一種可降解型PLA紡絲油劑及其製備方法與流程
2024-04-14 00:43:05 1
一種可降解型pla紡絲油劑及其製備方法
技術領域
1.本發明涉及聚乳酸生產用的紡絲油劑技術領域，特別涉及一種可降解型pla紡絲油劑及其製備方法。
背景技術：
2.聚乳酸(pla)的合成技術逐漸成熟，它是以生物發酵生產得到的乳酸產物經過特殊的聚合反應合成的高分子材料，在紡織領域的應用非常廣泛。由於聚乳酸纖維是採用玉米等自然資源為原料製取的纖維，從原料到廢物完全可以再生利用，對環境完全沒有危害，屬於環保材料，因此聚乳酸纖維的開發非常吸引業界人士的關注。
3.紡絲油劑是聚乳酸纖維生產過程中不可缺少的化學助劑，主要由平滑劑、集束劑、乳化劑和抗靜電劑等表面活性劑或非表面活性劑復配而成，用於防止靜電、提高纖維的抱合力、改善手感，保證纖維生產及其後加工工序的順利進行。在環境保護日益重要的今天，油劑對環境的汙染性正在引起人們更多的關注。油劑是以煙霧狀和熱揮發的形式散發出去的，這些情況在纖維生產或紡織加工中多存在。隨使用速度和溫度的增加，將有更多的油劑變成煙霧進入大氣，並且散發熱量。另外，紡織廠在染色前通常要洗去油劑，所以油劑必須滿足對環境無汙染、無毒性的要求。
4.目前市面上大多數聚乳酸纖維用的紡絲油劑仍存在諸多缺陷，例如，紡絲油劑不符合環保理念，導致其與行業看重聚乳酸纖維綠色環保的優勢相衝突。因此，研發出一種可降解型油劑用於聚乳酸纖維紡絲是行業的研發課題。
技術實現要素：
5.為解決背景技術提到的目前市場上大多數聚乳酸纖維用的紡絲油劑不符合環保理念，導致其與行業看重聚乳酸纖維綠色環保的優勢相衝突的問題，本發明提供的pla紡絲用的可降解型油劑，主要成分很容易地進行生物降解，滿足現代生物降解和水生動植物毒性標準，屬於綠色環保型產品。
6.具體方案為：
7.一種可降解型pla紡絲油劑，以重量分數計，其原料組成包括：植物油20-30份、甘油聚氧乙烯醚15-33份、丙二醇嵌段聚醚3-5份、滲透劑7-13份、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽2-5份、羧化殼聚糖5-10份、防腐劑0.5-2份。
8.在實施上述實施例時，優選地，所述植物油為茶樹精油、蓖麻油、玉米油和椰子油中的一種或多種。
9.在實施上述實施例時，優選地，所述的甘油聚氧乙烯醚、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽、丙二醇嵌段聚醚的重量比為4:1:1。
10.在實施上述實施例時，優選地，所述滲透劑為失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯。
11.在實施上述實施例時，優選地，所述羧化殼聚糖為羧甲基殼聚糖、羧丁基殼聚糖和n-羧丙醯殼聚糖鈉中的一種或多種。
12.在實施上述實施例時，優選地，所述羧化殼聚糖的脫乙醯度大於75％。
13.在實施上述實施例時，優選地，所述防腐劑為、山梨酸鉀、脫氫乙酸鈉和丙酸鈣中的一種或多種。
14.另一方面，本發明還提供上述的可降解型pla紡絲油劑的製備方法，其步驟包括：
15.步驟一、將植物油、甘油聚氧乙烯醚和丙二醇嵌段聚醚，升溫攪拌均勻；
16.步驟二、在保溫狀態下，往步驟一的混合液中繼續添加滲透劑、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽、羧化殼聚糖和防腐劑，攪拌均勻，冷卻後，過濾，得到可降解型pla紡絲油劑。
17.在實施上述實施例時，優選地，步驟一中升溫至50-60℃。
18.在實施上述實施例時，優選地，步驟二中冷卻需在1小時內冷卻至40℃以下。
19.與現有技術相比，本發明的有益效果：
20.1、本發明的可降解型pla紡絲油劑採用的各原料都屬於可降解材料，對環境無毒性，所製得的油劑性能優異、可生物降解、符合綠色環保的要求。
21.2、本發明的可降解型pla紡絲油劑採用植物油為平滑劑，通過植物油與羧化殼聚糖能夠產生協同作用，在不增加用量的同時，大大增加了抗菌性能。此外，羧化殼聚糖含有豐富的氨基、羥基等活性基團，易於與植物精油相互作用，能有效包埋植物精油、延長抗菌時間、發揮精油的緩釋作用，經羧化殼聚糖包埋後的植物油其刺激性氣味被掩蓋，解決了植物油的刺激性氣味問題。
22.3、本發明的可降解型pla紡絲油劑採用脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽作為抗靜電劑，具有優良的水溶性、去汙、乳化、潤滑、淨洗、分散、抗靜電和防鏽性能，優異的電解質相溶性，對熱和鹼有穩定性。耐酸、耐鹼，耐硬水、耐無機鹽、耐高溫，同時生物降解性好，刺激性低等優點。而且甘油聚氧乙烯醚與磷酸酯鉀鹽抗靜電劑起協同作用，增強纖維的抗靜電效果，使得纖維的抱合力提高，有利於纖維加工過程中的集束。
23.4、本發明的可降解型pla紡絲油劑原料組分中含有甘油聚氧乙烯醚和丙二醇嵌段聚醚，兩者在提高紡絲油劑乳液穩定性方面具有相互增強的效果，使得油劑乳液穩定不易分層。
具體實施方式
24.為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
25.實施例和對比例的試劑說明如下：
26.植物油：蓖麻油，濟南三恩化工；
27.甘油聚氧乙烯醚：江蘇海安石油化工；
28.丙二醇嵌段聚醚：聚醚f-68，上海鏈集化工；
29.滲透劑：失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯，江蘇海安石油化工；
30.脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽：江蘇海安石油化工；
31.羧化殼聚糖:羧甲基殼聚糖，西安瑞爾麗；
32.防腐劑:苯甲酸鈉，濟南旭順化工。
33.需要說明的是，實施例中未註明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行，所用試劑或儀器未註明生產廠商者，均為可以通過市購獲得的常規產品。
34.實施例1
35.一種可降解型pla紡絲油劑，以重量分數計，其原料組成包括：蓖麻油20份、甘油聚氧乙烯醚33份、丙二醇嵌段聚醚5份、失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯13份、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽5份、羧甲基殼聚糖10份、苯甲酸鈉2份。
36.按照上述配比，製備方法包括如下步驟:
37.步驟一、將蓖麻油、甘油聚氧乙烯醚和丙二醇嵌段聚醚，升溫至60℃，攪拌均勻；
38.步驟二、在保溫狀態下，往步驟一的混合液中繼續添加失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽、羧甲基殼聚糖和苯甲酸鈉，攪拌均勻，在1小時內冷卻至40℃，過濾，得到可降解型pla紡絲油劑。
39.實施例2
40.一種可降解型pla紡絲油劑，以重量分數計，其原料組成包括：蓖麻油30份、甘油聚氧乙烯醚20份、丙二醇嵌段聚醚5份、失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯13份、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽5份、羧甲基殼聚糖10份、苯甲酸鈉2份。
41.按照上述配比，製備方法包括如下步驟:
42.步驟一、將蓖麻油、甘油聚氧乙烯醚和丙二醇嵌段聚醚，升溫至50℃，攪拌均勻；
43.步驟二、在保溫狀態下，往步驟一的混合液中繼續添加失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽、羧甲基殼聚糖和苯甲酸鈉，攪拌均勻，在1小時內冷卻至35℃以下，過濾，得到可降解型pla紡絲油劑。
44.實施例3
45.一種可降解型pla紡絲油劑，以重量分數計，其原料組成包括：蓖麻油30份、甘油聚氧乙烯醚15份、丙二醇嵌段聚醚3份、失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯13份、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽5份、羧甲基殼聚糖10份、苯甲酸鈉2份。
46.按照上述配比，製備方法包括如下步驟:
47.步驟一、將蓖麻油、甘油聚氧乙烯醚和丙二醇嵌段聚醚，升溫至60℃，攪拌均勻；
48.步驟二、在保溫狀態下，往步驟一的混合液中繼續添加失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽、羧甲基殼聚糖和苯甲酸鈉，攪拌均勻，在1小時內冷卻至35℃，過濾，得到可降解型pla紡絲油劑。
49.實施例4
50.一種可降解型pla紡絲油劑，以重量分數計，其原料組成包括：蓖麻油30份、甘油聚氧乙烯醚33份、丙二醇嵌段聚醚5份、失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯7份、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽2份、羧甲基殼聚糖5份、苯甲酸鈉0.5份。
51.按照上述配比，製備方法包括如下步驟:
52.步驟一、將蓖麻油、甘油聚氧乙烯醚和丙二醇嵌段聚醚，升溫至50℃，攪拌均勻；
53.步驟二、在保溫狀態下，往步驟一的混合液中繼續添加失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽、羧甲基殼聚糖和苯甲酸鈉，攪拌均勻，在1小時內冷卻至40℃，過濾，得到可降解型pla紡絲油劑。
54.對比例1
55.一種pla紡絲油劑，以重量分數計，其原料組成包括：聚醚改性聚二甲基矽氧烷30份、甘油聚氧乙烯醚33份、丙二醇嵌段聚醚5份、失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯7份、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽2份、羧甲基殼聚糖5份、苯甲酸鈉0.5份。
56.按照上述配比，製備方法包括如下步驟:
57.步驟一、將聚醚改性聚二甲基矽氧烷、甘油聚氧乙烯醚和丙二醇嵌段聚醚，升溫至50℃，攪拌均勻；
58.步驟二、在保溫狀態下，往步驟一的混合液中繼續添加失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽、羧甲基殼聚糖和苯甲酸鈉，攪拌均勻，在1小時內冷卻至40℃，過濾，得到產品。
59.對比例2
60.一種pla紡絲油劑，以重量分數計，其原料組成包括：蓖麻油30份、甘油聚氧乙烯醚33份、丙二醇嵌段聚醚5份、失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯7份、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽2份、聚季銨鹽5份、苯甲酸鈉0.5份。
61.按照上述配比，製備方法包括如下步驟:
62.步驟一、將蓖麻油、甘油聚氧乙烯醚和丙二醇嵌段聚醚，升溫至50℃，攪拌均勻；
63.步驟二、在保溫狀態下，往步驟一的混合液中繼續添加失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽、聚季銨鹽和苯甲酸鈉，攪拌均勻，在1小時內冷卻至40℃，過濾，得到產品。
64.對比例3
65.一種pla紡絲油劑，以重量分數計，其原料組成包括：蓖麻油30份、丙二醇嵌段聚醚5份、失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯7份、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽2份、羧甲基殼聚糖5份、苯甲酸鈉0.5份。
66.按照上述配比，製備方法包括如下步驟:
67.步驟一、將蓖麻油和丙二醇嵌段聚醚，升溫至50℃，攪拌均勻；
68.步驟二、在保溫狀態下，往步驟一的混合液中繼續添加失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽、羧甲基殼聚糖和苯甲酸鈉，攪拌均勻，在1小時內冷卻至40℃，過濾，得到產品。
69.對比例4
70.一種pla紡絲油劑，以重量分數計，其原料組成包括：蓖麻油30份、甘油聚氧乙烯醚33份、丙二醇嵌段聚醚5份、失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯7份、羧甲基殼聚糖5份、苯甲酸鈉0.5份。
71.按照上述配比，製備方法包括如下步驟:
72.步驟一、將蓖麻油、甘油聚氧乙烯醚和丙二醇嵌段聚醚，升溫至50℃，攪拌均勻；
73.步驟二、在保溫狀態下，往步驟一的混合液中繼續添加失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯、羧甲基殼聚糖和苯甲酸鈉，攪拌均勻，在1小時內冷卻至40℃，過濾，得到產品。
74.對比例5
75.一種pla紡絲油劑，以重量分數計，其原料組成包括：蓖麻油30份、甘油聚氧乙烯醚33份、失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯7份、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽2份、羧甲基殼聚糖5份、
苯甲酸鈉0.5份。
76.按照上述配比，製備方法包括如下步驟:
77.步驟一、將蓖麻油、甘油聚氧乙烯醚，升溫至50℃，攪拌均勻；
78.步驟二、在保溫狀態下，往步驟一的混合液中繼續添加失水山梨醇聚氧乙烯醚單月桂酸酯、脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽、羧甲基殼聚糖和苯甲酸鈉，攪拌均勻，在1小時內冷卻至40℃，過濾，得到產品。
79.本發明對實施例和對比例的油劑進行實驗測試，已驗證本發明的有益效果，具體測試如下:
80.氣味檢測:有無蓖麻油特殊氣味；
81.抗菌性測試:對大腸桿菌的抗菌率；
82.抗靜電性測試:測試比電阻。
83.穩定性測試:測試方法為採用離心機在6000r/min和25℃離心測定，以離心到油劑乳液分層的時間來衡量，每離心0.5小時，停下來觀察油劑乳液是否分層。分層所需的時間越長，說明油劑乳液越穩定。
84.其測試結果如表1所示:
85.表1
[0086][0087][0088]
由表1的測試結果可知，本發明在對比例1中將蓖麻油替換成聚醚改性聚二甲基矽氧烷，其抗菌效果比實施例差，而對比例2中不添加羧化殼聚糖使得抗菌性進一步下降，由此證明了植物油與羧化殼聚糖之間的協同作用產生更好的抗菌效果；對比例3中不添加甘油聚氧乙烯醚，導致其比電阻增大，代表其抗靜電性減弱，證明了甘油聚氧乙烯醚能夠與脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽產生協同作用增強抗靜電效果；對比例3中不添加甘油聚氧乙烯醚，對比例5不添加丙二醇嵌段聚醚，導致油劑穩定性差，更容易分層，由此證明了兩者的協同作用能夠改善油劑的穩定性。
[0089]
最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡
管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。