一种负载天然提取物的吸湿排汗、耐湿热老化生物基聚酯复合纤维及其制备方法

本发明涉及一种负载天然提取物的吸湿排汗、耐湿热老化生物基聚酯复合纤维及其制备方法，属于纺丝。

背景技术：

1、目前，绝大部分合成纤维来源于石油，而石油为不可再生资源，不易降解，会带来环境问题，且加工过程中二氧化碳排放量大、能耗高。资源可再生、生物可降解的聚乳酸(pla)和聚羟基脂肪酸酯(pha)等热塑性生物聚酯可替代石油基聚合物作为合成纤维的原料，以解决石油基合成纤维的发展存在的资源短缺、环境污染、二氧化碳排放量大和能耗高等问题，因此，pla和pha等生物聚酯已成为了合成纤维领域研究的热点。

2、pla纤维、pla/pha共混纤维已经进行了商业化；然而，pla和pha都容易受到水解作用的影响，尤其是在湿热环境中，这会导致材料性能(机械强度、韧性等)随时间降低，即pla和pha均存在耐湿热老化性差的问题。

3、目前，常规是通过引入抗水解剂(环氧类抗水解剂(adr)和芳香族碳二亚胺类抗水解剂(zika)，yang,h.j.,kim,y.k.,son,j.a.,choi,i.s.,&lim,s.k.(2023).preparationof modified polylactic acid fiber containing anti-hydrolysis agents.journalof applied polymer science,140(38),e54436.)来解决耐久性差的问题；但是，adr对于耐久性的提高有限，使得其应用场景受限；虽然zika对提高pla纤维的耐久性效果较好，但其为小分子物质，熔点仅为51℃，在pla纤维中可能会发生迁移，以致于效果减弱，且可能会对人体和环境产生危害。

4、而且，功能化pla纤维和pla/pha纤维较少，难以满足市场对功能性生物聚酯纤维的需求。pla纤维和pla/pha纤维资源可再生、生物可降解，且生物相容性好，亲肤性好，若以天然提取物与其结合实现其功能，能更好地满足人们对健康纤维和纺织品的需求，然而，一般通过熔融纺丝的方式制备pla纤维和pla/pha纤维，但是绝大部分天然提取物不耐高温，难以将pla纤维和pla/pha纤维与天然提取物有效结合。

技术实现思路

1、[技术问题]

2、pla和pha的耐湿热老化性能差；

3、功能化pla纤维、pla/pha纤维较少，很难满足市场需求；

4、[技术方案]

5、为了解决上述问题，本发明以乙烯-乙烯醇共聚物为皮层，以生物基聚酯为芯层，通过熔融纺丝，得到复合纤维；之后将复合纤维浸渍在天然提取物整理液，取出，干燥，得到负载天然提取物的吸湿排汗、耐湿热老化生物基聚酯复合纤维。本发明制备的纤维具有抗菌、抗紫外、抗氧化、吸湿排汗和耐湿热老化等功能，可广泛地用于运动服装、床上用品和医疗卫生用纺织品等领域。

6、本发明的第一个目的是提供一种制备负载天然提取物的吸湿排汗、耐湿热老化生物基聚酯复合纤维的方法，包括如下步骤：

7、(1)以乙烯-乙烯醇共聚物为皮层，以生物基聚酯为芯层，按照皮层和芯层的质量比为90：10-10：90，通过熔融纺丝——牵伸——热定型，得到皮芯结构生物基聚酯复合纤维；其中，生物聚酯为聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯以及聚乳酸和聚羟基脂肪酸酯的混合物中的一种或几种；

8、(2)按照柠檬酸10-150g/l、次亚磷酸钠10-50g/l和天然提取物0.5-10wt％的浓度和比例，以水为溶剂，配制天然提取物整理液；其中，天然提取物为茶多酚、芦荟苷、绿原酸、花青素、姜黄素、芦丁、艾叶提取物中的一种或几种；

9、(3)将皮芯结构生物基聚酯复合纤维浸渍在天然提取物整理液中，取出，干燥，得到负载天然提取物的吸湿排汗、耐湿热老化生物基聚酯复合纤维。

10、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中乙烯-乙烯醇共聚物和生物基聚酯纺丝之前需要进行干燥，具体是在80-120℃条件下真空干燥处理8-48h。

11、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯醇结构单元含量为56-71mol％。

12、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中熔融纺丝温度为180-250℃，速度为1000-5000m/min。

13、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中牵伸温度为65-125℃，牵伸倍数为1.5-10.0。

14、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中热定型温度为90-135℃。

15、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中浸渍是20-60℃浸渍2-60min。

16、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中浸渍的浴比为1：20-1：50。

17、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中干燥是在80-120℃的温度下进行预烘2-10min，再在130-150℃的温度下进行焙烘1-5min。

18、本发明的第二个目的是本发明所述的方法制备得到的负载天然提取物的吸湿排汗、耐湿热老化生物基聚酯复合纤维。

19、本发明第三个目的是本发明所述的负载天然提取物的吸湿排汗、耐湿热老化生物基聚酯复合纤维在服装、装饰和产业用纺织品中的应用。

20、在本发明的实施方式中，所述的纺织品包括运动服装、床上用品和和医疗卫生用纺织品等。

21、本发明的第四个目的是提供一种负载天然提取物的吸湿排汗、耐湿热老化的纺织品，其采用了本发明所述的负载天然提取物的吸湿排汗、耐湿热老化生物基聚酯复合纤维。

22、本发明的第五个目的是本发明所述的负载天然提取物的吸湿排汗、耐湿热老化的纺织品在制备功能材料中的应用。

23、本发明的第六个目的是提供一种提升乙烯-乙烯醇共聚物/聚乳酸复合纤维吸湿排汗、耐湿热老化性能的方法，包括如下步骤：

24、(1)以乙烯-乙烯醇共聚物为皮层，以生物基聚酯为芯层，按照皮层和芯层的质量比为90：10-10：90，通过熔融纺丝——牵伸——热定型，得到皮芯结构生物基聚酯复合纤维；其中，生物聚酯为聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯以及聚乳酸和聚羟基脂肪酸酯的混合物中的一种或几种；

25、(2)按照柠檬酸10-150g/l、次亚磷酸钠10-50g/l和天然提取物0.5-10wt％的浓度和比例，以水为溶剂，配制天然提取物整理液；其中，天然提取物为茶多酚、芦荟苷、绿原酸、花青素、姜黄素、芦丁、艾叶提取物中的一种或几种；

26、(3)将皮芯结构生物基聚酯复合纤维浸渍在天然提取物整理液中，取出，干燥，得到负载天然提取物的吸湿排汗、耐湿热老化生物基聚酯复合纤维。

27、[有益效果]

28、(1)本发明所述的负载天然提取物的吸湿排汗、耐湿热老化生物基聚酯复合纤维的制备流程简单、成本低，采用熔融纺丝的方法，对环境污染小，属于清洁化生产的范畴。

29、(2)本发明所述的负载天然提取物的吸湿排汗、耐湿热老化生物基聚酯复合纤维使用了资源可再生、生物可降解的pla和pha作为聚合物基体，可缓解现有合成纤维存在的资源短缺和环境污染等问题。

30、(3)本发明所述的生物基聚酯复合纤维具有耐湿热老化性能，其采用的皮层为乙烯-乙烯醇共聚物，具有优异的阻隔性能，能够有效地阻止氧气、水蒸气等气体的渗透，避免芯层生物聚酯的水解，提高其耐湿热老化性能；另外，乙烯-乙烯醇共聚物具有耐溶剂性能，也能提高生物聚酯的耐溶剂性能。

31、(4)本发明所述的生物基聚酯复合纤维具有多功能：

32、首先，乙烯-乙烯醇共聚物为亲水性聚合物，而天然提取物也具有亲水性，乙烯-乙烯醇共聚物和天然提取物之间存在较强的相互作用，天然提取物能够高含量地负载在纤维上，天然提取物具有抗菌、抗氧化和抗紫外等功能，以致于制得的纤维具有天然提取物的这些功能；

33、其次，皮层乙烯-乙烯醇共聚物具有吸湿性，芯层生物聚酯疏水，具有导湿性能，以致于整根纤维具有吸湿排汗功能；

34、另外，亲水性纤维，如棉纤维，吸收汗液后，模量会下降，以致于用亲水性纤维做成的服装吸收大量汗液后会贴在人身上，使得人体不舒服，而本发明的复合纤维，皮层吸收汗液后，由于芯层为疏水组成，以致于整根纤维的模量没有明显下降，做成的服装具有较好的舒适性。

35、(5)本发明制备的生物基聚酯复合纤维的断裂强度达到2.5cn/dtex以上，芯吸高度达到160mm以上，天然提取物的上染率达到18％以上，湿热环境下的强度损失率在9％以下。