一种原液着色聚乳酸纤维的制备方法与流程

本发明涉及高分子纤维，特别是涉及一种原液着色聚乳酸纤维的制备方法。

背景技术：

1、近年来，我国原液着色纤维产业快速发展。所谓原液着色，即在纺丝溶液或熔体中加入着色剂，经纺丝过程得到的有色纤维，可以省去印染工序，避免产生大量印染废水。传统的原液着色工艺往往需要先配色制备指定颜色的母粒，在实际加工过程中往往有分散不均，尾料废弃率高等问题。

2、聚乳酸（pla）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。但是，聚乳酸本身较脆，仅对分散性染料有部分亲和作用，而分散染料的高温染色过程中聚乳酸会存在变硬变脆、染色均匀性差、上染率低等问题；同时，聚乳酸纤维因较高的结晶度而柔韧性较差；另外，仅靠聚乳酸本身弱酸性的表面环境也很难达到广泛的抗菌性能。

3、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（pbat）是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，具有优良的生物降解性，且有较好的耐热性和柔韧性，是市场应用最好的可生物降解材料之一。pbat综合了脂肪族聚酯的优异降解性能和芳香族聚酯的良好力学性能，且具有极佳的加工性能。

4、pbat改性聚乳酸，可以使聚乳酸的脆性得到改善，表现为初始模量降低，断裂伸长率增大。但是，由于二者溶度参数不同，直接混合后可能会出现一定程度的相分离。

技术实现思路

1、为解决以上不足，本发明提供一种原液着色聚乳酸纤维的制备方法，引入聚六亚甲基胍盐酸盐，改善pbat与聚乳酸的相容性，制备出聚乳酸纤维，既解决了聚乳酸纤维的原位着色问题，又获得了柔韧性能良好的产品。

2、为了实现以上技术目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供一种原液着色聚乳酸纤维的制备方法，包括以下步骤：

4、s1，将聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯与染料混合，进行造粒，制得聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯色母粒；

5、s2，将左旋聚乳酸、s1的聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯色母粒和选自聚六亚甲基胍盐酸盐、聚六亚甲基双胍盐酸盐中的至少一种共混，制得有色混合熔体；

6、s3，将s2的熔体纺丝，得到所述原液着色聚乳酸纤维。

7、进一步的，s1中聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯与染料的混合物中，按重量计，染料的含量为10%-30%。

8、进一步的，s2形成的共混物中，按重量计，聚六亚甲基胍盐酸盐和/或聚六亚甲基双胍盐酸盐的总含量为0.1%-2%，优选1%-2%。

9、进一步的，s2中左旋聚乳酸与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯的质量比为（9:1）-（7:3）。

10、进一步的，s1制备的聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯色母粒的特性黏数为1.2-1.5dl/g，其含水量低于50ppm。

11、进一步的，s2形成的共混物中，染料占左旋聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯色母粒总重量的0.5%-2%。

12、进一步的，所述左旋聚乳酸的重均分子量为10-30万da，其中l旋光异构体的摩尔含量为95%~99%，含水量低于50ppm。

13、进一步的，所述左旋聚乳酸以切片形式加入至s2混合物中。

14、进一步的，s2中制得有色混合熔体采用螺杆挤出机完成；所述螺杆挤出机处于n2氛围中保护。

15、进一步的，s3中所述纺丝过程具体是：将有色混合熔体经熔体以计量泵精确计量挤出，经熔体管路进入纺丝组件，流过所述纺丝组件内的静态混合器和滤砂后，经由喷丝板毛细孔挤出。

16、进一步的，s3中纺丝后还包括对聚乳酸纤维进行后处理的过程，以获得柔韧的原液着色聚乳酸纤维，所述后处理选自方法a和方法b中的至少一种：

17、方法a：依次经过冷却、上油、热牵伸和热定型的处理；

18、方法b：依次经过冷却、上油、卷绕和热牵伸变形处理。

19、进一步的，方法a中，所述热牵伸的温度为70℃-90℃，热牵伸的倍数为1.5倍-2.5倍，热牵伸过程中的卷绕速率为2500m/min-3500m/min；所述热定型的温度为100℃-120℃。

20、进一步的，方法b中，所述卷绕的速率为2000m/min-3000m/min；所述热牵伸变形处理过程中，温度为70℃-90℃，热牵伸倍数为1.6倍-2.0倍，热定型的温度为100℃-120℃。

21、在以上制备方法中，还包括对所使用的原料及每步制得的产品进行必要的干燥的过程，以使原料或产品符合含水量要求。所述干燥为真空干燥，

22、实施本发明的技术方案，具有以下优势：

23、（1）本发明的方法中，为改善聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯与聚乳酸的相容性，采用聚六亚甲基胍盐酸盐和/或聚六亚甲基双胍盐酸盐，其大分子链上有多个nh键，可以在pbat和聚乳酸大分子间形成“桥接”的氢键，从而改善二者相容性。另外，聚六亚甲基胍盐酸盐和/或聚六亚甲基双胍盐酸盐还是环保型高分子聚合物杀菌消毒剂，是目前最安全、有效的杀菌剂，增强了产品的抗菌性能。

24、（2）本发明方法中的原液着色技术是首先将pbat做成母粒，然后将pbat母粒按照比例与左旋聚乳酸切片混合，并加入一定比例的聚六亚甲基胍盐酸盐和/或聚六亚甲基双胍盐酸盐，再用熔融纺丝法制备了柔韧性的原液着色抗菌pla纤维，该方法简单可靠、解决了聚乳酸纤维的原位着色问题，完全适用于大规模工业化生产柔韧的原液着色抗菌聚乳酸纤维。

25、（3）本发明制备的原液着色聚乳酸纤维的柔韧性高，耐热性能和耐水解性能都比较好；该方法实施简单，成本低廉，可降低有色尾料的废弃率，并且避免了用聚乳酸直接做色母粒需要高温加工引起的聚乳酸的降解该方法简化了耐温聚乳酸纤维的加工工艺，增强了其环保替代性，拓宽了聚乳酸的使用范围，可以实现工业级的无缝切换，完全适用于大规模的工业化柔韧的原液着色抗菌聚乳酸纤维生产。

26、本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种原液着色聚乳酸纤维的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1中聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯与染料的混合物中，按重量计，染料的含量为10%-30%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2形成的共混物中，按重量计，聚六亚甲基胍盐酸盐和/或聚六亚甲基双胍盐酸盐的总含量为0.1%-2%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2中左旋聚乳酸与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯的质量比为9:1-7:3。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1制备的聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯色母粒的特性黏数为1.2-1.5dl/g，其含水量低于50ppm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2形成的共混物中，染料占左旋聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯色母粒总重量的0.5%-2%。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述左旋聚乳酸的重均分子量为10-30万da，其中l旋光异构体的摩尔含量为95%~99%，含水量低于50ppm。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2中制得有色混合熔体采用螺杆挤出机完成；所述螺杆挤出机处于n2氛围中保护。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s3中所述纺丝过程具体是：将有色混合熔体经熔体以计量泵精确计量挤出，经熔体管路进入纺丝组件，流过所述纺丝组件内的静态混合器和滤砂后，经由喷丝板毛细孔挤出。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s3中纺丝后还包括对聚乳酸纤维进行后处理的过程，以获得柔韧的原液着色聚乳酸纤维，所述后处理选自方法a和方法b中的至少一种：

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，方法a中，所述热牵伸的温度为70℃-90℃，热牵伸的倍数为1.5倍-2.5倍，热牵伸过程中的卷绕速率为2500m/min-3500m/min；所述热定型的温度为100℃-120℃。

12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，方法b中，所述卷绕的速率为2000m/min-3000m/min；所述热牵伸变形处理过程中，温度为70℃-90℃，热牵伸倍数为1.6倍-2.0倍，热定型的温度为100℃-120℃。

技术总结本发明提供一种原液着色聚乳酸纤维的制备方法，包括：将聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯与染料混合，进行造粒得到色母粒，将左旋聚乳酸、色母粒和选自聚六亚甲基胍盐酸盐、聚六亚甲基双胍盐酸盐中的至少一种共混，制得有色混合熔体；纺丝，得到所述原液着色聚乳酸纤维。本发明的方法中，为改善聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯与聚乳酸的相容性，采用聚六亚甲基胍盐酸盐和/或聚六亚甲基双胍盐酸盐，其大分子链上有多个NH键，可以在PBAT和聚乳酸大分子间形成“桥接”的氢键，从而改善二者相容性。另外，聚六亚甲基胍盐酸盐和/或聚六亚甲基双胍盐酸盐还是环保型高分子聚合物杀菌消毒剂，是目前最安全、有效的杀菌剂，增强了产品的抗菌性能。技术研发人员：朱金唐,孙启梅,张雷,刘来伍,李秀峥受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/10