本發(fā)明屬于纖維材料，具體涉及一種皮芯纖維及包含其的皮芯纖維、制備方法。

背景技術(shù)：

1、為了緩解廢舊紡織品對(duì)環(huán)境保護(hù)造成的巨大壓力，開發(fā)生物可降解紡織品尤為重要。通常將單纖維線密度在3dtex以上的纖維稱為粗旦纖維，1-3dtex的纖維稱為細(xì)旦纖維。纖維越細(xì)對(duì)原料要求以及工藝要求更加嚴(yán)苛。事實(shí)上，細(xì)旦es纖維才能有更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在紡細(xì)旦絲中，切片質(zhì)量直接影響高速紡穩(wěn)定性，切片雜質(zhì)含量需要嚴(yán)格要求，凝膠粒子等雜質(zhì)會(huì)增加斷頭率，酸值、熱降解、含水量等也有關(guān)鍵影響。

2、目前，生物可降解聚合物的商業(yè)化產(chǎn)品主要包括pla、pbat和pbs。聚乳酸(pla)是一類重要的聚羥基酸，具有較好的紡絲性能，近年來在纖維及非織造材料領(lǐng)域得到較為廣泛研究。但聚乳酸屬于硬脆性材料，制成纖維仍手感發(fā)硬。且聚乳酸價(jià)格較貴，皮芯雙組分都選用pla，成本較高，市場(chǎng)上需要進(jìn)一步降本。

3、聚己二酸丁二醇酯-對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(pbat)作為一種生物可降解半結(jié)晶聚酯，價(jià)格約為pla的一半，目前已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)薄膜和食品包裝等行業(yè)，此外，pbat纖維的開發(fā)與應(yīng)用也引起了極大的關(guān)注。但是，pbat纖維的制備主要采用靜電紡絲，生產(chǎn)成本較高、纖維強(qiáng)度較低，且產(chǎn)品多應(yīng)用于醫(yī)療方面。

4、pbat熔點(diǎn)為120℃左右，且分子量柔性高，適合做皮芯纖維皮層。但目前pbat主要通過直接酯化或酯交換法而制得，所獲高聚物為無規(guī)共聚物，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在零下，結(jié)晶溫度也較低，速度較慢，因此在紡絲過程中容易發(fā)生纖維粘結(jié)現(xiàn)象導(dǎo)致無法卷繞與退繞，同時(shí)，在染整過程中，也會(huì)在高溫條件下出現(xiàn)粘結(jié)，致使面料手感、風(fēng)格出現(xiàn)差異，服用性能下降。此外，結(jié)晶不完全的產(chǎn)品在使用過程中，結(jié)晶度會(huì)受到使用環(huán)境的影響，使其尺寸、機(jī)械性能等變得不穩(wěn)定。

5、熔融紡絲被認(rèn)為是最環(huán)保的纖維加工技術(shù)，但受限于pbat結(jié)晶溫度低、結(jié)晶速率慢導(dǎo)致卷繞過程中纖維與纖維之間易粘連，造成紡制的纖維無法進(jìn)行后加工，故目前關(guān)于熔紡pbat纖維的研究很少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決背景技術(shù)中所面臨的問題，從而提供一種用于皮芯纖維的皮層材料、包含其的生物可降解皮芯纖維及其制備方法，所述皮層材料為pbs酯交換改性后的pbat，使得pbat與pbs具有良好的相容性，更利于紡絲加工。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種用于皮芯纖維的皮層材料，所述皮層材料為皮層pbat/pbs材料；所述皮層pbat/pbs材料為，將10～90重量份的pbat、10～90重量份的pbs和占所述皮層pbat/pbs材料總重量0.05～0.2wt％的酯交換催化劑熔融共混并發(fā)生酯交換反應(yīng)后的產(chǎn)物。

3、在一些實(shí)施方式中，所述酯交換催化劑選自氯化亞錫、丁二醇鈦、鈦酸四丁酯、二氧化鈦、醋酸鋅和醋酸錳中的一種或者多種。

4、在一些實(shí)施方式中，所述皮層pbat/pbs材料的結(jié)晶度xc為30％以上。

5、在一些實(shí)施方式中，所述皮層pbat/pbs材料中pbs相在pbat相的分散尺寸為500nm以下，優(yōu)選400nm以下。

6、在一些實(shí)施方式中，所述皮層pbat/pbs材料具有如下支化程度：在190℃，2000hz和4000hz時(shí)的剪切粘度比值為1.00～1.70。

7、在一些實(shí)施方式中，所述皮層pbat/pbs材料中的pbs具有如下支化程度：在190℃，2000hz和4000hz時(shí)的剪切粘度比值為1.00～1.90，優(yōu)選為1.00～1.75，更優(yōu)選為1.00～1.70。

8、在一些實(shí)施方式中，所述皮層pbat/pbs材料的拉伸模量為350mpa以上，優(yōu)選為380mpa以上，更優(yōu)選為400mpa以上。

9、在一些實(shí)施方式中，所述皮層pbat/pbs材料中所用的pbat在190℃和2.16kg負(fù)荷的測(cè)試條件下，熔體流動(dòng)速率為3～60g/10min，優(yōu)選為3～50g/10min，更優(yōu)選為3～40g/10min。

10、在一些實(shí)施方式中，所述皮層pbat/pbs材料中所用的pbs在190℃和2.16kg負(fù)荷的測(cè)試條件下，熔體流動(dòng)速率為3～60g/10min，優(yōu)選為3～50g/10min，更優(yōu)選為3～40g/10min。

11、在一些實(shí)施方式中，所述皮層pbat/pbs材料在190℃和2.16kg負(fù)荷的測(cè)試條件下，熔體流動(dòng)速率為3～60g/10min，優(yōu)選為3～50g/10min，更優(yōu)選為3～40g/10min。

12、在一些實(shí)施方式中，所述皮層pbat/pbs材料的酸值在80mol/t以內(nèi)，優(yōu)選在60mol/t以內(nèi)，更優(yōu)選40mol/t以內(nèi)。皮層酸值越小，紡絲中降解少，可紡性更優(yōu)。

13、在一些實(shí)施方式中，所述皮層pbat/pbs材料的熔點(diǎn)在140℃以下，優(yōu)選為120℃以下，更優(yōu)選在115℃以下。皮芯纖維作為一次衛(wèi)材往往做成熱風(fēng)無紡布，皮層需要低熔點(diǎn)材料。本發(fā)明的皮層pbat/pbs材料具有較低的熔點(diǎn)，適用于熱風(fēng)無紡布制造。

14、在一些實(shí)施方式中，當(dāng)pbs的剪切粘度比值高于1.80時(shí)，所述皮層pbat/pbs材料中pbs含量不超過50wt％，優(yōu)選不超過30wt％。

15、在一些實(shí)施方式中，所述皮層pbat/pbs材料的制備方法如下：

16、將pbat與pbs分別在70～90℃的條件下干燥，直至含水量低于50ppm，采用雙螺桿擠出機(jī)將干燥后的pbat、pbs以及酯交換催化劑熔融共混并擠出，得到所述皮層pbat/pbs材料；其中，設(shè)置所述雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為300-600r/min，擠出溫度160℃-250℃。

17、本發(fā)明的另一方面還提供一種生物可降解皮芯纖維，所述生物可降解皮芯纖維包括以下組分：

18、芯層材料，30～70重量份；

19、上述皮層pbat/pbs材料，30～70重量份；

20、所述皮層pbat/pbs材料包覆所述芯層材料，

21、所述芯層材料可以為任何合適的聚合物材料。皮芯纖維作為一次衛(wèi)材時(shí)往往做成熱風(fēng)無紡布，則芯層需要高熔點(diǎn)材料。在一些實(shí)施方式中，所述芯層材料為pla，包括純pla或以pla為主要成分的復(fù)合物，優(yōu)選純pla。所述pla在190℃和2.16kg負(fù)荷的測(cè)試條件下，熔體流動(dòng)速率為3～30g/10min，優(yōu)選為5～20g/10min，更優(yōu)選為7～15g/10min。

22、在一些實(shí)施方式中，所述生物可降解皮芯纖維的單絲線密度為1～10dtex，優(yōu)選為1～5dtex，更優(yōu)選在1～3dtex。

23、在一些實(shí)施方式中，所述生物可降解皮芯纖維的紡絲時(shí)斷頭次數(shù)小于5次/(位·d)，優(yōu)選地，斷頭次數(shù)小于3次/(位·d)，更優(yōu)選為小于2次/(位·d)。

24、在一些實(shí)施方式中，所述pla的光學(xué)純度在96％以上，優(yōu)選在98％以上，更優(yōu)選在99％以上。

25、在一些實(shí)施方式中制備上述生物可降解皮芯纖維的方法，包括如下步驟：

26、步驟a：將pbat與pbs分別在70～90℃的條件下干燥，直至含水量低于50ppm，采用雙螺桿擠出機(jī)將干燥后的pbat、pbs以及酯交換催化劑熔融共混并擠出，得到所述皮層pbat/pbs材料；其中，設(shè)置所述雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為300-600r/min，擠出溫度160℃-250℃；

27、步驟b：將芯層材料和所述皮層pbat/pbs材料在70～90℃下干燥，直至含水量低于50ppm；將干燥好的所述芯層材料和所述皮層pbat/pbs材料分別送入兩套套紡絲系統(tǒng)，熔融，過濾后，輸入皮芯復(fù)合紡絲組件中，形成皮芯型結(jié)構(gòu)的生物可降解皮芯纖維。

28、在一些實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括

29、步驟c：所述生物可降解皮芯纖維進(jìn)一步經(jīng)過側(cè)吹風(fēng)冷卻、上油、卷繞、拉伸、熱定型、切斷中的一種或多種處理工序。

30、綜上所述，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)與有益效果：

31、(1)本發(fā)明生物可降解皮芯纖維中，皮層材料為pbs酯交換改性后的pbat，使得pbat與pbs具有良好的相容性，更利于紡絲加工。

32、(2)所述皮層材料限制了原料pbs的流變性能和改性皮層材料的流變性能，所述皮層材料具有良好的可紡性，低斷頭率，可制備1-3dtex細(xì)旦es纖維，具有實(shí)際生產(chǎn)意義。

33、(3)本發(fā)明解決了pbat從熔融紡絲至短纖過程中由于結(jié)晶溫度低、結(jié)晶速率慢而導(dǎo)致的卷繞、熱牽伸、卷曲和切斷過程易黏連問題。而且，本發(fā)明可以通過pbs調(diào)控皮層模量，從而可以調(diào)控纖維手感，生產(chǎn)一系列差異化可生物可降解纖維產(chǎn)品。

34、(4)本發(fā)明所提供的生物可降解皮芯纖維的制備方法，以及該皮層原料具有可控的結(jié)晶性能，可以適配不同紡絲廠現(xiàn)有的紡絲工藝，可以快速切入傳統(tǒng)不可降解材料皮芯纖維生產(chǎn)線，避免大規(guī)模改裝現(xiàn)有設(shè)備與工藝，更利于生物可降解es纖維替代。