CN106521701B

CN106521701B - 一种皮芯结构聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）纤维、非织造材料及其制备方法

Info

Publication number: CN106521701B
Application number: CN201610842358.8A
Authority: CN
Inventors: 刘庆生; 邓炳耀
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2016-09-22
Filing date: 2016-09-22
Publication date: 2019-03-22
Anticipated expiration: 2036-09-22
Also published as: CN106521701A

Abstract

本发明公开了一种皮芯结构聚（3‑羟基丁酸酯‑co‑3‑羟基戊酸酯）(PHBV)纤维、非织造材料及其制备方法，该纤维的芯层为3‑羟基戊酸酯(HV)含量为0～20mol％的PHBV，皮层为HV含量为20～100mol％的PHBV，皮层的熔点小于芯层的熔点。皮芯结构PHBV纤维的制备方法为：原料烘干后分别加入到复合纺丝机对应的料斗中，通过熔体输送——纺丝——吹风冷却——卷绕喂入——油浴拉伸——蒸汽浴拉伸——紧张热定型——上油——叠丝——卷曲——松弛——切断工序制得皮芯结构PHBV短纤维。对应非织造材料的制备方法为：(1)以皮芯结构PHBV短纤维为原料，进行梳理成网，制得皮芯结构PHBV纤维网；(2)对皮芯结构PHBV纤维网进行热粘合得到PHBV非织造材料，热粘合的温度介于皮层和芯层的熔点之间。所得的PHBV非织造材料主要应用于医疗卫生等领域。

Description

一种皮芯结构聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）纤维、非织造材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及皮芯结构聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯) (PHBV)及其制备方法。

背景技术

聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)是一类经微生物发酵合成的非石油基热塑性聚酯材料，其资源可再生，生物可降解，可熔融加工，性能类似于聚丙烯，可替代聚丙烯作为纤维的原材料。聚丙烯纤维为非织造材料的主要原料，其纤维网可以通过不同的方式进行粘合，热粘合为其主要的粘合方式之一，然而，对于PHBV纤维网而言，若进行热粘合，其性能将会受到严重的破坏，主要原因为：无论是热风粘合还是热轧粘合，PHBV纤维的取向和结晶结构将会受到破坏，熔融部分在冷却的过程中或在存储的过程中会形成球晶，大尺寸的球晶是PHBV性能较脆的原因，以致于最终形成的PHBV非织造材料的力学性能差，无实际应用价值。若将PHBV纤维做成皮芯结构，在热粘合的过程中，仅皮层熔融，而芯层保持原有的结构和形态将能解决此问题，即皮层为低熔点的PHBV，而芯层为高熔点的PHBV；另外，幸运地是PHBV的熔点可以通过HV含量的大小进行调控，以这种皮芯结构的PHBV 为原料，既能保证PHBV非织造材料的优异性能，又能保证该非织造材料全部由PHBV纤维制得，确保了其环境友好性。

发明内容

本发明的目的是针对热粘合非织造材料的现状，开发出一种皮芯结构PHBV纤维及其对应的热粘合非织造材料，并提供了其制备方法。

皮芯结构聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)纤维、非织造材料，其原料组成为：

芯层原料为3-羟基戊酸酯(HV)含量为0～20mol％的PHBV，当HV的含量为0时，PHBV即为聚(3-羟基丁酸酯)(PHB)，芯层PHBV的粘均分子量为5.0×10⁴～1.0×10⁶；

皮层原料为HV含量为20～100mol％的PHBV，当HV的含量为100％时，PHBV即为聚(3-羟基戊酸酯)(PHV)，皮层的粘均分子量为5.0×10⁴～1.0×10⁶；

皮层和芯层的质量比为10：90～90：10；

所述的PHBV非织造材料由皮芯结构PHBV纤维制得，面密度为10～30g/m²。

所述的皮芯结构PHBV纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)皮层和芯层的PHBV原料分别在真空烘箱中干燥8～48h，干燥温度为50～105℃；

(2)将皮层和芯层对应的PHBV原料加入到复合纺丝机对应的料斗中，通过熔体输送——纺丝——吹风冷却——卷绕喂入——油浴拉伸——蒸汽浴拉伸——紧张热定型——上油——叠丝——卷曲——松弛——切断工序制得皮芯结构PHBV短纤维，皮层熔融挤出温度为 130～160℃，芯层熔融挤出温度为150～200℃，纺丝速度为500～2000m/min，一道拉伸温度为20～65℃，一道拉伸倍数为2～5倍，二道拉伸温度为50～80℃，二道拉伸倍数为1.1～2.5 倍，热定型温度为60～120℃。

所述的皮芯结构PHBV非织造材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)以皮芯结构PHBV短纤维为原料，进行梳理成网，制得皮芯结构PHBV纤维网；

(2)对皮芯结构PHBV纤维网进行热粘合加固得到PHBV非织造材料，热粘合的温度介于皮层和芯层的熔点之间。

所述的皮芯结构PHBV非织造材料的制备方法中的热粘合加固方法为热风粘合和热轧粘合中的一种。

有益效果：

(1)皮芯结构PHBV纤维全部由PHBV制得，资源可再生、生物可降解，皮层和芯层的结合牢度高，纺丝工艺简单。

(2)PHBV非织造材料的制备工艺简单，加固温度介于皮层和芯层之间，皮层起粘合作用，加固过程中芯层保持原有的结构和性能，得到的PHBV非织造材料的力学性能好，手感柔软。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明各种改动或修改，这些等价形式同样落入本申请所附权力要求书所限定的范围。

实施例1

(1)首先将HV含量分别为8.0mol％的PHBV和HV含量为20mol％的PHBV在80℃的真空烘箱中干燥24小时备用。

(2)将已干燥的皮层和芯层对应的PHBV原料加入到复合纺丝机对应的料斗中，通过熔体输送——纺丝——吹风冷却——卷绕喂入——油浴拉伸——蒸汽浴拉伸——紧张热定型——上油——叠丝——卷曲——松弛——切断工序制得皮芯结构PHBV短纤维，皮层熔融挤出温度为150℃，芯层的挤出温度为160℃，纺丝速度为800m/min，一道拉伸温度为45℃，一道拉伸倍数为5倍，二道拉伸温度为60℃，二道拉伸倍数为2倍，热定型温度为90℃，皮层和芯层的复合比35：65。所得PHBV皮芯结构纤维的断裂强度为3.8cN/dtex，断裂伸长率为28％。

(3)以皮芯结构PHBV短纤维为原料，进行梳理成网，制得皮芯结构PHBV纤维网，对皮芯结构PHBV纤维网进行热轧加固得到PHBV热轧非织造材料，热轧加固为130℃。所得非织造材料的面密度为18g/m²。

实施例2

(1)首先分别将HV含量为2.5mol％的PHBV和HV含量为20mol％的PHBV在80℃的真空烘箱中干燥24小时备用。

(2)将已干燥的皮层和芯层对应的PHBV原料加入到复合纺丝机对应的料斗中，通过熔体输送——纺丝——吹风冷却——卷绕喂入——油浴拉伸——蒸汽浴拉伸——紧张热定型——上油——叠丝——卷曲——松弛——切断工序制得皮芯结构PHBV短纤维，皮层熔融挤出温度为150℃，芯层的挤出温度为175℃，纺丝速度为1000m/min，一道拉伸温度为50℃，一道拉伸倍数为4倍，二道拉伸温度为65℃，二道拉伸倍数为2倍，热定型温度为90℃，皮层和芯层的复合比50：50。所得PHBV皮芯结构纤维的断裂强度为2.5cN/dtex，断裂伸长率为37.5％。

(3)以皮芯结构PHBV短纤维为原料，进行梳理成网，制得皮芯结构PHBV纤维网，对皮芯结构PHBV纤维网进行热轧加固得到PHBV热轧非织造材料，热轧加固为130℃。所得非织造材料的面密度为15g/m²。

实施例3

(1)首先将PHB和HV含量为20mol％的PHBV在80℃的真空烘箱中干燥24小时备用。

(2)将已干燥的皮层和芯层对应的PHBV原料加入到复合纺丝机对应的料斗中，通过熔体输送——纺丝——吹风冷却——卷绕喂入——油浴拉伸——蒸汽浴拉伸——紧张热定型——上油——叠丝——卷曲——松弛——切断工序制得皮芯结构PHBV短纤维，皮层熔融挤出温度为150℃，芯层的挤出温度为180℃，纺丝速度为1000m/min，一道拉伸温度为45℃，一道拉伸倍数为3.5倍，二道拉伸温度为65℃，二道拉伸倍数为2倍，热定型温度为90℃，皮层和芯层的复合比40：60。所得PHBV皮芯结构纤维的断裂强度为1.9cN/dtex，断裂伸长率为40％。

(3)以皮芯结构PHBV短纤维为原料，进行梳理成网，制得皮芯结构PHBV纤维网，对皮芯结构PHBV纤维网进行热风加固得到PHBV热轧非织造材料，热风加固为135℃。所得非织造材料的面密度为13g/m²。

实施例4

(1)首先分别将HV含量为8.0mol％的PHBV和HV含量为77mol％的PHBV在真空烘箱中于80℃和60℃干燥24小时和48小时备用。

(2)将已干燥的皮层和芯层对应的PHBV原料加入到复合纺丝机对应的料斗中，通过熔体输送——纺丝——吹风冷却——卷绕喂入——油浴拉伸——蒸汽浴拉伸——紧张热定型——上油——叠丝——卷曲——松弛——切断工序制得皮芯结构PHBV短纤维，皮层熔融挤出温度为130℃，芯层的挤出温度为160℃，纺丝速度为1200m/min，一道拉伸温度为30℃，一道拉伸倍数为4倍，二道拉伸温度为50℃，二道拉伸倍数为2倍，热定型温度为70℃，皮层和芯层的复合比50：50。所得PHBV皮芯结构纤维的断裂强度为2.2cN/dtex，断裂伸长率为50.5％。

(3)以皮芯结构PHBV短纤维为原料，进行梳理成网，制得皮芯结构PHBV纤维网，对皮芯结构PHBV纤维网进行热风加固得到PHBV热轧非织造材料，热风加固为120℃。所得非织造材料的面密度为14g/m²。

Claims

1.一种皮芯结构聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）纤维的非织造材料，其组成为：

皮芯结构聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）纤维的芯层原料为3-羟基戊酸酯含量为0~8.0mol%的聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯），当3-羟基戊酸酯的含量为0时，聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）即为聚（3-羟基丁酸酯），芯层聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）的粘均分子量为5.0× 10⁴～1.0× 10⁶；

皮层原料为3-羟基戊酸酯含量为20~100mol%的聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯），当3-羟基戊酸酯的含量为100%时，聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）即为聚（3-羟基戊酸酯），皮层的粘均分子量为5.0× 10⁴～1.0× 10⁶；

皮层和芯层的质量比为10：90~90：10；

非织造材料由皮芯结构聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）纤维制得，面密度为10~30g/m²。

2.一种权利要求1所述皮芯结构聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）纤维的非织造材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）皮层和芯层的聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）原料分别在真空烘箱中干燥8～48h，干燥温度为50～105℃；

（2）将皮层和芯层对应的聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）原料加入到复合纺丝机对应的料斗中，通过熔体输送——纺丝——吹风冷却——卷绕喂入——油浴拉伸——蒸汽浴拉伸——紧张热定型——上油——叠丝——卷曲——松弛——切断工序制得皮芯结构聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）短纤维，皮层熔融挤出温度为130～160℃，芯层熔融挤出温度为150~200℃，纺丝速度为500~2000m/min，一道拉伸温度为20～65℃，一道拉伸倍数为2~5倍，二道拉伸温度为50~80℃，二道拉伸倍数为1.1~2.5倍，热定型温度为60~120℃；

（3）以皮芯结构聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）短纤维为原料，进行梳理成网，制得皮芯结构聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）纤维网；

（4）对皮芯结构聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）纤维网进行热粘合加固得到聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）非织造材料，热粘合的温度介于皮层和芯层的熔点之间。

3.根据权利要求2所述的皮芯结构聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）纤维的非织造材料的制备方法，其中的热粘合为热风粘合和热轧粘合中的一种。