一种降解速率可调控的聚乙醇酸复合纤维及其制备方法与流程

本发明涉及高分子纤维，特别涉及一种降解速率可调控的聚乙醇酸(pga)复合纤维及其制备方法。

背景技术：

1、聚乙醇酸(pga)因具有优异的可生物降解性和生物相容性，可快速完全降解为水和二氧化碳，具有传统非降解聚合物替代的潜力。但是，限于制备技术难度和成本“双高”，一直未能大规模市场应用。

2、近年来，随着环保要求的提高，聚乙醇酸开始应用于石油、页岩气开采行业，逐渐替代传统的非降解暂堵球。初代pga暂堵球是纯pga实心球体，然而其在使用中表现出的问题是：(1)pga降解到一定程度就容易出现崩解的情况； (2)pga密度较大，纯pga压裂球有时会沉到油下，封堵效果不稳定。为调整pga暂堵球的密度，“流苏式”暂堵绳结应运而生，即先将pga纺成丝，再将丝编成绳，最后用pga绳编成“流苏式”绳结。但是，这样仍然很难改变pga的降解周期，也就很难适应不同地质井下环境，故降解速率可调控的暂堵绳结用 pga纤维具有很高开发价值。

3、随着“碳达峰碳中和”战略的提出，以及国内煤化工制聚乙醇酸技术日臻成熟，pga规模化生产有望突破。但是，由于降解速率较快，普通pga及pga 产品的“货架期”仍是亟待解决的问题。因此，如何调控pga的降解速率，将成为开启pga广泛应用之门的密钥。

4、可降解材料的降解特性往往取决于分子结构、结晶度和共聚物比例等。pitt 等人(biomaterials,1981,2(4):215)研究发现，聚酯类可降解聚合物降解过程：首先降解造成分子量下降，但降解产物尺寸较大，很难扩散出聚合物体系；经过较长时间充分水解、尺寸减小后才扩散出来造成聚合物质量下降，同时分子链断裂机率增加。因此亟需研究一种降解速率可调控的pga复合纤维以及实现pga降解速率可调控的方法。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种降解速率可调控的pga复合纤维及其制备方法。本发明采用“阻隔”机理，通过结构调控实现不同的降解速率，制备降解速率可调控的pga复合纤维。本发明所述制备方法对制备降解速率可调控的聚乙醇酸暂堵绳结具有指导作用，对拓宽聚乙醇酸的应用场景和调控聚乙醇酸的“货架期”具有极大的参考价值。

2、一方面，本发明涉及一种降解速率可调控的pga复合纤维，其包括可降解成纤聚合物和聚乙醇酸(pga)，其中所述可降解成纤聚合物为聚l-乳酸、聚d- 乳酸、立构复合聚乳酸、或聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯中的一种或多种。

3、另一方面，本发明涉及一种降解速率可调控的pga复合纤维的制备方法，所述方法包括：将可降解成纤聚合物和pga分别熔融后经过熔体管道进入纺丝组件，所述两种熔体在高压作用下喷射以形成初生纤维；所述初生纤维经过冷却、上油、热牵伸和热定型处理后制得所述降解速率可调控的pga复合纤维，其中所述可降解成纤聚合物为聚l-乳酸、聚d-乳酸、立构复合聚乳酸、或聚己二酸 -对苯二甲酸丁二酯中的一种或多种。

4、另一方面，本发明涉及由上述制备方法制备的降解速率可调控的pga复合纤维。

5、另一方面，本发明涉及上述的降解速率可调控的pga复合纤维在制作石油工业中暂堵球或暂堵绳结的应用。

6、本发明提供的降解速率可调控的pga复合纤维及其制备方法，操作简便，具有实效，为可降解纤维的开发提供了依据。本发明所述方法为制备适用性强的暂堵绳结用pga纤维提供思路，拓展了pga等可降解材料在纤维领域的应用场景，也为pga规模化生产提供了“货架期”调控方法的参考。

技术特征：

1.一种降解速率可调控的聚乙醇酸(pga)复合纤维，其特征在于，所述复合纤维包括可降解成纤聚合物和聚乙醇酸，其中所述可降解成纤聚合物为聚l-乳酸、聚d-乳酸、立构复合聚乳酸、或聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(pbat)中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的pga复合纤维，其特征在于，所述可降解成纤聚合物与所述pga的重量比为0.25-1。

3.如权利要求1或2所述的pga复合纤维，其特征在于，所述可降解成纤聚合物优选为聚l-乳酸、立构复合聚乳酸或pbat；所述可降解成纤聚合物更优选为立构复合聚乳酸或pbat。

4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的pga复合纤维，其特征在于，所述pga复合纤维为共混复合纤维、并列复合纤维、异型复合纤维或皮芯复合纤维；优选皮芯复合纤维。

5.如权利要求4所述的pga复合纤维，其特征在于，所述复合纤维的内层聚乙醇酸(pga)为同心或偏心圆形，其表层可降解成纤聚合物为圆形、三角形或十字形。

6.一种如权利要求1至5中任一权利要求所述的降解速率可调控的pga复合纤维的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述可降解成纤聚合物与所述pga的重量比为0.25-1。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述初生纤维的后处理过程中均匀受热，其中，牵伸温度的取值范围为70℃-90℃；牵伸倍数为3.5倍-4.5倍；热定型温度为120℃-180℃。

9.一种由权利要求6至8中任意权利要求所述的方法制备的降解速率可调控的pga复合纤维。

10.一种如权利要求1至5中任一权利要求所述的降解速率可调控的pga复合纤维或权利要求9中所述的降解速率可调控的pga复合纤维在制作石油工业中暂堵球或暂堵绳结的应用。

技术总结本发明公开了一种降解速率可调控的聚乙醇酸复合纤维及其制备方法，其包括可降解成纤聚合物和聚乙醇酸(PGA)，其中所述可降解成纤聚合物为聚L‑乳酸、聚D‑乳酸、立构复合聚乳酸、或聚己二酸‑对苯二甲酸丁二酯中的一种或多种。本发明提供的降解速率可调控的PGA复合纤维及其制备方法，操作简便，具有实效，为可降解纤维的开发提供了依据。技术研发人员：朱金唐,吴鹏飞,崔华帅,史贤宁,崔宁,李杰,黄庆受保护的技术使用者：中国纺织科学研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/6