一种耐热抗水解型聚乳酸纤维及其制备方法

本发明涉及聚乳酸纤维制备，尤其涉及一种耐热抗水解型聚乳酸纤维及其制备方法。

背景技术：

1、聚乳酸纤维是由聚乳酸(pla)制成的一种合成纤维，它具有与天然纤维相似的外观和手感，并具有优异的耐热性、耐候性和生物降解性，因此被广泛应用于医疗、纺织、包装等领域。在医疗领域，聚乳酸纤维被用于制作缝合线、人工组织修复材料等；在纺织领域，聚乳酸纤维被用于制作各种服装、家居用品等，相比传统的合成纤维，聚乳酸纤维更加环保，对人体和环境的影响也更小。

2、然而现有聚乳酸纤维在耐热以及抗水解方面仍存在一些缺失：

3、1.聚乳酸纤维的耐热性相对较低，它在高温下容易软化和失去形状稳定性，这限制了其在一些高温条件下的应用，如汽车零部件、电子产品等领域；

4、2.聚乳酸纤维在一般环境条件下具有较好的稳定性，但在湿热环境下(如高温高湿度环境)或长时间接触水分的情况下，会发生水解反应导致纤维降解，这会导致纤维性能下降、力学性能减弱以及外观变差。

5、由于社会发展以及人们生活水平的提高，高品质的聚乳酸纤维需求具有极大的应用市场。因此本发明提出了一种耐热抗水解型聚乳酸纤维及其制备方法，以解决上述背景技术中提到的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种耐热抗水解型聚乳酸纤维及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种耐热抗水解型聚乳酸纤维及其制备方法，包括如下步骤：

4、步骤1：准备原料

5、a.主料：聚乳酸作为主要的聚合物原料，通过乳酸聚合反应制得；

6、b.共聚物原料：选择合适的共聚单体作为聚乳酸共聚雾化处理的原料，共聚单体可以是乙烯类单体、丙烯酸酯类单体或丙烯腈类单体；

7、c.填料：选择合适的纳米颗粒为无机填料，纳米颗粒可以是纳米二氧化硅或纳米氧化铝。

8、步骤2：制备共聚物

9、a.原料处理：将聚乳酸原料加入适量的溶剂(氯仿或甲醇)，在适当的温度和搅拌条件下，将其溶解成均匀的聚乳酸溶液；

10、b.制备共聚物：将共聚物原料加入聚乳酸溶液中，通过共聚反应使聚乳酸溶液与共聚物交联，可以使用适当的引发剂或催化剂来促进反应的进行，控制反应时间和温度以确保共聚物的形成。

11、步骤3：填料改性

12、将预先制备好的无机填料逐渐加入共聚物/聚乳酸溶液中，并进行充分的搅拌，以保证填料均匀分散在体系中。

13、步骤4：调整纤维结构

14、将填料添加后的混合溶液进行拉伸工艺处理，通过湿法纺丝或干法纺丝，使纤维取向改变，增加纤维的结晶度和分子链排列方式，控制调整拉伸的速度和温度。

15、优选地，所述步骤1中聚乳酸主料与共聚物原料、无机填料的摩尔质量比为(80～90)％∶(10～20)％∶(1～5)％，其中共聚物原料乙烯类单体为乙烯，丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯，丙烯腈类单体为丙烯腈。

16、优选地，所述步骤2中将溶剂(氯仿或甲醇)加入装有聚乳酸原料的容器中，将其溶解浓度为(0.1～1)mo l/l的均匀聚乳酸溶液。

17、优选地，所述步骤2中的引发剂或催发剂为有机过氧化物类，其中聚乳酸溶液与共聚物交联共聚反应的时间为(30～300)min，反应温度在(20～200)℃。

18、优选地，将所述步骤3中共聚物/聚乳酸溶液填入超声波搅拌器中，并将无机填料逐渐加入搅拌器内搅拌，控制搅拌频率在(20～100)khz之间。

19、优选地，所述步骤3在室温环境下进行搅拌，并控制搅拌时间在(5～15)min之间。

20、优选地，所述步骤4在室温环境下进行拉伸，控制拉伸速度在(1-20)mm/min之间。

21、优选地，还包括对所述步骤4中拉伸纤维的干燥以及喷丝成型过程，将拉伸后的纤维进行适当的干燥处理，以去除残留的溶剂和水分，控制干燥的温度和时间，避免过高的温度和过长的时间导致纤维的热分解或过度收缩，使用喷丝设备将干燥处理后的纤维喷射成型，形成所需的形状和尺寸。

22、一种耐热抗水解型聚乳酸纤维，采用上述的耐热抗水解型聚乳酸纤维的制备方法制得，还包括对成型的所述聚乳酸纤维的后处理，使用非极性溶剂(如烷烃类)，以增加纤维表面的疏水性，其具体操作步骤是：

23、将清洁干燥的纤维样品放入装有非极性溶剂的容器中，可以使用搅拌器或轻轻搅拌以确保溶剂充分接触纤维表面，在室温下处理数小时后，将纤维样品从溶剂中取出，并进行干燥，以去除残留的溶剂，得到最后的聚乳酸纤维原丝制品。

24、相比现有技术，本发明的有益效果为：

25、1、本发明通过共聚反应和填料改性，聚乳酸纤维的耐热性得到提升，共聚物的引入使纤维结构更加稳定，能够承受较高的温度而不发生明显的热分解，这使得聚乳酸纤维适用于一些高温环境下的应用，填料的添加和纤维结构调整使得聚乳酸纤维的抗水解性得到改善，纳米二氧化硅作为无机填料能够增加纤维的稳定性，使得聚乳酸纤维能够在湿润环境中保持其性能和形状稳定性；

26、2、本发明通过纤维结构的调整和拉伸工艺处理，聚乳酸纤维的机械性能得到增强，拉伸工艺可以使纤维取向更加均匀，增加纤维的强度和韧性，这使得聚乳酸纤维在应力下更加耐用，并且具有更好的抗拉断性能，通过后处理使用非极性溶剂，聚乳酸纤维的表面疏水性得到提升，这使得纤维能够抵御水分的渗透，同时也降低了与水接触时的粘附性；

27、综上所述，经过制备步骤和后处理，本发明方法制备的聚乳酸纤维在耐热性、抗水解性、机械性能和表面疏水性方面都得到了显著提升，共聚反应和填料改性提高了纤维的耐热性和抗水解性，拉伸工艺处理增强了机械性能，而后处理使用非极性溶剂提升了纤维的表面疏水性。这些改进使得聚乳酸纤维更适用于多种实际应用中。

技术特征：

1.一种耐热抗水解型聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的耐热抗水解型聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤1中聚乳酸主料与共聚物原料、无机填料的摩尔质量比为(80～90)％∶(10～20)％∶(1～5)％，其中共聚物原料乙烯类单体为乙烯，丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯，丙烯腈类单体为丙烯腈。

3.根据权利要求1所述的耐热抗水解型聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤2中将溶剂(氯仿或甲醇)加入装有聚乳酸原料的容器中，将其溶解浓度为(0.1～1)mol/l的均匀聚乳酸溶液。

4.根据权利要求1所述的耐热抗水解型聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的引发剂或催发剂为有机过氧化物类，其中聚乳酸溶液与共聚物交联共聚反应的时间为(30～300)min，反应温度在(20～200)℃。

5.根据权利要求1所述的耐热抗水解型聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，将所述步骤3中共聚物/聚乳酸溶液填入超声波搅拌器中，并将无机填料逐渐加入搅拌器内搅拌，控制搅拌频率在(20～100)khz之间。

6.根据权利要求1所述的耐热抗水解型聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤3在室温环境下进行搅拌，并控制搅拌时间在(5～15)min之间。

7.根据权利要求1所述的耐热抗水解型聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤4在室温环境下进行拉伸，控制拉伸速度在(1-20)mm/min之间。

8.根据权利要求1所述的耐热抗水解型聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，还包括对所述步骤4中拉伸纤维的干燥以及喷丝成型过程，将拉伸后的纤维进行干燥处理，使用喷丝设备将干燥处理后的纤维喷射成型。

9.一种耐热抗水解型聚乳酸纤维，采用如权利要求1-8任意一项所述的制备方法制得，其特征在于，还包括对成型的所述聚乳酸纤维的后处理，使用非极性溶剂增加纤维表面的疏水性，其具体操作步骤是：

技术总结本发明涉及聚乳酸纤维制备技术领域，具体公开一种耐热抗水解型聚乳酸纤维及其制备方法，包括准备原料、制备共聚物、填料改性以及纤维结构调整，还包括对四步骤后聚乳酸纤维的拉伸干燥以及喷丝成型过程，将拉伸后的纤维进行适当的干燥处理，以去除残留的溶剂和水分，控制干燥的温度和时间。经过四制备步骤和后处理，本发明制备的聚乳酸纤维在耐热性、抗水解性、机械性能和表面疏水性方面都得到了显著提升，共聚反应和填料改性提高了纤维的耐热性和抗水解性，拉伸工艺处理增强了机械性能，而后处理使用非极性溶剂提升了纤维的表面疏水性。这些改进使得聚乳酸纤维更适用于多种实际应用中。技术研发人员：殷明,诸昌武,左志芳,单丹,梁伟杰,陈铱凡受保护的技术使用者：扬州工业职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/9/17