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一种高耐热高强度的聚乳酸纤维的制备方法

该方法为熔融纺丝法,能实现大规模工业化生产。聚乳酸是目前热门的环保可降解材料,所得纤维能满足普通纺织品高温熨烫和洗涤要求,且力学强度高,适用于纺织服装领域。
绿色可降解 聚乳酸 成核剂 结晶度 取向
  • 合作方式:技术入股、技术转让、委托开发
  • 合作价格:面议
  • 专利资质:国家认证
  • 交付形式:
  • 应用领域:纺织、绿色环保等相关行业
方案详情
01技术详述

一、技术背景:

    随着石化资源的日益减少以及废塑料引起的白色污染问题的不断恶化,开发以可再生资源为原料、可生物降解的高分子材料来替代传统的石油基、非生物可降解高分子材料受到全球学术界、工业界以及政界的高度重视。

    聚乳酸(PLA)是近年来开发的一种极具发展潜力的绿色高分子材料。目前,PLA纤维可通过溶液纺丝法和熔融纺丝法来制备,其中,熔融纺丝法是工业化生产PLA纤维最为实用也最为经济的手段。然而,由于PLA的结晶速率非常慢,在熔融纺丝过程中结晶难以完成,进而使所得纤维的耐热性受制于其低的玻璃化转变温度,即耐热温度通常只有50一55℃。此外,虽然与传统高分子纤维相比,PLA纤维具有更为优异的手感、回弹性、卷曲保持率、阻燃性、抗紫外性等特性,但其力学强度相对还不够高。因此,对于制备可用于纺织服装领域的高性能PLA纤维,急需寻求一条简单而有效途径在保证纤维高力学性能的同时大幅改善其耐热性。

二、技术介绍:

    该方法特征在于先通过熔融混合将有机小分子成核剂引入到聚乳酸中,然后利用有机小分子成核剂分子在熔融纺丝温度场和勇切力场作用下自组装形成沿纤维牵伸方向高度取向的细长高效的成核微纤,且该微纤在显著加快聚乳酸结晶的同时诱导其结晶形成高度取向的结晶结构,使其最终获得兼具高耐热和高强度的高性能聚乳酸纤维。




02技术优势

与现有技术相比,该技术具有以下优点:

    1、该方法从聚乳酸结晶度与片晶取向的调控入手,通过添加既可溶解于聚乳酸熔体中,又可以在在熔体冷却过程中快速自组装形成细长微纤结构的有机小分子高效成核剂来诱导聚乳酸分子链在纤维表面结晶,且还可以利用在熔融纺丝过程中自组装形成的成核剂微纤结构易于在拉伸力场作用下沿纤维牵伸方向取向的特性来同步实现聚乳酸纤维的高结晶化和结晶结构的高度取向,因而该方法不仅构思巧妙,而且为高耐热高强度聚乳酸纤维的开发开辟了一条简单而有效的途径。该聚乳酸纤维与未添加有机小分子高效成核剂的聚乳酸纤维相比,其结晶度可提高20一69%,取向度可提高21一292%,单丝拉伸断裂强度可提高8一86%,沸水收缩率减小51一974%。

    2、该方法是在普通熔融纺丝过程中利用少量的有机小分子成核剂来同步实现聚乳酸熔纺纤维的高结晶化和结晶结构的高度取向,因而该制备方法工艺简单高效、易于实现工业化规模生产。



03效果指标

本方法的技术指标如下:

1、DSC(差示扫描量热法)结晶度为56%;

2、取向度为0.25;

3、拉伸强度为560MPa;

4、沸水收缩率为2.33%

相同条件下用普通熔融纺丝法制备得到的聚乳酸纤维结晶度为35%、取向度为0.14、拉伸强度为371MPa、沸水收缩率为6.98%。


04应用领域

本方法适用于制备环保可降解的纺织衣物。

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