一种可高纺速连续化生产的生物降解ES纤维及其制备方法与流程

本发明属于纤维，具体涉及一种可高纺速连续化生产的生物降解es纤维及其制备方法。

背景技术：

1、一次性医卫材料是一类特殊的非织造纺织品。随着我国国民经济的发展，一次性医卫材料例如纸尿裤的消费量呈现大幅度增长。据国家统计局数据显示，全国65岁及以上人口数量已经从05年的1.01亿人增加到19年的1.76亿人，占总人口的比例从05年的7.7％增加到19年的12.6％。而一次性医卫材料在使用过程中吸收大量血液、体液，污染严重，难以进行回收资源化利用。一次性卫材领域用到大部分es纤维热风无纺布，传统es纤维是由低熔点pe为皮，高熔点pp或者pet为芯，通过熔融纺丝制得，在自然界中很难降解。因而，开发可生物降解的一次性医卫制品原材料是一项迫切的、具有重要现实意义和生态价值的问题。

2、生物可降解聚合物主要为脂肪性聚酯，按照单体化学结构不同，可分为聚羟基酸及聚二元酸二元醇酯。聚乳酸(pla)是一类重要的聚羟基酸，具有较好的纺丝性能，近年来在纤维及非织造材料领域得到较为广泛研究。cn107475808公开了一种低熔点皮芯结构聚乳酸短纤维的制备方法，以熔点分别为125～135℃及155～170℃的pla切片制备了种低熔点生物可降解皮芯纤维，可用于非织造布应用领域。cn201910793949.4、cn201921397850.4公开了一种pla复合纤维长丝，其内芯层为连续的可降解的材料丝状体，且外皮层的组成物质为pla，占总质量的80.0～99.9％。但是目前来说，聚乳酸价格较贵，达2万～2.5万/吨，制成es纤维后，价格高达3.6～4.5万/吨，且属于聚乳酸硬脆性材料，制成手感纤维仍发硬。

3、聚二元酸二元醇酯类生物可降解聚酯整体分子结构柔性高，其中pbat熔点为110～120℃，价格在1万元/吨左右，国内产能达上百万吨。目前对于pbat/pla纺丝国内外相关研究很少。cn 111109651 b公开了的聚乳酸与聚已二酸/对苯二甲酸丁二酯的混合物与聚乳酸的皮芯结构复合纤维，但未公开其原料指标与来源，以及关键纺丝工艺参数。cn114277462 a公开了采用pla复合材料作为芯层，pbat/pbs/pcl反应性共混材料作为皮层制作的皮芯纤维，但未公开其原料指标与来源，以及关键纺丝工艺参数。cn 114990731 a公开了一种pla/pbat复合阻燃抗菌可降解短纤，对皮层pbat进行阻燃抗菌改性，但是对于其原料指标与来源没有公布。事实上，国内外专利中大多对纺丝pbat原料关键指标大多模糊或者回避，不是所有pbat都可以纺丝或者适宜大批量高纺速工业化纺丝的。

4、综上，目前可生物降解pbat/pla皮芯双组分长纤领域，仍存在缺少真正具有优秀可纺性的pbat原料，该问题亟需解决。

技术实现思路

1、为解决现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种可高纺速连续化生产的生物降解es纤维，该es纤维皮芯组分流动匹配性好，具有高纺速、连续化纺丝、不断丝、且保持可降解优点。

2、为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种可高纺速连续化生产的生物降解es纤维，以所述es纤维为100重量份计，由包含以下组分的原料制备：

4、皮层pbat材料，30～70份，优选40～60份，

5、芯层pla材料，30～70份，优选40～60份，

6、加工助剂，0.1～1份；

7、其中，所述皮层pbat材料具有如下支化程度：在190℃，2000hz和4000hz时的剪切粘度比值为1.35～1.70，优选1.40～1.65，更优选1.45～1.60。

8、由于聚合物支化度难以量化，支化程度越高，高低剪切下粘度差异越大。pbat、pla等材料行业内习惯在190℃温度下测试其流动性能熔指及流变性能，且纺丝加工条件下，聚合物受到剪切高，其中2000hz～4000hz是纺丝通常考察范围。本发明通过190℃温度下2000hz和4000hz时的剪切粘度比来表示原料的支化程度。

9、支化度、流动性以及酸值等分子结构控制等对pbat可纺性很大，实际上，发明人发现，本发明发现市面上绝大多数商业化pbat原料是不适宜或者不适合纺丝的。目前pbat应用场景为膜袋领域，产品设计为吹膜级，市面上并没有专用纺丝级商业化pabt原料。而吹膜级pbat原料往往在合成时加入多官能团支化剂或扩链剂，用来达到提高分子量、降低熔指、提高熔体强度等效果，同时给pbat分子链带来高支化度。要想大批量，高纺速，工业化连续生产出商品化pbat/pla皮芯纤维，选择可纺丝性好的pbat至关重要。本发明发现市面上pbat可纺性都很差，难以顺利纺丝，而合适的支化程度和酸值pbat，在实际生产中能实现高纺速，不断丝，才具有真正的生产意义，本发明为工业化不间断高速生产可生物降解的es纤维提供了一种可行的解决方案。

10、在本发明的一种实施方案中，所述皮层pbat材料在190℃、2.16kg的测试条件下，熔体流动速率3～60g/10min，优选3～50g/10min。

11、在本发明的一种实施方案中，所述皮层pbat材料的重均分子量6×104～16×104g/mol，优选8×104～14×104g/mol，更优选9×104～13×104g/mol；分子量分布2～3。

12、在本发明的一种实施方案中，所述皮层pbat材料的酸值在小于等于50mol/t，更优选小于等于40mol/t。

13、在本发明的一种实施方案中，所述芯层材料为pla材料在190℃、2.16kg的测试条件下，熔体流动速率10～35g/10min。

14、在本发明的一种实施方案中，所述芯层pla材料重均分子量8×104～15×104g/mol；分子量分布2～3。

15、在本发明的一种实施方案中，所述芯层pla材料光学纯度在98％以上。

16、在本发明的一种实施方案中，所述加工助剂为pe蜡、e蜡、含氟聚合物添加剂、稀土类润滑剂、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、山梨酸酰胺中的一种或多种。

17、本发明的另一目的在于提供一种制备生物降解es纤维的方法。

18、一种制备生物降解es纤维的方法，所述纤维为上述的生物降解es纤维，所述方法包含如下步骤：

19、s1：芯层pla材料、皮层pbat材料分别干燥后，皮层pbat材料与加工助剂混合；

20、s2：将芯层pla材料送入一套纺丝系统，皮层pbat材料和加工助剂送入另一套纺丝系统，分别熔融、过滤后，输入所述皮芯复合纺丝组件中挤出，在出喷丝孔时复合形成皮芯型结构的复合es纤维；

21、s3：复合es纤维经后处理，得到目标生物降解es纤维。

22、在本发明的一种实施方案中，s1中芯层pla材料、皮层pbat材料干燥至含水量小于等于50ppm。

23、在本发明的一种实施方案中，s2中挤出机最高温度170～230℃，转速320～600r/min。

24、在本发明的一种实施方案中，s2采用的喷丝板上的喷丝孔数量为25～500。

25、在本发明的一种实施方案中，s2采用的拉伸倍数1.4～3.0倍。

26、在本发明的一种实施方案中，s2采用的热定型温度60～100℃。

27、在本发明的一种实施方案中，s3所述后处理包含侧吹风冷却、上油、卷绕、拉伸、热定型中的一种或多种。

28、本发明的又一目的在于提供一种制备生物降解es纤维的方法的用途。

29、一种制备生物降解es纤维的方法的用途，所述方法为上述的方法，所述方法用于高纺速连续化生产的生物降解es纤维。

30、与现有技术相比较，本发明具有以下特点与有益效果：

31、(1)本发明生物降解es纤维，有更好的流动匹配性，实现高纺速，不断丝，具有实际生产价值；

32、(2)本发明所提供的生物降解es纤维的制备方法，简单易操作，可以利用复合纺丝装置进行纺丝，可以进行工业化生产；

33、(3)本发明所提供的es纤维材料全部使用生物可降解材料，是环境友好材料；线密度1～5dtex，断裂强度为2.0～4.0cn/dtex，断裂伸长率为20～100％，可以通过热风、纺粘、熔喷和水刺等工艺制备非织造布，进一步用于一次性卫材领域，避免白色污染。