一种聚乳酸预取向纤维及其制备方法与流程

本发明涉及高分子纤维，特别是涉及一种聚乳酸预取向纤维及其制备方法。

背景技术：

1、聚乳酸纤维具有高结晶性和高取向性，因此具有较好的机械性能；同时，聚乳酸纤维表面呈弱酸性，与皮肤亲和性较好，具有天然抗菌的性能；聚乳酸纤维还具有较好的滑爽性、柔软舒适、干爽透气和抗紫外线功能，并有良好的光泽弹性和膨松性，是一种极具有发展前景的可持续性纺织材料。

2、但是，聚乳酸纤维的耐热性较差，高温下容易收缩变形。因此，聚乳酸纤维不适合高温染色，高温染色过程中存在变硬变脆、染色均匀性差、上染率低等问题；同时聚乳酸纤维制备的衣物严禁高温熨烫。因此，提高聚乳酸的耐热性是拓宽聚乳酸纤维使用领域的重要因素之一。

3、我们曾披露了可以显著提高聚乳酸纤维的耐热性的一种全立构复合聚乳酸纤维其制备方法(cn112626638a)。通常，熔融纺丝法(fdy)制备高强度纤维是通过先制备非结晶且非取向的初生丝，然后通过高倍牵伸，使纤维高度取向同时诱导高度结晶来实现。然而，采用高温后处理的方法提高纤维中立构晶含量的同时，也破坏了纤维的非晶区取向和力学性能，导致制备的全立构复合聚乳酸纤维虽然耐热性提高，但力学性能比单组份的聚乳酸纤维低。

4、因此，亟需制备一种高立构晶含量且力学性能较好的立构复合聚乳酸纤维。研究发现，提高纺程上纤维中立构晶形成的效率，即制备具有一定立构晶含量的预取向纤维能够实现该目的。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提供了一种聚乳酸预取向纤维及其制备方法。所述聚乳酸预取向纤维含有立构复合晶体结构，且立构晶的含量范围为2％-10％。所述立构晶在后处理过程起到晶核作用，促进新的立构晶高效生成，可以在尽量低的温度下处理制得立构复合聚乳酸纤维，克服以往长时间高温处理对纤维取向结构和力学性能的损伤。

2、一方面，本发明涉及一种聚乳酸预取向纤维，所述聚乳酸预取向纤维是由聚l-乳酸和聚d-乳酸熔融混合得到的初生纤维经过梯度降温后获得的，其含有立构复合晶体结构，且立构晶的含量范围为2％-10％，所述聚l-乳酸和聚d-乳酸的重量比为0.25-1。

3、另一方面，本发明涉及一种聚乳酸预取向纤维的制备方法，所述方法包括：将聚l-乳酸和聚d-乳酸熔融混合得到的初生纤维经过梯度降温后获得固化的纤维，再经上油、卷绕制得所述聚乳酸预取向纤维，所述聚l-乳酸和聚d-乳酸的重量比为0.25-1。

4、另一方面，本发明涉及一种通过上述方法制备而得的聚乳酸预取向纤维。

5、另一方面，本发明涉及一种聚乳酸预取向纤维在医卫、服饰、家纺等领域中的应用。

6、本发明提供了聚乳酸预取向纤维及其梯度降温制备方法，可以通过梯度降温，在纺程上直接形成部分立构晶，制备含有立构晶的聚乳酸预取向纤维，在后处理过程中，预取向纤维中的立构晶起到晶核作用，促进新的立构晶高效生成，可以在尽量低的温度下处理制得立构复合聚乳酸纤维，克服以往长时间高温处理对纤维取向结构和力学性能的损伤，最终得到立构晶含量高，耐温性和力学性能均较好的立构复合聚乳酸纤维。

技术特征：

1.一种聚乳酸预取向纤维，其特征在于，

2.如权利要求1所述的聚乳酸预取向纤维，其特征在于，

3.如权利要求1或2所述的聚乳酸预取向纤维，其特征在于，

4.一种如权利要求1-3中任一权利要求所述的聚乳酸预取向纤维的制备方法，其特征在于，将聚l-乳酸和聚d-乳酸熔融混合得到的初生纤维经过梯度降温后获得固化的纤维，再经上油、卷绕制得所述聚乳酸预取向纤维，所述聚l-乳酸和聚d-乳酸的重量比为0.25-1。

5.如权利要求4所述的聚乳酸预取向纤维的制备方法，其特征在于，将所述聚l-乳酸和所述聚d-乳酸混合熔体注入纺丝组件得到的初生纤维的梯度降温是通过梯度降温单元实现的，使得所述初生纤维在不同的温度梯度下冷却、结晶、固化。

6.如权利要求4或5所述的聚乳酸预取向纤维的制备方法，其特征在于，所述梯度降温单元包括：缓冷器1，隔热垫2，环吹风3；在所述环吹风3上叠加可分段控温的缓冷器1，所述隔热垫2位于缓冷器1和环吹风3之间。

7.如权利要求4-6中任一权利要求所述的聚乳酸预取向纤维的制备方法，其特征在于，所述缓冷器1由若干组加热单元组成，每组加热单元高度为100mm；所述缓冷器1优选选用3组加热单元。

8.如权利要求4-7中任一权利要求所述的聚乳酸预取向纤维的制备方法，其特征在于，所述缓冷器1的每组加热单元，其温度范围为80℃-180℃；优选100℃-160℃；所述各组加热单元按照从上到下的方向，温差设定为20℃-40℃。

9.如权利要求4-8中任一权利要求所述的聚乳酸预取向纤维的制备方法，其特征在于，所述环吹风3的高度为150-250mm；优选为165-250mm；其中，风温为20℃-60℃；风湿为30％rh-50％rh；风速为0.3-0.5m/s。

10.一种如权利要求4-9中任一权利要求所述的聚乳酸预取向纤维的制备方法制备而得的聚乳酸预取向纤维。

11.如权利要求1-3中任一权利要求所述的聚乳酸预取向纤维和如权利要求10所述的聚乳酸预取向纤维在医卫、服饰、家纺等领域中的应用。

技术总结本发明公开了一种聚乳酸预取向纤维及其梯度降温制备方法，属于高分子纤维技术领域。该聚乳酸预取向纤维采用等比例的聚L‑乳酸和聚D‑乳酸混合熔体经由喷丝板挤出制得初生纤维，融合梯度降温技术，在纺程上熔融结晶段直接形成部分立构晶，可以制得含有立构晶的聚乳酸预取向纤维。该纤维中立构晶在后处理过程中起到晶核的作用，可以促进立构晶的形成效率，克服采用高温后处理制备全立构复合聚乳酸纤维却因处理温度过高而导致力学性能有损的缺点，可以实现工业级的无缝切换，完全适用于大规模工业化生产聚乳酸预取向纤维。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