用于可生物降解纤维的组合物和使用所述组合物制造的可生物降解纤维的制作方法

本发明涉及用于可生物降解纤维的组合物和由其制备的可生物降解纤维。

背景技术：

1、近年来，随着对环境问题的日益关注，正在积极地进行处理和回收各种生活垃圾的研究。具体地，尽管广泛地使用廉价且具有优异的加工性的聚合物材料来制造各种产品(例如纸张、薄膜、纤维、包装材料、瓶子和容器)，但是当这些产品的寿命结束时，在其焚烧时可能会排放有害物质，并且取决于有害物质的类型，其需要数百年才能完全自然分解。

2、因此，对可生物降解聚合物的研究仍在继续，所述可生物降解聚合物可以在较短时间内分解，以提高环境友好性，同时提高机械性质(例如柔性和强度)、生产率和加工性，并且延长产品本身的寿命，从而减少垃圾的量或提高其可回收性。

3、聚羟基脂肪酸酯(pha)是可生物降解的聚合物，其由多种类型的由大量微生物产生的羟基羧酸组成，并用作细胞内储存材料。聚羟基脂肪酸酯具有与常规石油衍生的合成聚合物(例如聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)、聚丁二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbst)和聚丁二酸己二酸丁二醇酯(pbsa))类似的物理性质，表现出完全的可生物降解性，并且具有优异的生物相容性。

4、同时，由可生物降解聚合物制成的可生物降解纤维广泛地用于非织造布、一次性纸巾、包装材料、口罩、工业材料(例如工程塑料)或者用于空气净化器的过滤器等。然而，由于这些产品在使用之后难以收集或回收，因此其被遗弃在土壤或海洋中，从而严重地污染环境。因此，尽管正在应用具有提高的可生物降解性的可生物降解纤维，但是由于原材料昂贵，难以应用各种工艺或者以各种方式扩大其用途，并且在提高物理性质(例如机械强度)方面存在限制。因此，需要开发这样的可生物降解纤维，所述可生物降解纤维能够提高诸如柔性、强度和加工性的所有特性，同时由于具有优异的可生物降解性和生物相容性而对环境友好。

5、[现有技术文献]

6、[专利文献]

7、(专利文献1)韩国特开专利公开号2012-0103158

技术实现思路

1、技术问题

2、因此，本发明旨在提供可生物降解纤维组合物和使用所述可生物降解纤维组合物制备的可生物降解纤维，所述可生物降解纤维组合物能够提高柔性、强度和加工性，同时由于具有优异的可生物降解性和生物相容性而对环境友好。

3、技术问题的解决方案

4、根据本发明的实施方案的用于可生物降解纤维的组合物包含聚羟基脂肪酸酯树脂，所述聚羟基脂肪酸酯树脂包含4-羟基丁酸酯(4-hb)重复单元，其中通过热重分析仪(tga)测量的分解温度(td，5％的重量损失)为220℃或更高。

5、根据本发明的实施方案，聚羟基脂肪酸酯树脂可以包含0.1重量％至60重量％的量的4-羟基丁酸酯(4-hb)重复单元。

6、根据本发明的实施方案，聚羟基脂肪酸酯树脂还可以包含至少一种选自3-羟基丁酸酯(3-hb)、3-羟基丙酸酯(3-hp)、3-羟基己酸酯(3-hh)、3-羟基戊酸酯(3-hv)、4-羟基戊酸酯(4-hv)、5-羟基戊酸酯(5-hv)和6-羟基己酸酯(6-hh)的重复单元。

7、根据本发明的实施方案，聚羟基脂肪酸酯树脂可以包含第一pha树脂。

8、根据本发明的实施方案，第一pha树脂可以包含15重量％至60重量％的量的4-羟基丁酸酯(4-hb)重复单元，并且具有根据astm d1238在165℃和5kg下测量的0.1g/10min至20g/10min的熔体流动指数(mfi)。

9、根据本发明的实施方案，聚羟基脂肪酸酯树脂可以包含第二pha树脂。

10、根据本发明的实施方案，第二pha树脂可以包含0.1重量％至30重量％的量的4-羟基丁酸酯(4-hb)重复单元，并且具有根据astm d1238在165℃和5kg下测量的0.1g/10min至15g/10min的熔体流动指数。

11、根据本发明的实施方案，聚羟基脂肪酸酯树脂可以包含第一pha树脂和第二pha树脂，并且第一pha树脂的4-hb重复单元的含量和第二pha的4-hb重复单元的含量可以彼此不同。

12、根据本发明的实施方案，第一pha树脂与第二pha树脂的重量比可以为1:0.5至1:5。

13、根据本发明的实施方案，基于用于可生物降解纤维的组合物的总重量，聚羟基脂肪酸酯树脂可以以10重量％至100重量％的量使用。

14、根据本发明的实施方案，用于可生物降解纤维的组合物可以包含至少一种可生物降解树脂，所述可生物降解树脂选自聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)、聚乳酸(pla)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)、聚己二酸丁二醇酯(pba)、聚丁二酸-己二酸丁二醇酯(pbsa)、聚丁二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(pbst)、聚羟基丁酸酯-戊酸酯(phbv)、聚已酸内酯(pcl)、聚丁二酸己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbsat)以及热塑性淀粉(tps)。

15、根据本发明的实施方案，基于用于可生物降解纤维的组合物的总重量，可生物降解树脂可以以30重量％或更大的量使用，并且聚羟基脂肪酸酯树脂与可生物降解树脂的重量比可以为1:0.2至1:4.5。

16、根据本发明的实施方案，用于可生物降解纤维的组合物可以包含至少一种添加剂，所述添加剂选自颜料、染料吸收剂、光吸收剂、抗氧化剂、增容剂、增重剂、成核剂、熔体增强剂以及滑移剂。

17、根据本发明的实施方案，用于可生物降解纤维的组合物可以具有根据astm d1238在190℃和2.16kg下测量的1g/10min至30g/10min的熔体流动指数、在210℃和2.16kg下测量的35g/10min至130g/10min的熔体流动指数、通过差示扫描量热法(dsc)测量的-35℃至15℃的玻璃化转变温度(tg)、105℃至200℃的熔融温度(tm)以及通过热重分析仪(tga)测量的240℃至300℃的分解温度(td，5％的重量损失)。

18、根据本发明的另一个实施方案的可生物降解纤维包含聚羟基脂肪酸酯树脂，所述聚羟基脂肪酸酯树脂包含4-羟基丁酸酯(4-hb)重复单元，其中根据astm d3822测量的强度为0.5g/d至10g/d。

19、根据本发明的另一个实施方案，可生物降解纤维可以具有0.05mm至10mm的直径、100旦尼尔至10000旦尼尔的纤度以及10％或更高的伸长率。

20、根据本发明的另一个实施方案，可生物降解纤维可以为具有非均匀横截面的复合纤维，或者为具有两种或更多种或者三种或更多种组分的复合纤维。

21、根据本发明的另一个实施方案，可生物降解纤维可以为包括芯部和皮部的皮芯型、并列型、海岛型或橘瓣型。

22、根据本发明的实施方案，芯部可以包含聚羟基脂肪酸酯树脂，皮部可以包含可生物降解树脂，并且可生物降解树脂可以为选自聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)、聚乳酸(pla)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)、聚己二酸丁二醇酯(pba)、聚丁二酸-己二酸丁二醇酯(pbsa)、聚丁二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(pbst)、聚羟基丁酸酯-戊酸酯(phbv)、聚已酸内酯(pcl)、聚丁二酸己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbsat)、聚乙酸己二酸丁二酸丁二醇酯(pbeas)、聚乙酸丁二酸丁二醇酯(pbes)以及热塑性淀粉(tps)的至少一种。

23、根据本发明的另一个实施方案的用于制备可生物降解纤维的方法包括纺丝和拉伸用于可生物降解纤维的组合物或者通过熔体挤出所述组合物制备的颗粒，其中用于可生物降解纤维的组合物包含聚羟基脂肪酸酯树脂，所述聚羟基脂肪酸酯树脂包含4-羟基丁酸酯(4-hb)重复单元，并且通过热重分析仪(tga)测量的分解温度(td，5％的重量损失)为220℃或更高。

24、根据本发明的另一个实施方案，纺丝速度可以为10mpm至500mpm，拉伸可以以1.1倍或更大的拉伸比通过冷拉伸或热拉伸进行，冷拉伸可以在25℃至35℃的室温度和25℃至35℃的辊温度下进行，并且热拉伸可以在150℃至200℃的室温度和80℃至130℃的辊温度下进行。

25、根据本发明的另一个实施方案，所述方法还可以包括在150℃至200℃下熔体挤出用于可生物降解纤维的组合物以制备颗粒。

26、根据本发明的另一个实施方案，纺丝颗粒的步骤可以为在140℃至190℃下对颗粒进行熔融纺丝，并且在熔融纺丝步骤之前，所述方法还可以包括在40℃至60℃下干燥颗粒10小时或更长时间。

27、根据本发明的另一个实施方案，用于可生物降解纤维的组合物的纺丝步骤可以使用皮芯复合材料纺丝设备进行。

28、根据本发明的另一个实施方案，待供给至芯部和皮部的原材料的重量比可以为5:95至95:5。

29、根据本发明的另一个实施方案，可以将用于可生物降解纤维的组合物进给至芯部。

30、本发明的有利效果

31、根据本发明的实施方案的用于可生物降解纤维的组合物包含聚羟基脂肪酸酯(pha)树脂，所述聚羟基脂肪酸酯树脂为包含4-羟基丁酸酯(4-hb)重复单元的共聚聚羟基脂肪酸酯树脂，具体地为各自具有4-hb重复单元的第一pha树脂和/或第二pha树脂，其中通过热重分析仪(tga)测量的分解温度(td，5％的重量损失)满足220℃或更高。因此，可以提高例如柔性、强度和加工性方面的特性，同时由于具有优异的可生物降解性和生物相容性而对环境友好。

32、此外，不仅可以由用于可生物降解纤维的组合物直接制备可生物降解纤维，而且还可以使用由用于可生物降解纤维的组合物获得的可生物降解颗粒制备可生物降解纤维，从而根据需要方便地选择和应用工艺。

33、此外，由于用于可生物降解纤维的组合物和由其制备的可生物降解纤维在土壤和海洋中都是可生物降解的，并且具有优异的热性质和机械性质，因此其可以有利地应用于更广泛的领域，以表现出优异的特性。