一种用于无纺布制备的可降解聚酯及其制备方法和应用与流程

    专利查询2025-11-27  3


    本发明涉及可降解聚酯领域,尤其涉及一种用于无纺布制备的可降解聚酯及其制备方法和应用。


    背景技术:

    1、随着环保意识的提高,传统不可降解无纺布对环境造成的污染问题日益严重。因此,开发一种可降解、环保的无纺布材料成为行业研究的重点。可降解聚酯作为一种新型环保材料,因其能够在自然环境中被微生物分解而备受关注。然而,目前市场上能够用于纺丝的可降解聚酯材料主要有聚乳酸(pla)、聚(丁二酸丁二醇酯-共-己二酸丁二醇酯)(pbat)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)、聚羟基脂肪酸酯(pha)等,但绝大多数可降解聚酯材料可纺性都较差,需要对其进行改性才能满足纺丝要求。目前纺丝性能相对较好的为pla,但pla脆性严重、伸长率低,导致其制备的纺粘无纺布柔软度差,不能应用到个人卫生护理领域。

    2、cn103788346b公开了生物可降解聚酯及其制备方法,将带有支链的脂肪族芳香族共聚酯与有机锡催化剂混合接触,然后将缓和接触后得到的混合物与丙交酯接触反应。但是该聚酯是否能应用在制备无纺布中尚未可知。并且其制备方法复杂,至少要选用三种不同的催化剂,在不同的反应节点加入不同的原料和催化剂,对于普及该反应工艺造成困难。

    3、cn114409910b公开了一种抗菌型全生物可降解塑料及其制备方法,该制备方法分为三步:(1)脂肪族二元醇与过量摩尔比的脂肪族二元酸在催化剂的催化下进行酯化反应,得到低聚物;(2)低聚物在减压条件下进行酯交换反应,获得聚酯前体物;(3)聚酯前体物与甲壳素、壳聚糖和/或其衍生物进行反应,得到抗菌型全生物可降解塑料。所述催化剂为人体所含有的金属元素如钙、镁、锌、锡、铁、铜、铬、钴、锰、钼的氯化盐或乙酸盐中的至少一种。该技术方案中提出:在制备的过程中不可加入多元醇,因为脂肪族多元醇和脂肪族多元醇将形成体型结构的高分子链,存在直接固化,最终导致无法应用到制备无纺布中的问题。

    4、基于上述现有技术的情况,现有技术中制备可降解聚酯的原料选择存在局限性,以及制备的可降解聚酯是否能顺利应用在制备无纺布中成为亟待解决的技术问题。


    技术实现思路

    1、为解决上述问题,本发明提供一种用于无纺布制备的可降解聚酯,将二元酸、二元醇、三元醇、内润滑剂、成核剂、扩链剂、钛系催化剂、稳定剂同时加入反应体系中,通过酯化和缩聚得到所述可降解聚酯;

    2、按照重量份计,各组分以及含量为:

    3、二元酸:40-50重量份;

    4、二元醇:40-60重量份;

    5、三元醇:2-20重量份;

    6、内润滑剂:0.1-2.0重量份;

    7、成核剂:0.2-1.0重量份;

    8、扩链剂:0.1-1.0重量份;

    9、钛系催化剂:0.02-1.0重量份;

    10、稳定剂:0.02-0.8重量份;

    11、所述可降解聚酯在温度为190℃,负荷为2.16kg时的熔融指数为24.2-25.8g/10min,重均分子量为7-9万道尔顿,分子量分布为1.30-1.50,拉伸强度为22-23mpa,断裂伸长率为701-723%。

    12、进一步地,所述用于无纺布制备的可降解聚酯在堆肥条件下90天生物分解率大于90%。

    13、进一步地,所述熔融指数采用熔融指数仪按照astm d1238标准进行测试;

    14、所述重均分子量及分子量分布的测试方法为采用凝胶渗透色谱仪,型号为e2695hplc,进行测试,其中四氢呋喃为溶剂,室温,流速为1ml/min;

    15、所述拉伸强度和断裂伸长率采用拉伸试验机按照iso527标准进行测试;

    16、进一步地,所述二元酸为丁二酸、己二酸、辛二酸、癸二酸中的一种或几种。

    17、进一步地,所述二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、辛二醇、十二烷基二醇中的一种或几种。

    18、进一步地,所述三元醇为三羟甲基丙烷辛癸酸酯、三羟基长链酰胺中的一种或几种。

    19、进一步地,所述内润滑剂为硬脂酸甘油酯、n,n-亚乙基双硬脂酸酰胺、硬脂酸丁酯、氧化聚乙烯蜡中的一种或几种。

    20、进一步地,所述成核剂为琥珀酸钠、戊二酸钠、己酸钠、4-甲基戊酸钠、二(对一甲基苄叉)山梨醇中的一种或几种。

    21、进一步地,所述扩链剂为n,n'-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。

    22、进一步地,所述钛系催化剂为耐水解钛系催化剂。

    23、进一步地,所述钛系催化剂为钛酸四丁酯,产品名称为tyzor ac446。

    24、进一步地,所述稳定剂为磷酸三乙酯、硫代双酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的一种或几种。

    25、本发明还提供一种上述用于无纺布制备的可降解聚酯的制备方法,包括如下步骤:

    26、步骤1、将二元酸、二元醇、三元醇、内润滑剂、成核剂、扩链剂、钛系催化剂、稳定剂同时加入反应釜中,升温至酯化温度,完成酯化;

    27、步骤2、对反应釜抽真空,同时提升温度至缩聚温度,缩聚反应完成后获得所述可降解聚酯。

    28、进一步地,步骤1中酯化温度为200℃,酯化时间为3h。

    29、进一步地,步骤2中抽真空的真空度为150pa及以下,缩聚温度为230℃,缩聚时间为4h。

    30、本发明还提供一种无纺布,所述无纺布为采用上述用于无纺布制备的可降解聚酯制备而成;

    31、所述无纺布的柔软度为17.5-18.7mn,纤维直经为18.1-18.2μm。

    32、进一步地,所述无纺布在堆肥条件下180天生物分解率大于97%。

    33、进一步地,所述柔软度的测定标准为gb / t 2986-2016;纤维直经通过扫描电镜图进行测定。

    34、本发明还提供一种上述无纺布的制备方法,将上述用于无纺布制备的可降解聚酯加入纺粘无纺布生产设备中,通过拉丝牵伸得到所述无纺布。

    35、进一步地,所述纺粘无纺布生产设备包括单螺杆挤出机,所述可降解聚酯通过与单螺杆挤出机一区相连接的主喂料系统进入单螺杆挤出机。

    36、进一步地,所述单螺杆挤出机包括六个温区,各区温度分别设置为一区180-190℃,二区190-200℃,三区190-200℃,四区200-210℃,五区200-210℃,六区200-210℃;

    37、同时模头温度设置为190-200℃,喂料计量泵运行频率15-30hz,无纺布铺网设定频率为45-60hz,牵伸的鼓风频率35-55hz。

    38、本发明还提供一种无纺布制品,所述无纺布制品由上述无纺布制备而成。

    39、进一步地,所述无纺布制品包括婴幼儿纸尿裤、女性卫生用品、洗脸巾、面膜、湿巾。

    40、本发明的有益效果在于:

    41、1、本发明提供一种用于无纺布制备的可降解聚酯,所述聚酯以不同链长度的二元酸、不同链长度的二元醇、长链三元醇为原料,同时加入内润滑剂、成核剂、扩链剂、稳定剂,在耐水解钛系催化剂的作用下通过酯化和缩聚反应制得;相对于现有技术中简单以二元醇和二元酸制备的聚酯,本发明所得聚酯不仅具有良好的柔韧性和优异的纺丝性能,同时其使用后能够完全降解,不会对环境造成任何污染;

    42、2、本发明通过调整制备可降解聚酯的配方和工艺参数,使用了长链三元醇,提高了聚酯的支链长度,在克服了现有技术中无法使用的多元醇的技术偏见的同时还获得了一种比现有技术中的性能更好的可降解聚酯;

    43、3、本发明使用的内润滑剂,与可降解聚酯的相容性良好,能够均匀分散在分子链之间,减少可降解聚酯分子链间的内摩擦力,降低可降解聚酯粘度,从而提高可降解聚酯的流动性;

    44、本发明使用的成核剂能够提高可降解聚酯的结晶速率,在熔融状态下提供所需的晶核,从而加速结晶速度,细化晶粒结构,缩短可降解聚酯成型周期,保持可降解聚酯的性能稳定;

    45、本发明使用的扩链剂能够提高可降解聚酯聚合度,提高分子量和熔体强度,从而增强聚酯的力学性能和加工性能,扩链剂通过与聚酯链上的官能团反应,增加聚酯的分子量,同时提高其力学性能和稳定性‌;

    46、本发明使用的钛系催化剂为耐水解钛系催化剂,酯化反应产生的水会导致普通的钛系催化剂水解分解成二氧化钛,进而影响反应过程,本发明采用特定型号的耐水解钛系催化剂,可以有效防止上述问题的产生;

    47、本发明使用的稳定剂能够提高可降解聚酯的热稳定性;

    48、通过上述内润滑剂、成核剂、扩链剂、稳定剂,以及钛系催化剂的相互配合,以及原料种类和比例的特定选择,使得本发明的配方中顺利加入长链三元醇,获得了重均分子量更高的、分子量分布更均匀的、流动性更好的可降解聚酯;

    49、4、通过调整制备可降解聚酯的配方以及工艺,最后配合特定的无纺布纺织工艺,相对于现有技术中的无纺布,具有更佳的纺丝效果和柔软度。克服了现有技术中聚酯在制备无纺布的过程中容易出现纺丝性差、容易断丝,纤维直径粗的技术问题;

    50、并且本发明制备的聚酯在纺丝过程后,获得了纤维直径细、柔软度高的无纺布,并且所述无纺布在堆肥条件下180天生物分解率大于97%,能够应用到个人卫生护理领域。


    技术特征:

    1. 一种用于无纺布制备的可降解聚酯,其特征在于,将二元酸、二元醇、三元醇 、内润滑剂、成核剂、扩链剂、钛系催化剂、稳定剂同时加入反应体系中,通过酯化和缩聚得到所述可降解聚酯;

    2.根据权利要求1所述用于无纺布制备的可降解聚酯,其特征在于,所述二元酸为丁二酸、己二酸、辛二酸、癸二酸中的一种或几种。

    3.根据权利要求1所述用于无纺布制备的可降解聚酯,其特征在于,所述二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、辛二醇、十二烷基二醇中的一种或几种。

    4.根据权利要求1所述用于无纺布制备的可降解聚酯,其特征在于,所述三元醇为三羟甲基丙烷辛癸酸酯、三羟基长链酰胺中的一种或几种。

    5.根据权利要求1所述用于无纺布制备的可降解聚酯,其特征在于,所述内润滑剂为硬脂酸甘油酯、n,n-亚乙基双硬脂酸酰胺、硬脂酸丁酯、氧化聚乙烯蜡中的一种或几种;

    6.一种权利要求1-5任一项用于无纺布制备的可降解聚酯的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

    7.根据权利要求6所述用于无纺布制备的可降解聚酯的制备方法,其特征在于,步骤1中酯化温度为200℃,酯化时间为3h;

    8.一种无纺布,其特征在于,所述无纺布为采用权利要求1-5任一项用于无纺布制备的可降解聚酯制备而成;

    9.一种权利要求8无纺布的制备方法,其特征在于,将上述用于无纺布制备的可降解聚酯加入纺粘无纺布生产设备中,通过拉丝牵伸得到所述无纺布。

    10.一种无纺布制品,其特征在于,所述无纺布制品由权利要求8无纺布制备而成;


    技术总结
    本发明涉及可降解聚酯领域,尤其涉及一种用于无纺布制备的可降解聚酯及其制备方法和应用。以不同链长度的二元酸、不同链长度的二元醇、长链三元醇为原料,同时加入内润滑剂、成核剂、扩链剂、稳定剂,在耐水解钛系催化剂的作用下通过酯化和缩聚反应制得;相对于现有技术中简单以二元醇和二元酸制备的聚酯,本发明所得聚酯不仅具有良好的柔韧性和优异的纺丝性能,同时其使用后能够完全降解,不会对环境造成任何污染,并且本发明制备的聚酯在纺丝过程后,获得了纤维直径细、柔软度高的无纺布,并且所述无纺布在堆肥条件下180天生物分解率大于97%,能够应用到个人卫生护理领域。

    技术研发人员:郝艳平,张伟卫,王立峰,李宗华,田洪池,陈青葵,郝亚蕾,王聪聪
    受保护的技术使用者:山东道恩降解材料有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
    转载请注明原文地址:https://tc.8miu.com/read-32232.html

    最新回复(0)