的L旋光异构体摩尔含量为42～98%。

9.如权利要求2所述的一种生物基可降解纤维的制备方法，其特征在于：所述的物质A具有如下结构通式：

10.如权利要求2所述的一种生物基可降解纤维的制备方法，其特征在于：所述的物质B的重均分子量为6～18万，其中的L旋光异构体摩尔含量为42～98%。