一种改性聚乳酸纤维原丝的制备方法与流程

本发明涉及聚乳酸纤维原丝加工，具体为一种改性聚乳酸纤维原丝的制备方法。

背景技术：

1、聚乳酸纤维原丝是一种由聚乳酸制成的连续长丝，是一类生物可降解纤维材料。聚乳酸是一种由天然植物源经过发酵或化学合成制得的生物基聚合物，聚乳酸的原料通常来自可再生的植物资源，如玉米淀粉、甘蔗等，具有较好的可持续性。聚乳酸纤维具有较好的透明度和光泽，相对于传统的纤维材料来说比较轻，使其在纺织品领域具有一定的优势。

2、但目前聚乳酸纤维原丝存在耐热性不够理想，在高温下容易发生热变形，导致纤维形态不稳定，进而影响纺织品的整体结构，此外，由于热收缩性增加，纤维可能在高温条件下发生收缩，导致织物尺寸的变化，使纺织品在高温环境中失去原有的结构强度，降低其可靠性，这限制了将聚乳酸纤维原丝在一些高温应用中的使用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改性聚乳酸纤维原丝的制备方法，用于解决目前的聚乳酸纤维原丝在高温条件下纤维状态不稳定，会导致纺织品失去原有结构强度的技术问题。

2、为了实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种改性聚乳酸纤维原丝的制备方法，包括如下步骤：

3、(一)混合物制成：

4、选择优质的玉米淀粉作为聚乳酸的原料进行发酵，在发酵过程中，通过调控反应温度、ph值以及添加适量的催化剂，发酵时间延长至48小时，确保聚乳酸具有足够的分子量和所需的化学结构；

5、在改性剂的选择中，选择5％的有机锡热稳定剂，这种热稳定剂因其在高温下的优异性能而被选用；

6、接着将改性剂与聚乳酸在80℃的温度下进行混合加工，确保热稳定剂充分溶解，混合时间延长到3小时以确保充分的反应，以得到均质的混合物。

7、(二)原丝制成：

8、通过纺丝设备将混合物转化为纤维原丝，并在纤维形成后，通过设备对纤维原丝进行拉丝处理提高纤维的拉伸性能，同时，通过热处理固化，热固化温度提高到185℃，保持时间延长到1.5小时，之后进行热稳定处理；

9、(三)后处理：

10、将纤维原丝进行整理后，采用物理过滤和多级洗涤，以确保纤维的纯净，表面处理阶段，选择不同分子量的二甲基硅油，以获得更为精细的表面处理效果，有助于提高纤维的表面光滑度和降低表面摩擦系数，得到制成的改性聚乳酸纤维原丝。

11、优选的，在混合物制成步骤中，聚乳酸原料的发酵反应温度在50-55℃的范围，该温度区间有利于维持发酵细菌的活性和产酸效率；

12、且发酵反应ph值控制在6.0-7.0之间，这个范围有利于发酵细菌的繁殖和乳酸的产生，ph值的准确控制对于维持反应的正常进行至关重要，同时也有助于抑制可能的竞争性微生物的生长。

13、优选的，在通过纺丝设备将混合物转化为纤维原丝的过程中，纺丝设备在纺丝阶段的温度控制为200℃，纺丝压力为12mpa，纺丝速率为60m/min，这些参数的微调旨在确保纤维直径和形状在理想的范围内，为后续的性能提供基础。

14、优选的，在对纤维进行拉丝处理时，拉伸比例调整到4：1，拉伸速率增加到15mm/min。

15、优选的，在原丝制成的步骤中，进行热处理的具体过程是将纤维放入至热处理设备中，使温度控制在230℃，处理时间至少为2.5小时，并在气相处理阶段，调整气氛为氮气和少量氧气的混合气体，氮气与氧气的具体比例为9.5:0.1，此时的处理温度维持在260℃，处理时间延长1.5小时。

16、优选的，在进行后处理步骤后，可以对纤维原丝进行测试步骤，所述测试步骤包括拉伸测试及热性能测试：

17、在拉伸测试中，拉伸速率增加到20mm/min，以更全面地评估纤维的拉伸性能；

18、在热性能测试中，引入差示扫描量热仪来更详细地分析热稳定剂的效果。

19、优选的，所述测试步骤还包括在实地耐热性测试，将制成的纤维原丝放入至烘箱内，测试温度调整至160℃，测试时间延长至72小时，通过在更苛刻条件下的测试，更全面地了解改性聚乳酸纤维在实际应用中的表现。

20、本发明所提供的技术方案相比现有技术，具备的有益效果如下：

21、其一，本方法通过引入耐热性改性剂，让改性聚乳酸纤维原丝的耐热性得到提升，这使得纤维在高温环境下更加稳定，不容易发生热变形、失去形状稳定性等问题，从而扩大了其应用领域。

22、其二，本方法的拉伸处理工艺有助于提高纤维的拉伸强度、模量和断裂伸长率，使改性聚乳酸纤维原丝具备更优越的机械性能，这对于纺织品的强度和耐久性提升具有显著意义。

23、其三，本方法通过引入表面处理剂，可以调控改性聚乳酸纤维原丝的颜色、光泽和表面特性，使其更适应不同设计和应用要求。

24、其四，经过改性工艺的优化，改性聚乳酸纤维原丝的生产过程更容易控制，产出更加一致和稳定的产品，有助于提高制备过程的可控性。

技术特征：

1.一种改性聚乳酸纤维原丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种改性聚乳酸纤维原丝的制备方法，其特征在于：在混合物制成步骤中，聚乳酸原料的发酵反应温度在50-55℃的范围，该温度区间有利于维持发酵细菌的活性和产酸效率；

3.根据权利要求1所述的一种改性聚乳酸纤维原丝的制备方法，其特征在于：在通过纺丝设备将混合物转化为纤维原丝的过程中，纺丝设备在纺丝阶段的温度控制为200℃，纺丝压力为12mpa，纺丝速率为60m/min，这些参数的微调旨在确保纤维直径和形状在理想的范围内，为后续的性能提供基础。

4.根据权利要求1所述的一种改性聚乳酸纤维原丝的制备方法，其特征在于：在对纤维进行拉丝处理时，拉伸比例调整到4：1，拉伸速率增加到15mm/min。

5.根据权利要求1所述的一种改性聚乳酸纤维原丝的制备方法，其特征在于：在原丝制成的步骤中，进行热处理的具体过程是将纤维放入至热处理设备中，使温度控制在230℃，处理时间至少为2.5小时，并在气相处理阶段，调整气氛为氮气和少量氧气的混合气体，氮气与氧气的具体比例为9.5:0.1，此时的处理温度维持在260℃，处理时间延长1.5小时。

6.根据权利要求1所述的一种改性聚乳酸纤维原丝的制备方法，其特征在于：在进行后处理步骤后，可以对纤维原丝进行测试步骤，所述测试步骤包括拉伸测试及热性能测试：

7.根据权利要求6所述的一种改性聚乳酸纤维原丝的制备方法，其特征在于：所述测试步骤还包括在实地耐热性测试，将制成的纤维原丝放入至烘箱内，测试温度调整至160℃，测试时间延长至72小时，通过在更苛刻条件下的测试，更全面地了解改性聚乳酸纤维在实际应用中的表现。

技术总结本发明涉及聚乳酸纤维原丝加工技术领域，公开了一种改性聚乳酸纤维原丝的制备方法，包括如下步骤：混合物制成：选择优质的玉米淀粉作为聚乳酸的原料进行发酵，在发酵过程中，通过调控反应温度、pH值以及添加适量的催化剂，发酵时间延长至48小时，确保聚乳酸具有足够的分子量和所需的化学结构；在改性剂的选择中，选择5％的有机锡热稳定剂，这种热稳定剂因其在高温下的优异性能而被选用；接着将改性剂与聚乳酸在80℃的温度下进行混合加工，确保热稳定剂充分溶解。本方法通过引入耐热性改性剂，让改性聚乳酸纤维原丝的耐热性得到提升，这使得纤维在高温环境下更加稳定，不容易发生热变形、失去形状稳定性等问题，从而扩大了其应用领域。技术研发人员：殷明,杨家龙,王秀琴,许光辉受保护的技术使用者：东部湾（扬州）生物新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/6