高温高湿下耐水解性能良好的聚乳酸纤维产品及生产方法

摘要

本发明公开了一种高温高湿下耐水解性能良好的聚乳酸纤维产品，聚乳酸分子链的末端基团呈封闭形式。生产方法包括将聚乳酸纤维产品放入整理液中浸泡处理，然后经烘焙得到产品。本发明通过使用含水溶性交联剂的加工整理液对聚乳酸纤维、织物进行加工整理，使纤维在高温高湿的条件下耐水解性能提高，具有很好的强度保持率。并且通过本发明得到的各类聚乳酸及织物，应用范围非常广泛。所加工的聚乳酸纤维及织物适用于服装及各种产业用途，具有很大的经济效益。

说明书

技术领域：

本发明涉及聚乳酸纤维及织物及生产方法。

背景技术：

聚乳酸是以玉米等淀粉发酵得到的乳酸经聚合而成的，因此具有良好的生物降解性和可再生性，符合环保及可持续发展战略，有着非常美好的应用前景。聚乳酸的合成方法主要有直接缩聚法和丙交酯开环聚合法，聚乳酸纤维可以通过熔融纺丝的方法得到。

聚乳酸纤维作为一种最有潜力环保型健康纤维，具有很多优异的性能，如亲水性好；悬垂性、舒适性和手感好；回弹性好；卷曲稳定性好；抗紫外稳定性好，具有低燃性。聚乳酸纤维具有的这些优异性能，使其在纺织工业具有广阔的应用前景。聚乳酸纤维可用于机织、针织和非织造布。聚乳酸纤维还可以用于各种时装、休闲装、体育用品、卫生用品等。

但是聚乳酸纤维作为纺织及产业用纤维存在着一个很大的问题，由于聚乳酸纤维含有很多端羧基，在高温高湿条件下很容易水解。聚乳酸纤维作为服装材料使用时，都需要进行染色处理，但染浓色织物非常困难，因为为了提高纤维对染料的上染率，染色温度必须控制在110℃以上，但是超过染色温度110℃，聚乳酸纤维水解非常严重，使聚合物的相对分子质量大幅度下降，纤维及织物强度急剧降低，满足不了实际使用的强度要求。

此外，作为产业用途材料必须要求很好的强度保持率，但由于聚乳酸纤维在使用环境中(包括储存及运输过程)降解也同样在进行，会使产品的使用寿命大幅度减少。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种耐水解性能好的在高温高湿条件下具有好的耐水解性能的聚乳酸纤维产品及生产方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种高温高湿下耐水解性能良好的聚乳酸纤维产品，其特征是：聚乳酸分子链的末端基团呈封闭形式。

聚乳酸纤维产品是聚乳酸纤维、或聚乳酸织物。

一种高温高湿下耐水解性能良好的聚乳酸纤维产品的生产方法，其特征是：将聚乳酸纤维产品放入下列重量组份的整理液中浸泡处理，然后经烘焙得到产品：

水溶性交联剂        1％～20％

其它助剂            0％～10％

软水                70％～99％。

浸泡处理为浸轧加工处理，浸轧加工的回数为一浸一轧、二浸二轧或多浸多轧，浸轧加工的压力为0.3～0.8Mpa。浸泡处理为浴中吸尽加工。烘焙处理时，先在90～120℃下预烘处理3～6分钟，然后再在120℃～150℃下焙烘1～3分钟。水溶性交联剂是碳化二亚胺类水溶性交联剂、氮丙啶类水溶性交联剂、缩水甘油醚类水溶性交联剂或噁唑啉类水溶性交联剂，最好为脂肪族碳化二亚胺类水溶性交联剂和氮丙啶类水溶性交联剂。其它助剂是催化剂、PH值调节剂、表面活性剂中的一种或几种。催化剂是有机胺化合物或金属盐化合物，如三甲胺、三乙基苯基氯化铵、苯甲酸钠、醋酸锌、氟硼酸钾、氟硼酸镁、氟硼酸锌等。PH值调节剂是磷酸氢二铵、醋酸、盐酸或硫酸。表面活性剂是非离子表面活性剂如脂肪醇聚氧化乙烯醚、烷基酚聚氧化乙烯醚等，阴离子表面活性剂如烷基磺酸钠等。

本发明的反应原理如以下反应所示，经水溶性交联剂处理具有如下(A)、(B)、(C)、(D)所示分子结构的聚乳酸。

本发明通过使用含水溶性交联剂的加工整理液对聚乳酸纤维、织物进行加工整理，可通过水溶性交联剂与纤维的末端基团进行反应，从而减少聚乳酸纤维的端基含量，使纤维在高温高湿的条件下耐水解性能提高，具有很好的强度保持率。并且通过本发明得到的各类聚乳酸及织物，应用范围非常广泛。所加工的聚乳酸纤维及织物适用于服装及各种产业用途，具有很大的经济效益。本发明得到的聚乳酸纤维及织物具有良好的染色性能，经120～130℃分散染料染色后强度保持率较未加工品提高20％以上，纤维强度大于1.2CN/dtex，聚乳酸的相对分子质量保持率较未加工品提高20％以上。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

首先说明实验中所采用的测定方法

A.撕裂强度评价

对加工的聚乳酸织物，使用TEXTEST AG公司的FX3750型撕裂强度试验机，取约(65±0.15)mm×(73±1)mm的5个不同方向的样品，测定聚乳酸织物的撕裂强度。

B.拉伸强度

使用INTEC公司的拉伸强度试验机，在定速伸长的条件下进行测定，通过应力-应变曲线得出试样的拉伸强度。

C.热水处理后的强度保持率

在压力容器中加入一定量试样和水，在不同温度及时间条件下进行热水处理。然后测定其强度，根据纤维及织物热水处理后的强度与其原始强度，测定其强度保持率。强度保持率＝热水处理后的强度/热水处理前的强度×100％。

D.恒温恒湿试验及其强度保持率

使用恒温恒湿试验机，对样品进行恒温恒湿处理，确定样品的经时变化。

根据纤维及织物热水处理后的强度与其原始强度，测定其强度保持率。强度保持率＝热水处理后的强度/热水处理前的强度×100％。

E.相对分子质量的测定

准确称取一定量待测样品，用四氢呋喃作溶剂溶解样品，使用凝胶色谱仪，测定聚乳酸纤维及织物的相对分子质量。

具体实施方式：

实施例1：

①将下列重量分的组分混合成加工整理液：

碳化二亚胺水溶性交联剂          5％

其它助剂                        1％

软水                            94％

②将制成的加工整理液对聚乳酸织物(或聚乳酸纤维)或进行浸轧加工，然后进行烘焙处理。

浸轧加工的回数是二浸二轧，浸轧加工的压力为0.4Mpa。烘焙处理时，先在100℃下预烘处理5分钟，然后再在130℃下焙烘1分钟。

其中碳化二亚胺水溶性交联剂为脂肪族碳化二亚胺水溶性交联剂，其它助剂为PH值调节剂为稀盐酸溶液，催化剂为有机胺化合物，如三甲胺等。得到聚乳酸分子链的末端基团呈封闭形式的聚乳酸织物(或聚乳酸纤维)。

将加工前后的样品进行热水处理实验和恒温恒湿处理，通过样品的强度变化评价织物的耐水解性能。

具体结果如下表所示：

  评价项目  未加工样  品  加工样品  120℃×30分钟热水处理后的强度  保持率(％)  50℃/80％RH×7days恒温恒湿试验的  强度保持率(％)  70℃/90％RH×7days恒温恒湿试验的  强度保持率(％)  55   70   63  85   96   91

实施例2：

①将下列重量分的组分混合成加工整理液：

氮丙啶水溶性交联剂              4％

其它助剂                        0.5％

软水                            95.5％

②将制成的加工整理液对聚乳酸纤维(或聚乳酸织物)进行浴中吸尽加工，然后进行烘焙处理。

浴中吸尽加工的时间是5～30分钟，最好是10分钟，温度是20～90℃。烘焙处理时，先在80～100℃下预烘处理5分钟，然后再在100～130℃下焙烘3分钟。

其中氮丙啶水溶性交联剂为脂肪族氮丙啶水溶性交联剂，其它助剂为PH值调节剂磷酸氢二铵，催化剂为有机胺化合物或金属盐化合物，如三甲胺、三乙基苯基氯化铵、苯甲酸钠、醋酸锌、氟硼酸钾、氟硼酸镁、氟硼酸锌等。得到聚乳酸分子链的末端基团呈封闭形式的聚乳酸纤维(或聚乳酸织物)。

将加工前后的样品进行热水处理实验和羧基含量测定，通过样品的强度变化和羧基含量变化评价织物的耐水解性能。

具体结果如下表所示：

  评价项目  未加工样品  加工样品  120℃×30分钟热水处理后的  强度保持率(％)  120℃×30分钟热水处理后相对分  子质量的  保持率(％)  30   51  56   75

实施例3：

①将下列重量分的组分混合成加工整理液：

水溶性交联剂            20％

其它助剂            10％

软水                70％

②将制成的加工整理液对聚乳酸纤维(或聚乳酸织物)进行浴中吸尽加工，然后进行烘焙处理。

浴中吸尽加工的时间是5～30分钟，最好是10分钟，温度是20～90℃。烘焙处理时，先在90～120℃下预烘处理3～6分钟，然后再在120℃～150℃下焙烘1～3分钟。

其中水溶性交联剂为缩水甘油醚类水溶性交联剂(或碳化二亚胺类水溶性交联剂、氮丙啶类水溶性交联剂、噁唑啉类水溶性交联剂)，其它助剂PH值调节剂为磷酸氢二铵或稀盐酸溶液，催化剂为有机胺化合物或金属盐化合物，如三甲胺、三乙基苯基氯化铵、苯甲酸钠、醋酸锌、氟硼酸钾、氟硼酸镁或氟硼酸锌，表面活性剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂，如脂肪醇聚氧化乙烯醚、烷基酚聚氧化乙烯醚或烷基磺酸钠。

得到聚乳酸分子链的末端基团呈封闭形式的聚乳酸纤维(或聚乳酸织物)。

实施例4：

①将下列重量分的组分混合成加工整理液：

水溶性交联剂            1％

软水                    99％

②将制成的加工整理液对聚乳酸织物(或聚乳酸纤维)或进行浸轧加工，然后进行烘焙处理。

浸轧加工的回数浸轧加工的回数为一浸一轧(或二浸二轧、多浸多轧)，浸轧加工的压力为0.3～0.8Mpa。烘焙处理时，先在100℃下预烘处理5分钟，然后再在130℃下焙烘1分钟。

其中水溶性交联剂为噁唑啉类水溶性交联剂(或碳化二亚胺类水溶性交联剂、氮丙啶类水溶性交联剂、缩水甘油醚类水溶性交联剂)，得到聚乳酸分子链的末端基团呈封闭形式的聚乳酸织物(或聚乳酸纤维)。