一种聚乙醇酸海岛纤维及其制备方法与流程

本发明属于聚乙醇酸纤维，具体涉及一种聚乙醇酸海岛纤维及其制备方法。

背景技术：

1、聚乙醇酸(pga)是脂肪族聚酯的一种，具有高阻隔性，高机械性能以及可生物降解性，被广泛应用于医学领域、包装领域和油田开采等。由于聚乙醇酸水解速率较快，一般需要与其他耐水解聚合物复合使用，以解决pga服役周期偏短的问题。

2、中国专利cn110468468a公开了一种聚乙醇酸与聚对苯二甲酸/己二酸丁二酯和/或聚乳酸共混后进行纺丝得到复合纤维的制备方法，该方法提高了聚乙醇酸的耐水解性能，但由于共混后pga的结晶性能在一定程度上被破坏，复合纤维无法继承pga的高结晶度而使其力学性能差强人意。

3、中国专利cn208160632u公开了一种表面涂覆聚己内酯的pga缝合线，以延长pga的水解周期，但由于聚己内酯涂层难以做到十分均匀，导致pga的水解周期延长有限。

4、海岛纤维是由一种聚合物材料构成的“岛”组分以轴向连续的形式分散于另一种聚合物材料构成的“海”组分中而形成的，因分散相原纤在纤维截面中呈岛屿状而被称为海岛纤维。由于聚乙醇酸加工温度较高，加工窗口窄，将其制备成海岛纤维存在一定的瓶颈，需要对聚乙醇酸进行特殊改性才能使其满足海岛纤维的加工要求。

技术实现思路

1、本发明采用的是复合纺丝，将pga作为岛组分，提供力学强度，海组分隔绝水汽，起到保护作用，并且复合纤维是生物可降解的。为成功制备pga复合纤维，本发明对pga进行改性后再纺丝，以满足相关加工要求。

2、本发明的目的之一在于提供一种聚乙醇酸海岛纤维，岛组分为聚乙醇酸，海组分为生物可降解聚酯。

3、根据本发明的实施方式，所述聚乙醇酸海岛纤维中，海组分选自聚己内酯、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚羟基烷酸酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸/对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种。

4、根据本发明的实施方式，所述聚乙醇酸海岛纤维中，所述的聚乙醇酸为具有支化结构的聚乙醇酸，优选地，所述的聚乙醇酸具有三臂星型结构和/或四臂星型结构；所述聚乙醇酸的特性粘度为0.9～2.5dl/g，例如，可以为0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.1、2.3、2.4或2.5dl/g，可以是上述任意数值或者任意两数值间的范围，优选地，所述聚乙醇酸的特性粘度为1.0～1.8dl/g。

5、根据本发明优选的实施方式，所述的聚乙醇酸中还含有增容剂、热稳定剂，其中：

6、所述的增容剂选自乙酰丙酮锌、氯化锌、乙酸锌、氯化铝、钛酸四丁酯、二丁基氧化锡、氯化亚锡中的至少一种；所述增容剂的用量为聚乙醇酸的1～1500ppm，例如，可以是1、5、10、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400或1500ppm，可以是上述任意数值或者任意两数值间的范围，优选地，所述增容剂的用量为聚乙醇酸的5～1000ppm；

7、所述的热稳定剂选自磷酸酯类化合物、亚磷酸酯类化合物中的至少一种，优选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三异丙酯、磷酸二丁酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、双(2-乙基己基)磷酸酯、磷酸单苯酯、磷酸二苯酯、正丁基磷酸酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三丁酯、亚磷酸三辛酯、亚磷酸三苯酯中的至少一种；所述热稳定剂的用量为聚乙醇酸的1～10000ppm，例如，可以是1、5、10、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000或10000ppm，可以是上述任意数值或者任意两数值间的范围，优选地，所述热稳定剂的用量为聚乙醇酸的5～5000ppm。

8、根据本发明的实施方式，所述的聚乙醇酸海岛纤维中，所述岛组分与海组分的质量比为(10～90)：(90～10)，例如，可以是10:90、10:80、10:70、10:60、10:50、10:40、10:30、10:10、90:80、90:70、90:60、90:50、90:40、90:30、90:20或90:10，可以是上述任意数值或者任意两数值间的范围，优选地，所述岛组分与海组分的质量比为(20～80)：(80～20)。

9、根据本发明的实施方式，所述的聚乙醇酸海岛纤维中，

10、所述的聚乙醇酸海岛纤维为定岛结构；

11、所述聚乙醇酸海岛纤维的断裂强度为2.0～9.0cn/dtex，优选为3.0～8.0cn/dtex；

12、所述聚乙醇酸海岛纤维的体外降解率为2～45％，优选为5～35％。所述的体外降解率由以下方法测得：将纤维浸泡在37℃、ph＝7.4的磷酸缓冲液中14天，测试浸泡前后纤维的断裂强度，断裂强度损失率即为体外降解率。

13、本发明的目的之二在于提供一种上述聚乙醇酸海岛纤维的制备方法，包括：采用复合纺丝工艺将聚乙醇酸和生物可降解聚酯进行纺丝，牵伸、收卷后得到聚乙醇酸海岛纤维。

14、根据本发明的实施方式，所述聚乙醇酸海岛纤维的制备方法，具体包括以下步骤：

15、(1)将聚乙醇酸与热稳定剂、增容剂进行充分混合，得到岛组分；

16、(2)采用复合纺丝工艺将岛组分和生物可降解聚酯进行纺丝制备定岛结构的海岛纤维；

17、(3)将步骤(2)制得的海岛纤维进行牵伸，再通过收卷制得聚乙醇酸海岛纤维。

18、根据本发明的实施方式，所述的制备方法中，所述复合纺丝的工艺参数为：所述生物可降解聚酯的纺丝螺杆温度为80～270℃，例如，可以是80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260或270℃，可以是上述任意数值或者任意两数值间的范围，优选地，所述生物可降解聚酯的纺丝螺杆温度为100～260℃；所述聚乙醇酸的纺丝螺杆温度为160～260℃，例如，可以是160、170、180、190、200、210、220、230、240、250或260℃，可以是上述任意数值或者任意两数值间的范围，优选地，所述聚乙醇酸的纺丝螺杆温度为180～250℃；纺丝速度：200～2000m/min，例如，可以是200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900或2000m/min，优选地纺丝速度为500～1400m/min，更优选地，生物可降解聚酯和聚乙醇酸同步纺丝，采用相同的纺丝速度。

19、根据本发明的实施方式，所述的制备方法中，所述牵伸的条件为：温度为50～180℃，例如，可以是50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170或180℃，可以是上述任意数值或者任意两数值间的范围；牵伸倍率为1.0～10.0倍，例如，可以是1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0或10.0倍；优选地，所述牵伸的条件为：温度为60～150℃，牵伸倍率为3.0～7.5倍。

20、根据本发明的实施方式，所述的制备方法中，所述的聚乙醇酸加入增容剂、热稳定剂充分混合后，再进行纺丝。

21、根据本发明优选的实施方式，所述的增容剂选自乙酰丙酮锌、氯化锌、乙酸锌、氯化铝、钛酸四丁酯、二丁基氧化锡、氯化亚锡中的至少一种；以质量百分比来计，所述增容剂的用量为聚乙醇酸的1～1000ppm，例如，可以是1、5、10、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000ppm，可以是上述任意数值或者任意两数值间的范围，优选地，以质量百分比来计，所述增容剂的用量为聚乙醇酸的5～500ppm。

22、根据本发明优选的实施方式，所述的热稳定剂选自磷酸酯类化合物、亚磷酸酯类化合物中的至少一种，优选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三异丙酯、磷酸二丁酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、双(2-乙基己基)磷酸酯、磷酸单苯酯、磷酸二苯酯、正丁基磷酸酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三丁酯、亚磷酸三辛酯、亚磷酸三苯酯中的至少一种；以质量百分比来计，所述热稳定剂的用量为聚乙醇酸的1～10000ppm，例如，可以是1、5、10、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000或10000ppm，可以是上述任意数值或者任意两数值间的范围，优选地，以质量百分比来计，所述热稳定剂的用量为聚乙醇酸的5～5000ppm。

23、根据本发明的实施方式，所述的制备方法中，所述混合可以采用本领域常用的混合设备和混合工艺，例如，所述混合设备为搅拌机、挤出机、密炼机中的至少一种；所述混合的温度为150～260℃，例如，可以是150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250或260℃，可以是上述任意数值或者任意两数值间的范围，优选地，所述混合的温度为190～250℃。

24、本发明采用的是复合纺丝，采用具有支化结构的聚乙醇酸作为岛组分，其支化结构，降低聚乙醇酸的加工温度和粘度，缩小海岛两相在纺丝过程中的流动性差别。非支化结构的聚乙醇酸加工温度高，熔体粘度大，纺丝过程中难以和第二组分形成稳定的流动性熔体，而使海岛结构在纤维轴向上的连续性受到破坏。加入热稳定剂可以有效提升聚乙醇酸的热稳定性，避免纺丝过程中聚乙醇酸发生解聚并生成乙交酯，增加了纺丝过程中出现断丝、毛丝的几率。本发明引入的增容剂可以促进海岛两相间的酯交换反应，并进而有效提升海岛两相的相容性，提高界面强度。在纤维的使用过程中，水汽难以渗透到内部聚乙醇酸层，从而提升纤维服役性能。