[发明专利]末端封闭的高耐热耐水聚乳酸纤维及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种新型高抗水解性及高耐摩擦性聚乳酸纤维及制备方法。 

背景技术：

近年来，随着人们生活水平的提高以及环保意识的增强，人们对天然可生物降解纤维的研究越来越重视，世界各国竞相研究和开发新的绿色环保纤维，其中于九十年代末刚刚实现工业化开发的聚乳酸纤维(PLA纤维)最引人注目，聚乳酸(PLA)是一类可完全降解、对环境友好的脂肪族聚酯类高分子材料，具有优良的生物相容性，在生物体内经酶分解，在体外可在微生物、水、酸、碱等作用下完全分解，最终产物是二氧化碳和水，而且燃烧时不会散发毒气，不会造成污染。 

但是，正是由于聚乳酸纤维的天然性，不可避免的存在一些缺点。聚乳酸纤维具有优越的可降解性，导致其抗水解性能较差，在织物的染色过程中，经加压高温处理，其织物的强度会下降，同时聚乳酸纤维具有表面摩擦系数高、耐磨性差的缺点，例如根据JIS L0849规定的摩擦牢度，服装面料一般要求为3级以上，但现在的聚乳酸纤维却只有1级的低水平，影响了聚乳酸纤维的广泛应用。 

在PLA纤维中同时添加抗水解剂和润滑剂的例子极少，例如日本东丽株式会社在中国申请的专利(申请号为03820140.2)中报道，该技术是在聚乳酸纤维中添加相对于纤维整体0.1-5％重量的脂肪酸二酰胺和/或烷基取代型脂肪酸单酰胺，加入后可以提高聚乳酸的耐摩擦性，但是对聚乳酸的耐加水性不能提高。再例如日本日清纺织株式会社申请的日本特开平11-80522号中报道，该技术是在聚乳酸纤维中添加了聚碳化二亚胺基团，加入后提高了聚乳酸的耐加水性能，但是没有对耐摩擦性进行提高。本发明同时加入的抗水解剂和润滑剂成分，既可以提高聚乳酸的耐加水性能，又可以提高聚乳酸的耐摩擦性能。 

发明内容：

本发明的目的在于提供一种抗水解性能、耐摩擦性能好的高抗水解性、高耐摩擦性聚乳酸纤维及制备方法。 

本发明的技术解决方案是： 

一种高抗水解性、高耐摩擦性聚乳酸纤维，包括聚乳酸成分，其特征是：在聚乳酸成分中，聚乳酸分子链的末端基团呈封闭形式，以缩水甘油酯类为环氧封端剂，在聚乳酸成分中，混合有脂肪酸二酰胺和/或烷基取代型脂肪酸单酰胺成分以及聚碳化二亚胺成分。 

聚碳化二亚胺含有-N＝C＝N-基团，特征结构式如下结构式所示 

R1、R2为C1～C10的饱和或不饱和烷基基团、C3～C20的直链或带有支链或环状的烷基基团及C6-C20芳香族基团中的一种或几种 

聚碳化二亚胺平均分子量为3000～50000。 

聚碳化二亚胺成分为聚乳酸重量的0.5～10％。 

高抗水解性及高耐摩擦性聚乳酸纤维中，脂肪酸二酰胺和/或烷基取代型脂肪酸单酰胺成分的熔点为80℃以上。 

高抗水解性及高耐摩擦性聚乳酸纤维中，脂肪酸二酰胺和/或烷基取代型脂肪酸单酰胺成分为聚乳酸重量的0.1～10％。 

末端羧基含量为1～20eq/ton，平均分子量为50000～300000，经高温高压热水处理后，其强度保持率为60～95％。 

高抗水解性及高耐摩擦性聚乳酸纤维表面具有至少一种选自脂肪酸酯、多元醇酯、醚酯、硅氧烷、矿物油的润滑剂。 

一种高抗水解性、高耐摩擦性聚乳酸纤维的制备方法，其特征是：包括下列步骤： 

(1)将聚乳酸切片经真空干燥，至水分含量为30～500ppm； 

(2)将干燥后的聚乳酸切片与聚碳化二亚胺成分及脂肪酸二酰胺和/或烷基取代型脂肪酸单酰胺成分混合， 用双螺杆挤出机熔融共混、挤出，制得母粒切片； 

(3)将母粒切片干燥至水分含量为50～400ppm； 

(4)将经步骤(3)干燥后的母粒切片和经步骤(1)干燥后的聚乳酸切片进行混合，使聚碳化二亚胺成分占聚乳酸重量的0.5～10％及脂肪酸二酰胺和/或烷基取代型脂肪酸单酰胺成分占聚乳酸重量的0.1～10％，通过单成分纺丝机熔融纺丝，得预牵伸丝； 

(5)对预牵伸丝进行延伸，得延伸丝。 

步骤(2)中挤出温度为：170～240℃，螺杆转速为200～400rpm；步骤(4)中纺丝温度为200～250℃，卷绕速度为2500～5000m/min；步骤(5)中延伸倍率为1.3～2.0。 

一种高抗水解性、高耐摩擦性聚乳酸纤维的制备方法，其特征是：包括下列步骤： 

(1)将聚乳酸切片经真空干燥，至水分含量为30～500ppm；