[发明专利]一种嵌段共聚合聚乳酸纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高熔点、低收缩性及强伸度积优异的嵌段共聚合聚乳酸纤维及其制备方法。更具体地说，涉及一种具有立体络合物晶体的嵌段共聚合聚乳酸纤维及其制备方法。 

背景技术

聚乳酸（PLA）作为一类生物来源、可完全降解、对环境友好的脂肪族聚酯类高分子材料，越来越受到人们的重视。PLA具有优良的生物相容性，可在生物体内经酶分解，也可以在微生物、水、酸、碱等作用下完全分解，最终产物是二氧化碳和水，而且PLA燃烧时不会散发毒气，不会造成污染。 

但是，普通聚乳酸（PLLA或PDLA）的熔点较低，在150℃～170℃范围内，将这种聚乳酸纤维作为衣料使用时，仅可在低温条件下进行熨烫，使用中温或高温熨烫时，纤维的表面易出现熔粘、收缩、破裂等现象，且织物的质感也会变硬。而作为产业用纤维时，也由于其本身的熔点温度较低，不能在较高温度下（150℃以上的温度）的加工，从以上的内容可以看出，由于聚乳酸本身熔点温度较低的原因，这就限制了聚乳酸纤维在衣料和产业方面的应用。 

另一方面，虽然PLLA或PDLA的熔点较低，但是将PLLA和PDLA混合加工后，可以形成立体络合的聚乳酸（外消旋聚乳酸），所形成的立体络合的结晶结构比单独的PLLA或PDLA的结晶更为紧密，其熔点比单独的PLLA或PDLA高出40～50℃。日本专利特开昭63-241024号公报中，首次提出利用PLLA和PDLA混合后出现的上述特性可以在工业中进行应用，日本专利特开昭63-264913号公报中，公开了将PLLA和PDLA在溶液状态下混合后进行溶液纺丝的技术，但是这种方法混和后的混合物稳定性较差，不能进行安定的纺丝，且纤维的性能品质也较差。日本专利特开昭63-241024号公报中，公开了将等摩尔量的PLLA和PDLA进行熔融纺丝的方法，得到的纤维强度只有0.5cN/dtex左右，不能满足一般纤维的用途。 

此外，通常的立体络合聚乳酸并不显示立体络合物聚乳酸的单一结晶，在DSC测定时会显示均质晶体的熔融对应的190℃以下的低熔点晶体熔融峰、立体络合物晶体的熔融对应的190℃以上的高熔点晶体熔融峰2个峰，特别是在高分子量的区域内，无法通过熔融混炼得到立体络合物聚乳酸。 

    此外还有通过熔融纺丝制得的纤维进行高温热处理加工，从而使立体络合晶体进行成长，但是为了使立体络合晶体更好的成长，必须在PLLA或PDLA单体的熔点以上的温度下进行热处理加工，但是在此高温下进行热处理，纤维会出现热收缩或部分熔融等问题的发生，影响其使用。 

发明内容

 本发明的目的在于提供一种高熔点、低收缩性及强伸度积优异的嵌段共聚合聚乳酸纤维及其制备方法。 

本发明的技术解决方案是： 

一种嵌段共聚合聚乳酸纤维，该纤维通过含有由L-乳酸结构单元形成的连续链段和由D-乳酸结构单元形成的连续链段的嵌段共聚合聚乳酸纺丝得到，其中L-乳酸结构单元与D-乳酸结构单元的摩尔比为85/15～40/60，优选80/20～50/50；且该纤维的强伸度积在16以上，150℃条件下的干热收缩率在20%以下。

L-乳酸结构单元形成的连续链段是以L-乳酸为主成分的聚合体，其中L-乳酸的含量占90mol%以上，优选95mol%以上。D-乳酸结构单元形成的连续链段是以D-乳酸为主成分的聚合体，其中D-乳酸的含量占90mol%以上，优选95mol%以上。 

本发明中L-乳酸和D-乳酸结构单元形成嵌段共聚合聚乳酸，在不影响聚乳酸性能的条件下，聚乳酸的共聚成分单元还可以有来自具有可形成两个以上酯键的官能团的二羧酸、多元醇、羟基羧酸、内酯等的单元，或者来自含有上述各种构成成分的聚酯、聚醚、聚碳酸酯等的单元。 

上述羧酸可以列举的有琥珀酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸等；多元醇有乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、辛二醇、甘油、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、聚丙二醇等脂族多元醇等或双酚中加成有环氧乙烷等的芳族多元醇等；羟基羧酸有乙醇酸、羟基丁基羧酸、羟基丁基羧酸等。 

发明嵌段共聚合聚乳酸纤维的重均分子量为10～30万，优选12万～25万，更优选14万～20万。分子量小于10万，所得到的嵌段共聚合聚乳酸纤维的强度低下，使用性较低；分子量大于30万，聚乳酸的聚合度较大，其熔融粘度较大，熔融纺丝过程中纺丝困难。