本發(fā)明屬于無(wú)紡布，具體涉及一種耐磨環(huán)保水刺無(wú)紡布及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、無(wú)紡布又稱非織造布，是由定向的或隨機(jī)的纖維而構(gòu)成，由于具有較好的透氣性和柔軟性而廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、工農(nóng)業(yè)用品等領(lǐng)域。但是大部分無(wú)紡布難于生物降解，造成環(huán)境污染，如聚丙烯纖維基無(wú)紡布具有優(yōu)異的耐化學(xué)性和耐磨性，但其難以降解且親膚柔軟性差。因此生物降解材料在無(wú)紡布中的應(yīng)用成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一，但現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)可生物降解材料的力學(xué)性能又十分有限，如聚乳酸纖維是采用玉米、小麥和馬鈴薯等可再生資源為原料制成，其環(huán)保易降解，且具有較好的親膚性，是一種良好的生物降解材料，但其力學(xué)強(qiáng)度差，限制了其在耐磨無(wú)紡布中的應(yīng)用。

2、專利cn102336961b和專利cn?102336929b分別公開(kāi)了一種重質(zhì)碳酸鈣、玉米淀粉改性的pp紡粘無(wú)紡布復(fù)合材料和一種玉米淀粉改性的pp紡粘無(wú)紡布，均具有環(huán)保功能，可降解，但是玉米淀粉的加入造成了無(wú)紡布斷裂強(qiáng)力的降低，耐磨性較差。因此有必要開(kāi)發(fā)一種能兼顧環(huán)保性和耐磨性的無(wú)紡布。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)中，一般無(wú)紡布無(wú)法兼顧環(huán)保性和耐磨性的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種耐磨環(huán)保水刺無(wú)紡布及其制備方法。本發(fā)明以高收縮聚酯(hspet)與改性聚乳酸以并列結(jié)構(gòu)進(jìn)行雙組份紡絲制得復(fù)合纖維，然后經(jīng)梳理成網(wǎng)、水刺工藝得到親膚、環(huán)保且耐磨性佳的無(wú)紡布。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

3、一種耐磨環(huán)保水刺無(wú)紡布，是由高收縮聚酯/改性聚乳酸并列結(jié)構(gòu)的雙組份纖維構(gòu)成，所述改性聚乳酸為端羧基聚乳酸經(jīng)馬來(lái)酸酐熔融接枝后，再與殼聚糖、聚醚多元胺、均苯三甲酰氯反應(yīng)制得；所述馬來(lái)酸酐的用量是端羧基聚乳酸的5～8wt％；所述馬來(lái)酸酐、殼聚糖、聚醚多元胺、均苯三甲酰氯的質(zhì)量比為1：(1.2～1.5)：(0.4～0.6)：(0.05～0.08)。

4、進(jìn)一步地，所述馬來(lái)酸酐、殼聚糖、聚醚多元胺、均苯三甲酰氯的質(zhì)量比為1：(1.3～1.4)：(0.4～0.5)：(0.06～0.07)。

5、進(jìn)一步地，所述改性聚乳酸通過(guò)包括以下步驟的制備方法制得：

6、(l1)將端羧基聚乳酸、馬來(lái)酸酐和引發(fā)劑混合后熔融接枝，得到接枝聚乳酸；

7、(l2)將接枝聚乳酸、殼聚糖、聚醚多元胺、催化劑溶解在溶劑中，于惰性氛圍下5～10℃反應(yīng)2～4h，再升溫至60～80℃繼續(xù)反應(yīng)2～4h；然后加入均苯三甲酰氯、縛酸劑，于10～25℃反應(yīng)0.5～1h，反應(yīng)結(jié)束旋蒸、干燥得到改性聚乳酸。

8、優(yōu)選地，步驟(l1)中，所述引發(fā)劑選自過(guò)氧化二異丙苯、過(guò)氧化二特丁基中的至少一種，引發(fā)劑的用量為端羧基聚乳酸的0.1～0.2wt％；所述熔融接枝的條件為：在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行，反應(yīng)溫度180～200℃，時(shí)間0.5～1.5h。

9、優(yōu)選地，步驟(l2)中，所述催化劑為fecl3、alcl3中的至少一種，催化劑的用量為殼聚糖的0.5～0.8wt％；所述溶劑為極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑與有機(jī)酸的混合液，其中有機(jī)酸的體積占比為1～3％，極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑為n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一種，有機(jī)酸為乙酸、草酸、檸檬酸中的至少一種，有機(jī)酸的加入可改善殼聚糖的溶解性。

10、優(yōu)選地，步驟(l2)中，所述惰性氛圍為氮?dú)夂?或氬氣。

11、優(yōu)選地，步驟(l2)中，所述縛酸劑選自三乙胺、吡啶中的至少一種，縛酸劑的質(zhì)量為均苯三甲酰氯的1.5～2.0倍。

12、進(jìn)一步地，所述并列結(jié)構(gòu)的雙組份纖維中，改性聚乳酸的質(zhì)量占比為40～50％，其余為高收縮聚酯。

13、進(jìn)一步地，所述并列結(jié)構(gòu)的雙組份纖維的纖度為1.5～3.0dtex，長(zhǎng)度30～50mm；所述并列結(jié)構(gòu)的雙組份纖維通過(guò)包括以下步驟的制備方法制得：將改性聚乳酸加入擠出機(jī)進(jìn)行加熱熔融，經(jīng)熔體過(guò)濾器、熔體輸送管道、計(jì)量泵進(jìn)入紡絲模頭，經(jīng)過(guò)紡絲模頭均勻分配到第一紡絲組件；將高收縮聚酯加入另一擠出機(jī)進(jìn)行加熱熔融，經(jīng)熔體過(guò)濾器、熔體輸送管道、計(jì)量泵進(jìn)入紡絲模頭，經(jīng)過(guò)紡絲模頭均勻分配到第二紡絲組件；在出口處進(jìn)行復(fù)合紡絲，經(jīng)冷卻、拉伸、卷繞、切斷，制成并列結(jié)構(gòu)的雙組份纖維。

14、優(yōu)選地，所述高收縮聚酯和改性聚乳酸在加入擠出機(jī)前于65～80℃干燥8～12h，復(fù)合紡絲的溫度為230～250℃。

15、進(jìn)一步地，所述高收縮聚酯的特性粘度為0.65～0.72dl/g，熔點(diǎn)為200～220℃。高收縮聚酯是一種具有高收縮率的差別化聚酯，一般通過(guò)在聚酯合成過(guò)程中引入第三單體共聚制得，第三單體的引入破壞了分子鏈的規(guī)整性、提高了收縮率，例如使用對(duì)苯二甲酸二甲酯(dmt)和乙二醇(eg)為原料，加入第三單體間苯二甲酸二甲酯(dmi)制得高收縮聚酯。本發(fā)明中所述高收縮聚酯可通過(guò)市售獲得。

16、進(jìn)一步地，所述端羧基聚乳酸的特性粘度為1.30～1.50dl/g，熔點(diǎn)160～190℃。

17、進(jìn)一步地，所述殼聚糖的特性粘度為2.0～2.5dl/g，脫乙酰度為80～90％。脫乙酰度對(duì)殼聚糖的反應(yīng)活性和力學(xué)性能均有影響，脫乙酰度高，則強(qiáng)度高、反應(yīng)活性大，但脫乙酰度過(guò)高，則脆性大且溶解性差，對(duì)最終得到的雙組份纖維的性能不利且對(duì)制備過(guò)程帶來(lái)不便。

18、進(jìn)一步地，所述聚醚多元胺為聚醚二元胺、聚醚三元胺中的至少一種，聚醚多元胺的數(shù)均分子量為400～1000。

19、第二方面，本發(fā)明還提供上述耐磨環(huán)保水刺無(wú)紡布的制備方法，包括以下步驟：將高收縮聚酯/改性聚乳酸并列結(jié)構(gòu)的雙組份纖維開(kāi)松、梳理成網(wǎng)形成纖維網(wǎng)層；然后經(jīng)水刺加固、烘干、成卷，得到耐磨環(huán)保水刺無(wú)紡布。

20、優(yōu)選地，所述梳理成網(wǎng)為平行鋪網(wǎng)或交叉鋪網(wǎng)；所述水刺加固的工藝為：水刺壓強(qiáng)4～10mpa，水刺道數(shù)3～6道。

21、優(yōu)選地，耐磨無(wú)紡布還可以進(jìn)行表面軋孔、凸起工序處理，所述軋孔、凸起的工藝為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。

22、聚乳酸具有良好的生物相容性、可降解性和親膚性，是一種良好的環(huán)保材料，但是其用在無(wú)紡布中一般強(qiáng)度較低、耐磨性不足。馬來(lái)酸酐對(duì)端羧基聚乳酸熔融接枝改性可提升其力學(xué)強(qiáng)度，但其耐磨性還是不能滿足無(wú)紡布的使用要求。本發(fā)明在馬來(lái)酸酐接枝改性端羧基聚乳酸后，再與殼聚糖、聚醚多元胺、均苯三甲酰氯反應(yīng)，利用殼聚糖和聚醚多元胺的氨基以及殼聚糖中的羥基與接枝鏈上馬來(lái)酸酐中的酸酐進(jìn)行n-酰化反應(yīng)、o-?；磻?yīng)，從而將抗撕裂性和耐磨性優(yōu)異的殼聚糖引入到聚乳酸的支鏈中；同時(shí)由于聚醚多元胺為多官能度，因此在支鏈中可形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此外，均苯三甲酰氯為多官能度的小分子剛性物質(zhì)，其可與殼聚糖上的羥基反應(yīng)，在整個(gè)體系中形成局部剛性交聯(lián)點(diǎn)，從而進(jìn)一步提升體系的強(qiáng)度。即聚乳酸經(jīng)過(guò)上述改性，在保存聚乳酸主鏈結(jié)構(gòu)基本不變的情況下，在其支鏈結(jié)構(gòu)中形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且支鏈結(jié)構(gòu)中的殼聚糖也具有環(huán)保性，從而基本保持了聚乳酸環(huán)保特性的同時(shí)提高了其力學(xué)強(qiáng)度和耐磨性。

23、并列結(jié)構(gòu)的雙組份纖維是兩種組份并列排列在同一根纖維中的復(fù)合纖維，兩種組份沿著纖維軸向有連續(xù)且清晰的界面。經(jīng)上述改性后得到的聚乳酸因其分子結(jié)構(gòu)的剛性提高、強(qiáng)度增大，從而其制成的纖維的熱收縮率會(huì)下降；而高收縮聚酯纖維(hspet)具有相對(duì)較高的收縮率，從而使二者的熱收縮性能差異較大。因此，將改性聚乳酸與高收縮聚酯并列復(fù)合紡絲時(shí)，在紡絲過(guò)程中會(huì)因發(fā)生不同程度的收縮而產(chǎn)生螺旋卷曲，使制得的雙組份纖維蓬松，從而進(jìn)一步賦予其柔軟親膚性。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

25、本發(fā)明先通過(guò)馬來(lái)酸酐熔融接枝端羧基聚乳酸，再與殼聚糖、聚醚多元胺、均苯三甲酰氯反應(yīng)，制得改性聚乳酸；然后將改性聚乳酸與高收縮聚酯進(jìn)行復(fù)合紡絲得到并列結(jié)構(gòu)的雙組份纖維；最后經(jīng)經(jīng)鋪網(wǎng)、水刺工藝制得耐磨環(huán)保水刺無(wú)紡布。本發(fā)明中聚乳酸經(jīng)過(guò)改性后在其主鏈結(jié)構(gòu)基本不變的情況下，在其支鏈結(jié)構(gòu)中形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而基本保持了聚乳酸良好生物相容性、降解性、親膚性的同時(shí)提高了其力學(xué)強(qiáng)度和耐磨性；再將改性聚乳酸與高收縮聚酯進(jìn)行復(fù)合紡絲得到并列結(jié)構(gòu)的雙組份纖維，由于兩種組分的熱收縮性能差異較大，再紡絲過(guò)程中因發(fā)生不同程度的收縮而產(chǎn)生螺旋卷曲，使制得的雙組份纖維蓬松，從而進(jìn)一步賦予其柔軟親膚性。