一種性能優(yōu)異的改性聚乳酸纖維的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種性能優(yōu)異的改性聚乳酸纖維，屬于高分子材料改性領域。
【背景技術】
[0002] 聚乳酸纖維（PLA)的生產原料乳酸是從玉米淀粉中制得，也稱為玉米纖維，是一 種可天然降解且不會造成"白色污染"的生態(tài)友好材料。聚乳酸（polylacticacid，PLA)是 在一定溫度、一定壓力下，通過催化劑作用，由丙交酯開環(huán)聚合制備的。
[0003] 隨著國內外開發(fā)聚乳酸纖維的機構和企業(yè)的不斷增多，聚乳酸纖維在紡織行業(yè)中 的應用將越來越廣泛。以聚乳酸為原料得到的制品，具有良好的生物相容性和生物可吸收 性，及很好的生物降解性、吸水性、抑菌性、阻燃性等性能，但在濕、熱環(huán)境下容易收縮、黏 結，影響聚乳酸纖維的加工及應用。
[0004] 聚乳酸纖維充分體現(xiàn)了天然纖維和合成纖維的優(yōu)點，同時克服了天然纖維和合成 纖維的一些缺點，如它具有天然纖維的降解性、吸濕透氣性和舒適性，又克服了天然纖維強 度低、服裝面料易起皺等缺點；它具有天生的阻燃性及不滋生細菌等許多優(yōu)異的特性。由于 聚乳酸纖維具有的這些優(yōu)異的的綜合性能，在紡織行業(yè)具有巨大的應用前景，近年來聚乳 酸纖維的開發(fā)非常吸引業(yè)界人士的關注，被廣泛應用于家紡、服裝、無紡布、過濾材料、衛(wèi)生 用品、汽車內飾材料和家具包覆材料等方面。
[0005] 現(xiàn)有技術已公開了多種改性聚乳酸纖維的方法，如中國專利申請201210096514. 2 公開了一種抗水解改性聚乳酸纖維的制備方法，包括：按重量份數(shù)將聚乳酸70~98. 9份， 低分子量聚酯1~30份，多功能聚碳化二亞胺0. 1~5. 0份混合，混合均勻后進行熔融共 混造粒得母粒，將所得到的母粒經真空干燥后通過熔融紡絲、卷繞得到卷繞絲，最后進行牽 伸，即得改性后的聚乳酸纖維。該發(fā)明的改性聚乳酸纖維具有優(yōu)異的手感和柔軟性，并能 夠實現(xiàn)低溫染色，高溫染色的上染率更高，由于抗水解性能好，可避免高溫處理時力學性能 變差的問題。但是由于交聯(lián)型聚碳化二亞胺的加入，在紡絲工程中會產生少量刺激性氣體 對人體造成一定的傷害。此外，如中國專利申請201310166891. 3公開了一種改性聚乳酸纖 維及其制備方法，該改性聚乳酸纖維由以下組分共混制成：聚乳酸；纖維素衍生物；二醋酸 纖維素接枝聚乳酸共聚物；潤滑劑；無機納米顆粒；成核劑；抗氧劑；制備方法是按質量組 分比將部分聚乳酸切片和其它全部原料加入到高速混合機中，高速分散后通過雙螺桿擠出 機熔融共混、擠出，得改性聚乳酸母粒切片；將上述改性聚乳酸母粒切片和余下質量份的聚 乳酸切片在高速混合機中干混后，經熔融紡絲機熔融紡絲，再拉伸，即得改性聚乳酸纖維； 制得的改性聚乳酸纖維成本低可以完全生物降解，對環(huán)境友好；紡絲性能良好，絲束質量穩(wěn) 定，并且聚乳酸纖維具有優(yōu)異的柔韌性、耐摩擦、染色性和舒適性。但是上述技術都沒有解 決聚乳酸纖維吸濕性差的確定，耐熱性也有待提高。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中的聚乳酸纖維存在吸濕性差，易水解而造成紡絲困難，耐 磨性差，熱穩(wěn)定性差等缺陷，目的在于提供一種吸濕性好、熱穩(wěn)定性提高，手感柔軟舒適、紡 絲性能好、耐摩擦、易染色的可完全生物降解的改性聚乳酸纖維。
[0007] 乳酸中含有一個不對稱碳原子，具有旋光性，聚乳酸的兩種光學異構體分別是 L-乳酸和D-乳酸，因此丙交酯有L-丙交酯、D-丙交酯、D,L-丙交酯和Meso-丙交酯等四 種光學異構體。由丙交酯的不同構型可形成三種結構的聚乳酸，分別是PLLA、PLDA、PDLLA。 本發(fā)明創(chuàng)新地將不同光學結構的PLA按照一定比例混合，發(fā)現(xiàn)在一定組分和比例下，有意 想不到的效果。
[0008]PLA纖維的回潮率比棉纖維低但比PET纖維高，這是因為纖維的吸濕性能與纖維 親水基團的多少密切相關，大分子中所含大親水基團越多，纖維的吸濕性越好。棉纖維是天 然纖維素纖維，大分子中的每一葡萄糖?；泻?個羥基，親水基團數(shù)遠遠超過了PLA纖 維和PET纖維，而PLA纖維和PET纖維中具有較多的酯基和甲基，沒有親水性的極性基團和 反應性基團。PLA纖維和PET纖維僅在端基中才有吸濕基團，而且PLA纖維的端基中的親 水基團在整個大分子中所占比例比PET纖維多些，所以PLA纖維的吸濕性比PET纖維好而 比棉纖維差。因此，引入親水纖維可以改進PLA纖維的吸濕性。因此，對共混配方組分的研 宄，主要在于對加入的纖維素，其他組分，以及組分之間相容性之間進行考慮。
[0009] 聚乳酸纖維可以加工成圓型截面的單絲或復絲及三葉形截面纖維，也可加工成卷 曲和非卷曲的短纖維及雙組份的膨化變形長絲。異形截面的纖維可以增強纖維的吸濕導濕 性。纖維表面具有凹槽或斷面異形化，不僅增加了表面積，使纖維表面吸濕能力增加，而且 也使纖維間毛細空隙保持的水分增加，因此異形纖維和表面凹凸化的纖維其吸濕性高于同 組分的圓形截面、表面光滑的纖維。本發(fā)明對噴絲孔的形狀也進行了研宄，發(fā)現(xiàn)改性后的聚 乳酸母粒在熔融紡絲采用異形噴絲孔能改善改性PLA纖維的吸濕導濕性，尤其是五角形異 形噴絲板紡制五角形異形PLA纖維效果尤其好。
[0010] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)：
[0011] 一種改性聚乳酸纖維，其通過如下方法制備得到：
[0012] (1)將原料加入高速混合機中，高速分散后得到改性聚乳酸混合物：PDLLA聚乳 酸；PLLA聚乳酸；羥丙基淀粉；二醋酸纖維素；納米電氣石粉；納米滑石粉；殼聚糖粉；納米 蒙脫土粉末；
[0013] (2)將均勻混合的改性聚乳酸混合物通過雙螺桿擠出機熔融共混、擠出制得改性 聚乳酸母粒，并真空干燥；
[0014] (3)將改性聚乳酸功能母粒切片和真空干燥普通聚乳酸切片投入到高速混合機中 混合均勻，混合物在熔融紡絲機上經五角形噴絲孔紡絲得改性聚乳酸纖維。
[0015] 所述步驟⑴優(yōu)選為：
[0016] 按如下重量份數(shù)的原料加入高速混合機中，高速分散后得到改性聚乳酸混合物：
[0017]PDLLA聚乳酸 65 ~75 份；
[0018]PLLA聚乳酸15~20份；
[0019] 羥丙基淀粉0.5份；
[0020] 二醋酸纖維素12~13份；
[0021] 納米電氣石粉1~1.5份；
[0022] 納米滑石粉0. 5份；
[0023] 殼聚糖粉0. 8份；
[0024] 納米蒙脫土粉末0? 2份；
[0025] 更進一步地，優(yōu)選為：
[0026] 按如下重量份數(shù)的原料加入高速混合機中，高速分散后得到改性聚乳酸混合物：
[0027]PDLLA聚乳酸 65 份；
[0028]PLLA聚乳酸 18. 5 份；
[0029] 羥丙基淀粉0? 5份；
[0030] 二醋酸纖維素13份；
[0031] 納米電氣石粉1.5份；
[0032] 納米滑石粉0. 5份；
[0033] 殼聚糖粉0? 8份；
[0034] 納米蒙脫土粉末0? 2份；
[0035] 所述步驟（3)優(yōu)選為：
[0036] 將改性聚乳酸功能母粒切片30份和真空干燥普通聚乳酸切片70份投入到高速混 合機中混合均勻，混合物在熔融紡絲機上經五角形噴絲孔紡絲得改性聚乳酸纖維；
[0037] 所述紡絲溫度為190~220°C，卷繞速度為1800~2200m/min;牽伸溫度為70~ 90°C，牽伸倍數(shù)為3. 5倍。
[0038] 更進一步地，優(yōu)選為：
[0039] 將改性聚乳酸功能母粒切片30份和真空干燥普通聚乳酸切片70份投入到高速混 合機中混合均勻，混合物在熔融紡絲機上經五角形噴絲孔紡絲得改性聚乳酸纖維；
[0040] 所述紡絲溫度為220°C，卷繞速度為1900m/min;牽伸溫度為85°C，牽伸倍數(shù)為3. 5 倍。
[0041] 本發(fā)明的有益之處在于：
[0042](1)本發(fā)明制得的改性聚乳酸纖維耐熱性好，易于加工。
[0043] (2)本發(fā)明制得的改性聚乳酸纖維具有柔軟的手感，優(yōu)秀的機械性能，并且吸濕性 和上染率大幅提高，穿著舒適并且易于染色。
[0044] (3)本發(fā)明制得的改性聚乳酸纖維