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可生物降解的聚合物單絲及其生產(chǎn)方法

文檔序號(hào):9448155閱讀:572來源:國知局
可生物降解的聚合物單絲及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚合物單絲,具體涉及可生物降解聚酯酰胺單絲和生產(chǎn)該單絲的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一般來說,釣絲、漁網(wǎng)、農(nóng)業(yè)用網(wǎng)等是采用加工性、強(qiáng)度、耐久性、耐熱性等優(yōu)良的聚酰胺單絲等合成纖維,但是這樣的合成纖維由于在自然環(huán)境下不具備分解性,會(huì)引起嚴(yán)重的海洋污染等問題。天然纖維大多數(shù)具有生物降解性能,但無法表現(xiàn)出釣絲、漁網(wǎng)、農(nóng)業(yè)用網(wǎng)等所要求的高強(qiáng)度等高性能。
[0003]聚酯酰胺綜合了聚酯和聚酰胺的優(yōu)點(diǎn),既具有生物降解性,又具有高強(qiáng)、耐熱等優(yōu)異物理力學(xué)性能。但是要將聚酯酰胺制造成單絲需要將聚酯酰胺熔融紡絲,然后拉伸,目前通過該方法還難以得到充分改善機(jī)械強(qiáng)度的單絲。聚酯酰胺共聚物的聚酰胺鏈段設(shè)計(jì)時(shí)為了無損與該共聚物的生物降解性,鏈長要縮短。因此,聚酯酰胺共聚物與聚酰胺均聚物相比是結(jié)晶性低、也難以發(fā)生取向結(jié)晶化、或結(jié)晶化速度慢。因此,雖然能使通過急冷得到的非結(jié)晶性為拉伸絲拉伸,但無法使非結(jié)晶部的取向充分固定下來,從未不能充分提高機(jī)械強(qiáng)度。
[0004]目前還尚未有采用聚酯酰胺為原料,進(jìn)行熔融紡絲制備大直徑單絲的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供可生物降解的聚合物單絲,具有較高的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率,在土壤濕度為59.3%,溫度28°C,時(shí)間為28天的條件下降解率多3.0%。
[0006]為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]可生物降解聚合物單絲,其創(chuàng)新點(diǎn)在于:所述單絲含有95wt%? 10wt %的分子主鏈上含有酰胺鍵和酯鍵的聚酯酰胺和Owt %?5wt%添加劑;所述單絲的直徑為0.05?
2.0mm,所述單絲的斷裂強(qiáng)度大于3.5CN/dtex,斷裂伸長率為20%?35%,在土壤濕度為59.30Z0,溫度28°C,時(shí)間為28天的條件下降解率彡3.0%。
[0008]進(jìn)一步的,所述聚酯酰胺為線性聚酯酰胺,其分子量為20000?50000。
[0009]進(jìn)一步的,所述添加劑為納米二氧化鈦或納米碳酸鈣粒子。聚酯酰胺中加入納米二氧化鈦或納米碳酸鈣具有增強(qiáng)增韌的作用,提高單絲的強(qiáng)度和韌性。
[0010]進(jìn)一步的,所述添加劑還包括光敏感劑,其質(zhì)量為單絲總質(zhì)量的O?3%。
[0011]本發(fā)明的另一目的在于提供可生物降解聚合物單絲的生產(chǎn)方法,包括原料混合、干燥、熔融擠出、水冷卻、熱水拉伸、熱風(fēng)拉伸、熱定型和卷取工藝,具體如下:
[0012](I)原料混合:將聚酯酰胺和添加劑按照比例混合均勻;
[0013](2)干燥:混合后的原料在干燥機(jī)上干燥至含水率< 50ppm,干燥溫度為120?180 0C ;
[0014](3)恪融擠出:原料干燥后經(jīng)螺桿恪融擠出機(jī)以30?100公斤/小時(shí)的擠出量恪融擠出得到初生絲,熔體溫度為260?280°C ;
[0015](4)水冷卻:初生絲經(jīng)5?60°C的水或水溶液冷卻至30?60°C ;
[0016](5)熱水拉伸:冷卻后的初生絲在熱水浴中進(jìn)行一道拉伸,拉伸倍數(shù)為4.0?6.0,熱水溫度為70?90°C ;
[0017](6)熱風(fēng)拉伸:拉伸倍數(shù)為1.2?1.6倍,溫度為120?180°C ;
[0018](7)熱定型:熱定型溫度為180?260°C ;
[0019](8)卷取:定型后的單絲以80?200m/min的速度卷繞到筒子上。
[0020]進(jìn)一步的,所述螺桿熔融擠出機(jī)以40?60公斤/小時(shí)的擠出量熔融擠出得到初生絲,熔體溫度為260?280°C ;
[0021]進(jìn)一步的,所述初生絲經(jīng)15?40°C的水或水溶液冷卻至40?50°C。
[0022]進(jìn)一步的,所述熱水拉伸的拉伸倍數(shù)為4?5,熱水溫度為70?90°C;熱風(fēng)拉伸的拉伸倍數(shù)為1.3?1.5,溫度為130?150°C;熱定型溫度為200?220°C,卷取速度為100?120m/mino
[0023]本發(fā)明的有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供的可生物降解聚酯酰胺單絲,在制備過程中添加增強(qiáng)、增韌的納米二氧化鈦或納米碳酸鈣或光敏感劑,通過采用合適的工藝參數(shù),制備直徑在0.05?2.0mm之間的單絲,制備的可生物降解聚酯酰胺單絲具有高強(qiáng)高韌的特點(diǎn),其斷裂強(qiáng)度大于3.5CN/dtex,斷裂伸長率為20%?35%,在土壤濕度為59.30Z0,溫度28°C,時(shí)間為28天的條件下降解率彡3.0%。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步解釋說明,但并非限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0025]實(shí)施例1
[0026]使用分子量為25000的聚酯酰胺(美國杜邦)樹脂在干燥機(jī)上干燥至含水率(50ppm,干燥溫度為130°C;然后經(jīng)螺桿熔融擠出機(jī)以35公斤/小時(shí)的擠出量熔融擠出得到初生絲,熔體溫度為260°C ;初生絲經(jīng)10°C的水冷卻至30°C ;冷卻后的初生絲在熱水浴中進(jìn)行一道拉伸,拉伸倍數(shù)為4.0倍,熱水溫度為70°C ;然后進(jìn)行二道熱風(fēng)拉伸,拉伸倍數(shù)為
1.2倍,溫度為70°C ;初生絲拉伸后在185°C條件進(jìn)行熱定型;再以90m/min的速度卷繞到筒子上。
[0027]本實(shí)施例得到的單絲的直徑為0.12mm,斷裂強(qiáng)度3.8CN/dtex,斷裂伸長率為27.8%, (土壤濕度 59.3%,溫度28°(:,28天,降解率3.4% )。
[0028]實(shí)施例2
[0029]使用96wt%的分子量為30000的聚酯酰胺(美國杜邦)原料與4wt%的納米二氧化鈦混合均勻,在干燥機(jī)上干燥至含水率< 50ppm,干燥溫度為140°C;然后經(jīng)螺桿熔融擠出機(jī)以50公斤/小時(shí)的擠出量熔融擠出得到初生絲,熔體溫度為265°C ;初生絲經(jīng)20°C的乳化液卻至40°C ;冷卻后的初生絲在熱水浴中進(jìn)行一道拉伸,拉伸倍數(shù)為4.5倍,熱水溫度為750C ;然后進(jìn)行二道熱風(fēng)拉伸,拉伸倍數(shù)為1.4倍,溫度140°C ;初生絲拉伸后在200°C條件進(jìn)行熱定型;再以120m/min的速度卷繞到筒子上。
[0030]本實(shí)施例得到的單絲的直徑為0.15mm,斷裂強(qiáng)度4.lCN/dtex,斷裂伸長率為26.7%, 土壤濕度59.3 %,溫度28 °C,28天,降解率3.6%。
[0031]實(shí)施例3
[0032]使用96wt%的分子量
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