CN111979645A - 一种生物基聚酯无纺布及其制备方法 - Google Patents

一种生物基聚酯无纺布及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物基聚酯无纺布及其制备方法，所述生物基聚酯无纺布由生物基聚酯长丝经水刺工艺制得；所述生物基聚酯长丝由包括以下重量份的原料制成：生物基丁二酸‑戊二醇酯共聚酯80～88份、生物基聚己二酸戊二胺12～16份、热塑性弹性体6～9份、羧基化碳纳米管1.5～2.5份、石英纤维2～3.5份、碳酸钙3～5份、二氧化铈0.8～1.2份、马来酸酐接枝聚丙烯5～7份。本发明的顶破强力和断裂强力大，十分接近普通PET无纺布，力学性能好，耐用，且具有良好的生物降解性能，环保健康，使用舒适度高；综合机械性能良好，综合使用性能好，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种生物基聚酯无纺布及其制备方法
技术领域
本发明涉及无纺布技术领域，具体涉及一种生物基聚酯无纺布及其制备方法。
背景技术
无纺布又称不织布，是由定向的或随机的纤维而构成。因具有布的外观和某些性能而称其为布。无纺布没有经纬线，剪裁和缝纫都非常方便，而且质轻容易定型，深受手工爱好者的喜爱。
因为它是一种不需要纺纱织布而形成的织物，只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机排列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。
它不是由一根一根的纱线交织、编结在一起的，而是将纤维直接通过物理的方法粘合在一起的，所以，当你拿到你衣服里的粘称时，就会发现，是抽不出一根根的线头的。非织造布突破了传统的纺织原理，并具有工艺流程短、生产速率快，产量高、成本低、用途广、原料来源多等特点。
生物质属于植物固定的太阳能，我国每年可用于生产生物油的生物质有几十亿吨；每年工业和日常生活中会产生的聚酯垃圾有几百万吨，如果这些物质处理不当不仅会污染环境，还是对太阳能资源和石油资源的严重浪费。由于生物质资源丰富、可再生性强、有利于改善环境、可持续性和物质性等优点，生物质资源的开发利用受到科学家们的极大关注。生物质能的合理利用，可以保持自然界的碳平衡，不仅有利于农业、林业和工业的发展，而且对抑制温室效应，保护生态环境有重要意义。
聚酯纤维，俗称“涤纶”。是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，简称PET纤维，属于高分子化合物。聚酯纤维的强度高、模量高、吸水性低，作为民用织物及工业用织物都有广泛的用途。而聚酯纤维原有的一些缺点，如纺织加工中的静电现象和染色困难、吸汗性与透气性差、遇火星易熔成空洞等缺点，可随亲水性纤维的混入在一定程度上得以减轻和改善。
但是，目前所使用的(聚酯)无纺布还存在以下问题：
要么顶破强力和断裂强力等力学性能较差，不耐用；要么无法降解，不环保。
发明内容
基于上述情况，本发明的目的在于提供一种生物基聚酯无纺布及其制备方法，可有效解决以上问题。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种生物基聚酯无纺布，所述生物基聚酯无纺布由生物基聚酯长丝经水刺工艺制得；
所述生物基聚酯长丝由包括以下重量份的原料制成：
生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯80～88份、
生物基聚己二酸戊二胺12～16份、
热塑性弹性体6～9份、
羧基化碳纳米管1.5～2.5份、
石英纤维2～3.5份、
碳酸钙3～5份、
二氧化铈0.8～1.2份、
马来酸酐接枝聚丙烯5～7份；
所述生物基聚己二酸戊二胺是由生物基己二酸和石油基1,5-戊二胺进行聚合反应制得的，具体可参照常规方法制备，这里不再赘述；
所述生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯是由石油基丁二酸和生物基1,5-戊二醇进行聚合反应制得的，具体可参照常规方法制备，这里不再赘述。
优选的，所述生物基聚酯长丝由包括以下重量份的原料制成：
生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯84份、
生物基聚己二酸戊二胺14份、
热塑性弹性体7.5份、
羧基化碳纳米管2份、
石英纤维2.7份、
碳酸钙4份、
二氧化铈1份、
马来酸酐接枝聚丙烯6份。
优选的，所述热塑性弹性体为聚酰胺类热塑性弹性体。
优选的，所述生物基聚酯长丝还包括以下重量份的原料：热稳定剂：3～4份。
优选的，所述热稳定剂为热稳定剂9005A-2。可更好地改善本发明由所述生物基聚酯长丝制得的生物基聚酯无纺布加工过程中的热稳定性能。
优选的，所述生物基聚酯长丝还包括以下重量份的原料：抗氧剂：3～4份。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂4426-S。可更好地改善本发明由所述生物基聚酯长丝制得的生物基聚酯无纺布的抗氧老化性能。
优选的，所述生物基聚酯长丝还包括以下重量份的原料：抗紫外光剂：3～4份。
优选的，所述抗紫外光剂为紫外吸收剂UV-329。可更好地改善本发明由所述生物基聚酯长丝制得的生物基聚酯无纺布的抗紫外老化性能。
本发明还提供一种所述的生物基聚酯无纺布的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述生物基聚酯长丝的各原料，并烘干，混合均匀，备用；
B、将混合后的原料送入双螺杆挤出机熔融成混合熔体；
C、所述混合熔体，进入纺丝机，从喷丝板中喷出，形成丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸定型，卷绕，得到所述生物基聚酯长丝；
D、所述生物基聚酯长丝经水刺工艺制得所述生物基聚酯无纺布。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的生物基聚酯无纺布通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯、生物基聚己二酸戊二胺、热塑性弹性体、羧基化碳纳米管、石英纤维、碳酸钙、二氧化铈、马来酸酐接枝聚丙烯等，既充分发挥各自的优点，又相互补充，相互促进，制得的生物基聚酯无纺布与普通PET无纺布相比，厚度相同的情况下，本发明的生物基聚酯无纺布的顶破强力和断裂强力大，十分接近普通PET无纺布，力学性能好，耐用，且具有良好的生物降解性能，环保健康，使用舒适度高；综合机械性能良好，综合使用性能好，具有广阔的市场应用前景。
其中，本发明的生物基聚酯无纺布中所述生物基聚酯长丝，采用生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯作为主要原料，添加适当比例的生物基聚己二酸戊二胺可提高强度等力学性能；且两者均为生物基的原料，具有良好的透气、亲肤性能，还具有生物降解性能，环保。
添加适当比例的热塑性弹性体(优选为聚酰胺类热塑性弹性体)，与生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯、生物基聚己二酸戊二胺相容性良好，且可提高强度等力学性能，并与其组分相互配合，良好的协同作用，大大提升了本发明的生物基聚酯无纺布的弹性和柔软性，增加使用舒适度。
添加适当比例的羧基化碳纳米管，与本发明中的其他原料相容性良好，可显著提高强度等力学性能。
添加适当比例的石英纤维，进一步提高强度等力学性能。
添加适当比例的碳酸钙进一步起到增强作用，提高强度等力学性能。
添加适当比例的二氧化铈，其具有一定的增强作用，可进一步提高强度等力学性能，且其对于本发明中原料体系还具有一定的交联作用，在后续的使用过程(光照环境)中，可促进少量缓慢的交联，以一定程度地弥补生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯、生物基聚己二酸戊二胺等大分子链因老化断裂所造成的强度等力学性能下降，延长使用寿命，且强度等力学性能保持良好。
添加适当比例的马来酸酐接枝聚丙烯作为相容剂，保证了本发明中的其他原料相容性良好，从而保证了本发明的生物基聚酯无纺布的性能。
本发明的制备方法工艺简单，操作简便，节省了人力和设备成本。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种生物基聚酯无纺布，所述生物基聚酯无纺布由生物基聚酯长丝经水刺工艺制得；
所述生物基聚酯长丝由包括以下重量份的原料制成：
生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯80～88份、
生物基聚己二酸戊二胺12～16份、
热塑性弹性体6～9份、
羧基化碳纳米管1.5～2.5份、
石英纤维2～3.5份、
碳酸钙3～5份、
二氧化铈0.8～1.2份、
马来酸酐接枝聚丙烯5～7份；
所述生物基聚己二酸戊二胺是由生物基己二酸和石油基1,5-戊二胺进行聚合反应制得的；
所述生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯是由石油基丁二酸和生物基1,5-戊二醇进行聚合反应制得的。
在本实施例中，所述生物基聚酯长丝优选由包括以下重量份的原料制成：
生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯84份、
生物基聚己二酸戊二胺14份、
热塑性弹性体7.5份、
羧基化碳纳米管2份、
石英纤维2.7份、
碳酸钙4份、
二氧化铈1份、
马来酸酐接枝聚丙烯6份。
在本实施例中，所述热塑性弹性体优选为聚酰胺类热塑性弹性体。
在本实施例中，所述生物基聚酯长丝优选还包括以下重量份的原料：热稳定剂：3～4份。
在本实施例中，所述热稳定剂优选为热稳定剂9005A-2。
在本实施例中，所述生物基聚酯长丝优选还包括以下重量份的原料：抗氧剂：3～4份。
在本实施例中，所述抗氧剂优选为抗氧剂4426-S。
在本实施例中，所述生物基聚酯长丝优选还包括以下重量份的原料：抗紫外光剂：3～4份。
在本实施例中，所述抗紫外光剂优选为紫外吸收剂UV-329。
本实施例还提供一种所述的生物基聚酯无纺布的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述生物基聚酯长丝的各原料，并烘干，混合均匀，备用；
B、将混合后的原料送入双螺杆挤出机熔融成混合熔体；
C、所述混合熔体，进入纺丝机，从喷丝板中喷出，形成丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸定型，卷绕，得到所述生物基聚酯长丝；
D、所述生物基聚酯长丝经水刺工艺制得所述生物基聚酯无纺布。
实施例2：
一种生物基聚酯无纺布，所述生物基聚酯无纺布由生物基聚酯长丝经水刺工艺制得；
所述生物基聚酯长丝由包括以下重量份的原料制成：
生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯80份、
生物基聚己二酸戊二胺12份、
热塑性弹性体6份、
羧基化碳纳米管1.5份、
石英纤维2份、
碳酸钙3份、
二氧化铈0.8份、
马来酸酐接枝聚丙烯5份；
所述生物基聚己二酸戊二胺是由生物基己二酸和石油基1,5-戊二胺进行聚合反应制得的；
所述生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯是由石油基丁二酸和生物基1,5-戊二醇进行聚合反应制得的。
在本实施例中，所述热塑性弹性体为聚酰胺类热塑性弹性体。
在本实施例中，所述生物基聚酯长丝还包括以下重量份的原料：热稳定剂：3份。
在本实施例中，所述热稳定剂为热稳定剂9005A-2。
在本实施例中，所述生物基聚酯长丝还包括以下重量份的原料：抗氧剂：4份。
在本实施例中，所述抗氧剂为抗氧剂4426-S。
在本实施例中，所述生物基聚酯长丝还包括以下重量份的原料：抗紫外光剂：3份。
在本实施例中，所述抗紫外光剂为紫外吸收剂UV-329。
在本实施例中，所述的生物基聚酯无纺布的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述生物基聚酯长丝的各原料，并烘干，混合均匀，备用；
B、将混合后的原料送入双螺杆挤出机熔融成混合熔体；
C、所述混合熔体，进入纺丝机，从喷丝板中喷出，形成丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸定型，卷绕，得到所述生物基聚酯长丝；
D、所述生物基聚酯长丝经水刺工艺制得所述生物基聚酯无纺布。
实施例3：
一种生物基聚酯无纺布，所述生物基聚酯无纺布由生物基聚酯长丝经水刺工艺制得；
所述生物基聚酯长丝由包括以下重量份的原料制成：
生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯88份、
生物基聚己二酸戊二胺16份、
热塑性弹性体9份、
羧基化碳纳米管2.5份、
石英纤维3.5份、
碳酸钙5份、
二氧化铈1.2份、
马来酸酐接枝聚丙烯7份；
所述生物基聚己二酸戊二胺是由生物基己二酸和石油基1,5-戊二胺进行聚合反应制得的；
所述生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯是由石油基丁二酸和生物基1,5-戊二醇进行聚合反应制得的。
在本实施例中，所述热塑性弹性体为聚酰胺类热塑性弹性体。
在本实施例中，所述生物基聚酯长丝还包括以下重量份的原料：热稳定剂：4份。
在本实施例中，所述热稳定剂为热稳定剂9005A-2。
在本实施例中，所述生物基聚酯长丝还包括以下重量份的原料：抗氧剂：3份。
在本实施例中，所述抗氧剂为抗氧剂4426-S。
在本实施例中，所述生物基聚酯长丝还包括以下重量份的原料：抗紫外光剂：4份。
在本实施例中，所述抗紫外光剂为紫外吸收剂UV-329。
在本实施例中，所述的生物基聚酯无纺布的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述生物基聚酯长丝的各原料，并烘干，混合均匀，备用；
B、将混合后的原料送入双螺杆挤出机熔融成混合熔体；
C、所述混合熔体，进入纺丝机，从喷丝板中喷出，形成丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸定型，卷绕，得到所述生物基聚酯长丝；
D、所述生物基聚酯长丝经水刺工艺制得所述生物基聚酯无纺布。
实施例4：
一种生物基聚酯无纺布，所述生物基聚酯无纺布由生物基聚酯长丝经水刺工艺制得；
所述生物基聚酯长丝由包括以下重量份的原料制成：
生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯84份、
生物基聚己二酸戊二胺14份、
热塑性弹性体7.5份、
羧基化碳纳米管2份、
石英纤维2.7份、
碳酸钙4份、
二氧化铈1份、
马来酸酐接枝聚丙烯6份；
所述生物基聚己二酸戊二胺是由生物基己二酸和石油基1,5-戊二胺进行聚合反应制得的；
所述生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯是由石油基丁二酸和生物基1,5-戊二醇进行聚合反应制得的。
在本实施例中，所述热塑性弹性体为聚酰胺类热塑性弹性体。
在本实施例中，所述生物基聚酯长丝还包括以下重量份的原料：热稳定剂：3.5份。
在本实施例中，所述热稳定剂为热稳定剂9005A-2。
在本实施例中，所述生物基聚酯长丝还包括以下重量份的原料：抗氧剂：3.5份。
在本实施例中，所述抗氧剂为抗氧剂4426-S。
在本实施例中，所述生物基聚酯长丝还包括以下重量份的原料：抗紫外光剂：3.5份。
在本实施例中，所述抗紫外光剂为紫外吸收剂UV-329。
在本实施例中，所述的生物基聚酯无纺布的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述生物基聚酯长丝的各原料，并烘干，混合均匀，备用；
B、将混合后的原料送入双螺杆挤出机熔融成混合熔体；
C、所述混合熔体，进入纺丝机，从喷丝板中喷出，形成丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸定型，卷绕，得到所述生物基聚酯长丝；
D、所述生物基聚酯长丝经水刺工艺制得所述生物基聚酯无纺布。
下面对本发明实施例2至实施例4得到的生物基聚酯无纺布以及普通PET无纺布进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002649468480000081
从上表可以看出，与普通PET无纺布相比，本发明的生物基聚酯无纺布具有以下优点：厚度相同的情况下，顶破强力和断裂强力大，十分接近普通PET无纺布，力学性能好，耐用。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种生物基聚酯无纺布，其特征在于，所述生物基聚酯无纺布由生物基聚酯长丝经水刺工艺制得；
所述生物基聚酯长丝由包括以下重量份的原料制成：
生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯80～88份、
生物基聚己二酸戊二胺12～16份、
热塑性弹性体6～9份、
羧基化碳纳米管1.5～2.5份、
石英纤维2～3.5份、
碳酸钙3～5份、
二氧化铈0.8～1.2份、
马来酸酐接枝聚丙烯5～7份；
所述生物基聚己二酸戊二胺是由生物基己二酸和石油基1,5-戊二胺进行聚合反应制得的；
所述生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯是由石油基丁二酸和生物基1,5-戊二醇进行聚合反应制得的。
2.根据权利要求1所述的生物基聚酯无纺布，其特征在于，所述生物基聚酯长丝由包括以下重量份的原料制成：
生物基丁二酸-戊二醇酯共聚酯84份、
生物基聚己二酸戊二胺14份、
热塑性弹性体7.5份、
羧基化碳纳米管2份、
石英纤维2.7份、
碳酸钙4份、
二氧化铈1份、
马来酸酐接枝聚丙烯6份。
3.根据权利要求1所述的生物基聚酯无纺布，其特征在于，所述热塑性弹性体为聚酰胺类热塑性弹性体。
4.根据权利要求1所述的生物基聚酯无纺布，其特征在于，所述生物基聚酯长丝还包括以下重量份的原料：热稳定剂：3～4份。
5.根据权利要求4所述的生物基聚酯无纺布，其特征在于，所述热稳定剂为热稳定剂9005A-2。
6.根据权利要求1所述的生物基聚酯无纺布，其特征在于，所述生物基聚酯长丝还包括以下重量份的原料：抗氧剂：3～4份。
7.根据权利要求6所述的生物基聚酯无纺布，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂 4426-S。
8.根据权利要求1所述的生物基聚酯无纺布，其特征在于，所述生物基聚酯长丝还包括以下重量份的原料：抗紫外光剂：3～4份。
9.根据权利要求8所述的生物基聚酯无纺布，其特征在于，所述抗紫外光剂为紫外吸收剂UV-329。
10.一种如权利要求1至9任一项所述的生物基聚酯无纺布的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述生物基聚酯长丝的各原料，并烘干，混合均匀，备用；
B、将混合后的原料送入双螺杆挤出机熔融成混合熔体；
C、所述混合熔体，进入纺丝机，从喷丝板中喷出，形成丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸定型，卷绕，得到所述生物基聚酯长丝；
所述生物基聚酯长丝经水刺工艺制得所述生物基聚酯无纺布。
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