本發(fā)明屬于聚乳酸纖維，具體涉及一種抗水解聚乳酸纖維及其加工工藝。

背景技術(shù)：

1、聚乳酸是一種由乳酸縮聚或丙交酯開(kāi)環(huán)聚合而成的熱塑性脂肪族聚酯，具有良好的生物相容性和生物可降解性，在自然界微生物作用下能完全分解成水和二氧化碳，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成任何污染和危害。因此，這種環(huán)境友好型材料可望代替現(xiàn)有的石油基塑料制品，解決日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。被認(rèn)為是最有前途的可生物降解高分子材料之一。

2、然而，在實(shí)際應(yīng)用中，聚乳酸鏈段上酯基具有非生物水解性，雖然有利于微生物的同化和礦化，但是水解降解時(shí)酯鍵發(fā)生斷裂，分子鏈變短，會(huì)導(dǎo)致力學(xué)性能下降。在聚乳酸材料儲(chǔ)存和使用過(guò)程中，很容易水解，特別是夏季高溫、高濕環(huán)境下，嚴(yán)重影響了聚乳酸制品的使用壽命，因此對(duì)聚乳酸材料進(jìn)行耐水解改性具有非常重要的意義。現(xiàn)有技術(shù)中解決聚乳酸樹(shù)脂降解速度快目前主要采用封端的方法，但只解決了抗水解性能問(wèn)題，而由于耐熱性和力學(xué)性能下降的問(wèn)題，使其在紡織服裝和包裝行業(yè)發(fā)展大大受限。因此，兼具耐熱性和力學(xué)性能的同時(shí)，有必要提供一種抗水解聚乳酸纖維及其加工工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種抗水解聚乳酸纖維及其加工工藝，以解決技術(shù)背景中附加抗水解屬性后的聚乳酸纖維仍然因?yàn)槟蜔嵝院土W(xué)性能差而影響正常使用的情況。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種抗水解聚乳酸纖維，包括以下重量份原料：

4、聚乳酸180～200份，增塑劑0.5～2份，抗水解劑1～3份；

5、其中，聚乳酸的分子量是40～100萬(wàn)；

6、其中，增塑劑為聚己二酸丙二醇酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯和聚己二酸新戊二醇酯中的至少一種。

7、其中抗水解劑是由含氟碳長(zhǎng)側(cè)鏈二苯胺制備成的含氟碳長(zhǎng)側(cè)鏈碳化二亞胺組成。

8、進(jìn)一步地，所述抗水解劑包括以下步驟制成：

9、步驟(1)：將含氟碳長(zhǎng)側(cè)鏈二苯胺、氯苯放進(jìn)封閉反應(yīng)容器中，攪拌，通入干燥氯化氫氣體，持續(xù)0.5h，然后升溫至50～100℃。隨后，通入氣態(tài)光氣，持續(xù)6～12h。然后通入氮?dú)?，持續(xù)2h。隨后，將反應(yīng)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至精餾塔，將氯苯減壓蒸餾出來(lái)，即得到中間體。

10、步驟(2)：將中間體，3-甲基-1-苯基-2-磷雜環(huán)戊烯-1-氧化物置于封閉反應(yīng)容器中，攪拌，升溫至180～200℃保溫反應(yīng)10h，隨后，保持180℃、100pa蒸餾，將反應(yīng)催化劑3-甲基-1-苯基-2-磷雜環(huán)戊烯-1-氧化物減壓蒸餾出來(lái)，即得到抗水解劑。

11、其中，步驟(2)所述的中間體和3-甲基-1-苯基-2-磷雜環(huán)戊烯-1-氧化物的質(zhì)量比是100:1～3。

12、其中，抗水解劑的合成步驟如下：

13、

14、進(jìn)一步地，含氟碳長(zhǎng)側(cè)鏈二苯胺包括以下步驟制成：

15、在-5～10℃下，將對(duì)乙酰氨基酚、丙酮和吡啶置于反應(yīng)容器中，再滴加1h,1h,2h,2h-全氟辛基甲基二氯硅烷；滴加完畢后，在室溫、40℃依次反應(yīng)2～10h，得到中間產(chǎn)物；然后將中間產(chǎn)物加入到氫氧化鈉溶液中，調(diào)節(jié)ph值為8～10，隨后抽濾、干燥，得到含氟碳長(zhǎng)側(cè)鏈二苯胺。

16、其中，對(duì)乙酰氨基酚、1h,1h,2h,2h-全氟辛基甲基二氯硅烷、吡啶和氫氧化鈉的摩爾比為1.0:0.5～0.6:1.0～3.0:4.0～16.0。

17、其中，調(diào)節(jié)ph的物質(zhì)為鹽酸、硝酸、硫酸或者以上三種任意比例的混酸。

18、其中，含氟碳長(zhǎng)側(cè)鏈二苯胺的合成路線(xiàn)如下：

19、

20、進(jìn)一步地，一種抗水解聚乳酸纖維的加工工藝，可以通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：

21、按重量份數(shù)，將聚乳酸180～200份，增塑劑0.5～2份，抗水解劑1～3份混合，混合均勻后在140～190℃進(jìn)行熔融共混造粒得母粒，將所得到的母粒經(jīng)真空干燥后在溫度180～260℃進(jìn)行熔融紡絲、卷繞得到卷繞絲，最后在熱盤(pán)溫度50～120℃,熱板溫度50～140℃條件下進(jìn)行牽伸，即得到抗水解聚乳酸纖維。

22、其中，所述的熔融共混造粒采用的是雙螺桿共混擠出機(jī)，其中雙螺桿共混擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為60～300rpm。

23、其中，所述熔融紡絲的工藝為：卷繞速度為500～2000m/min。

24、其中，所述的牽伸工藝為：牽伸倍率1.5～6.5倍。

25、本發(fā)明的有益效果：

26、1、本發(fā)明制備的一種抗水解聚乳酸纖維具有出色的抗水解性，原因在于本發(fā)明合成了一種新型含氟碳長(zhǎng)側(cè)鏈碳化二亞胺作為抗水解劑，碳化二亞胺類(lèi)物質(zhì)是一種常用失水劑，可以與聚乳酸的末端親水基團(tuán)反應(yīng)，直接抑制聚乳酸的水解和自催化降解反應(yīng)。而且，合成的新型碳化二亞胺具有含氟長(zhǎng)側(cè)鏈，大大加強(qiáng)了抗水解聚乳酸纖維的疏水性，從間接上，讓水分子與抗水解聚乳酸纖維分隔開(kāi)，增加抗水解聚乳酸纖維的抗水解性。

27、2、本發(fā)明制備的一種抗水解聚乳酸纖維具有出色的力學(xué)性能，原因在于合成了一種抗水解劑，具有大量含氟基團(tuán)，氟原子具有極高的電負(fù)性，能降低分子內(nèi)部電子云密度的分布，有效地將分子鍵保持穩(wěn)定，從而賦予材料高強(qiáng)度。

28、3、本發(fā)明制備的一種抗水解聚乳酸纖維具有良好的耐熱性，原因在于合成了一種抗水解劑，具有許多苯環(huán)和s?i-o鍵，顯著的增加了抗水解聚乳酸纖維的耐熱性，其中在制備抗水解聚乳酸纖維時(shí)，選擇的聚乳酸原料分子量較大，加上含有大量較高鍵能的c-f鍵，因此改性后的抗水解聚乳酸纖維具有較好的結(jié)晶性，耐熱性也得到了提升。

技術(shù)特征：

1.一種抗水解聚乳酸纖維，其特征在于，包括以下重量份原料：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗水解聚乳酸纖維，其特征在于，所述抗水解劑包括以下步驟制成：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抗水解聚乳酸纖維，其特征在于，步驟(2)所述的中間體和3-甲基-1-苯基-2-磷雜環(huán)戊烯-1-氧化物的質(zhì)量比是100:1～3。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抗水解聚乳酸纖維，其特征在于，所述含氟碳長(zhǎng)側(cè)鏈二苯胺包括以下步驟制成：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種抗水解聚乳酸纖維，其特征在于，所述對(duì)乙酰氨基酚、1h,1h,2h,2h-全氟辛基甲基二氯硅烷、吡啶和氫氧化鈉的摩爾比為1.0:0.5～0.6:1.0～3.0:4.0～16.0。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種抗水解聚乳酸纖維，其特征在于，所述調(diào)節(jié)ph的物質(zhì)為鹽酸、硝酸、硫酸中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗水解聚乳酸纖維，其特征在于，聚乳酸的分子量是40～100萬(wàn)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗水解聚乳酸纖維，其特征在于，增塑劑為聚己二酸丙二醇酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯和聚己二酸新戊二醇酯中的至少一種。

9.一種如權(quán)利1～8任一項(xiàng)所述抗水解聚乳酸纖維的加工工藝，其特征在于，可通過(guò)以下工藝實(shí)現(xiàn)：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種抗水解聚乳酸纖維的加工工藝，其特征在于，所述的熔融共混造粒采用的是雙螺桿共混擠出機(jī)，其中雙螺桿共混擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為60～300rpm；所述熔融紡絲的工藝為：卷繞速度為500～2000m/min；所述的牽伸工藝為：牽伸倍率1.5～6.5倍。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種抗水解聚乳酸纖維及其加工工藝，屬于聚乳酸纖維技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明使用1H,1H,2H,2H?全氟辛基甲基二氯硅烷制備得一種新型含氟碳長(zhǎng)側(cè)鏈二苯胺，進(jìn)一步合成了一種新型抗水解劑。隨后，將抗水解劑、增塑劑和聚乳酸通過(guò)熔融共混造粒得母粒，再經(jīng)過(guò)熔融紡絲、卷繞得到卷繞絲，最后，進(jìn)行加熱牽伸，得到一種抗水解聚乳酸纖維。本發(fā)明通過(guò)鏈接含氟長(zhǎng)側(cè)鏈基團(tuán)，設(shè)計(jì)合成了一種新型抗水解劑，通過(guò)與聚乳酸末端親水基團(tuán)反應(yīng)，抑制了聚乳酸的水解和自催化降解。通過(guò)引入氟元素和長(zhǎng)側(cè)鏈，增加了抗水解聚乳酸纖維的疏水性能的同時(shí)，耐熱性和力學(xué)性能也得到了提升。

技術(shù)研發(fā)人員：袁夢(mèng),張志成,張麗,袁冰倩,馬曉飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽元夢(mèng)生物基材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/24