一种渔用聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯单丝制造方法

xiaoxiao2020-10-23  13

一种渔用聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯单丝制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可降解渔用聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯单丝及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 目前,在我国使用的渔用纤维材料为聚乙烯、聚酰胺等不可降解的合成纤维。在自 然环境中,这些不可降解的合成纤维所制成的渔网很难降解,被弃之不用的渔网、网片在海 洋中如同一张张"幽灵之网",海洋中大量的鱼类和哺乳动物被这种"幽灵之网"缠住后很难 逃脱;此外,由这类不可降解的合成纤维制成的大型流刺网碎片很容易缠住船舶螺旋桨,危 机船舶航行安全。这些危害现象随着全球性渔业发展和由持久性材料制成的捕捞装置的广 泛使用而变得日趋严重。为解决这一难题,海水中可降解渔用纤维材料的研发已成为国内 外在渔用材料领域的研宄热点一一利用可降解材料制成的渔网具,伴随着在海水中作业过 程中的降解,使遗弃在海洋中渔网具的再捕获能力降低,从而减少"幽灵捕捞"现象。
[0003]聚羟基丁酸羟基戊酸共聚醋(简称PHBV),英文名poly (|3 -hydroxybutyrate-co-|3 -hydroxyvalerate),是一种新型的绿色高分子材料。它是由淀粉为原料,运用发酵工程 技术生产出的生物材料,是一种生物聚酯,它由细菌生产,能被细菌消化,在自然环境下可 完全分解为二氧化碳、水和生物质。由于PHBV纤维由于具有生物可降解性,并且完全与人 体无排异反应,可广泛用于生物医药领域,并且可以作为可降解纤维制成各种环保织物,因 此受到国内外研宄人员的广泛关注。国内东华大学陈彦模教授课题组对熔融纺丝制备PHBV 复丝进行了长期而系统的研宄,发现PHBV原料在熔融纺丝过程中的热降解对PHBV纤维的 纺丝成形及力学性能有很大影响,热降解除了会导致PHBV的可纺性下降,还会使所制得纤 维的力学下降。目前用常规熔融纺丝技术制备的PHBV渔用单丝的打结强度较差。通过优 化熔融纺丝、后牵伸工艺制备出优异综合性能的渔用可降解PHBV单丝。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的是提供一种渔用可降解聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯单丝制造方法。
[0005] 本发明的技术方案采用以下步骤:聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片干燥、加热熔 融、熔体过滤器、计量泵、纺丝组件、喷丝板、成型、拉伸。其中加热熔融分多区进行,温度为 150~185°C ;拉伸采用二级拉伸,拉伸温度为60~100°C。其特征是所述的聚羟基丁酸羟 基戊酸共聚酯的数均分子量为180000~200000 ;所述的聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片 干燥温度为70~120°C,时间为24~48小时,真空度为-0. 05~-0.1 MPa ;所述的熔融纺 丝和高倍拉伸工艺为:纺丝温度为175~185°C,纺丝速度为5~50m/min,拉伸倍数为3~ 5倍,拉伸介质是热水浴,拉伸温度为60~100°C。
[0006] 本发明提供了一种渔用可降解聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯单丝制造方法,所述的 制造方法包括以下步骤:
[0007] A、聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片干燥:选用数均分子量为180000~200000的 聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片,在温度70~120°C、真空度为-0. 05~-0.1 MPa的条件下 干燥24~48小时;
[0008] B、加热熔融:步骤A获得的聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片,经螺杆挤出机加热 熔融,经计量泵计量后由喷丝板熔融挤出,加热熔融温度为150~185°C ;
[0009] C、纺丝:纺丝箱体温度为175~185°C ;纺丝速度为5~50m/min ;
[0010] D、拉伸:步骤C得到的纺丝经冷水冷却后进行热拉伸,拉伸倍数为3~5倍,拉伸 介质为热水浴,拉伸温度为60~100°C。
[0011] 步骤B中,聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片经螺杆挤出机加热熔融,经计量泵计 量后由喷丝板熔融挤出,加热熔融分区进行,分为进料区、熔融区、压缩区、计量区;并且进 料区温度低于熔融区、压缩区、计量区的温度;计量区温度不低于熔融区、压缩区的温度。
[0012] 较优的,进料区150 °C,熔融区170 °C~185 °C,压缩区170 °C~185 °C,计量区 170°C ~185°C。
[0013] 有益效果
[0014] 本发明采用熔融纺丝_拉伸工艺制得的聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯单丝,性能稳 定,具有可降解的特性,可用于制造流刺网、钓鱼丝、网袋、缆绳等。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合实施例对本发明的技术方案及效果作进一步的描述。
[0016] 实施例1
[0017] 选用数均分子量为180000的聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片,在温度70°C、真 空度为_〇. 〇5MPa的条件下干燥48小时。聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片经螺杆挤出机 加热熔融,经计量泵计量后由喷丝板熔融挤出,螺杆熔融纺丝温度:进料区150°C,熔融区 170°C,压缩区170度,计量区170°C;纺丝箱体温度为175°C;纺丝速度为5m/min ;挤出丝经 冷水冷却后进行高倍热拉伸,拉伸倍数为3倍,拉伸介质为热水浴,拉伸温度为60°C。
[0018] 实施例2
[0019] 选用数均分子量为180000的聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片,在温度80°C、真 空度为_〇. 〇5MPa的条件下干燥36小时。聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片经螺杆挤出机 加热熔融,经计量泵计量后由喷丝板熔融挤出,螺杆熔融纺丝温度:进料区150°C,熔融区 170°C,压缩区175°C,计量区175°C ;纺丝箱体温度为175°C ;纺丝速度为10m/min ;挤出丝 经冷水冷却后进行高倍热拉伸,拉伸倍数为3. 5倍,拉伸介质为热水浴,拉伸温度为70°C。
[0020] 实施例3
[0021] 选用数均分子量为190000的聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片,在温度90°C、真 空度为_〇. 〇5MPa的条件下干燥36小时。聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片经螺杆挤出机 加热熔融,经计量泵计量后由喷丝板熔融挤出,螺杆熔融纺丝温度:进料区150°C,熔融区 175°C,压缩区175°C,计量区180°C ;纺丝箱体温度为180°C ;纺丝速度为25m/min ;挤出丝 经冷水冷却后进行高倍热拉伸,拉伸倍数为4倍,拉伸介质为热水浴,拉伸温度为80°C。
[0022] 实施例4
[0023] 选用数均分子量为200000的聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片,在温度100°C、真 空度为_〇. IMPa的条件下干燥24小时。聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片经螺杆挤出机 加热熔融,经计量泵计量后由喷丝板熔融挤出,螺杆熔融纺丝温度:进料区150°C,熔融区 175°C,压缩区180°C,计量区185°C ;纺丝箱体温度为185°C ;纺丝速度为30m/min ;挤出丝 经冷水冷却后进行高倍热拉伸,拉伸倍数为4. 5倍,拉伸介质为热水浴,拉伸温度为90°C。
[0024] 实施例5
[0025] 选用数均分子量为200000的聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片,在温度120°C、真 空度为_〇. IMPa的条件下干燥24小时。聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片经螺杆挤出机 加热熔融,经计量泵计量后由喷丝板熔融挤出,螺杆熔融纺丝温度:进料区150°C,熔融区 180°C,压缩区180°C,计量区185°C ;纺丝箱体温度为185°C ;纺丝速度为50m/min ;挤出丝 经冷水冷却后进行高倍热拉伸,拉伸倍数为5倍,拉伸介质为热水浴,拉伸温度为100°C。
[0026] 对比例1
[0027] 其他条件如实施例5,不同之处在于:在温度60°C、真空度为_0.2MPa的条件下干 燥24小时。
[0028] 对比例2
[0029] 其他条件如实施例5,不同之处在于:在纺丝箱体温度200°C、拉伸温度为120°C。
[0030] 试验例
[0031] 力学性能测试方法参照水产行业标准SC/T 5005-2014《渔用聚乙烯单丝》,实施例 及对比例的检测数据见表1 :
[0032] 表1实施例及对比例的检测数据
[0033]
[0034] 对比例i、2的大部分^件均都与断裂强度!1好的实施例5相',但对比例1真空 干燥的温度和压力不同,干燥过程的温度和压力决定了聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片的 含水率,而水分的存在会使聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片在加热熔融纺丝过程中发生降 解,因此会影响最终单丝的断裂强度和结节强度;对比例2纺丝温度为200°C,温度偏高,造 成聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯一定程度的热降解,同时拉伸温度为120°C,导致聚羟基丁酸 羟基戊酸共聚酯再拉伸后冷却变慢,使其结晶不够完善,从而直接影响了断裂强度和结节 强度。
【主权项】
1. 一种渔用可降解聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯单丝制造方法,按照下述步骤进行: 聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片干燥,加热熔融,熔体过滤器,计量泵,纺丝组件,喷丝 板,成型,拉伸; 其中加热熔融分多区进行,温度为150~185°C;拉伸采用二级拉伸,拉伸温度为 60~100°C;所述的聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯的数均分子量为180000~200000 ;所述 的聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片干燥温度为70~120°C,时间为24~48小时,真空度 为-0. 05~-0.IMPa;所述的熔融纺丝和高倍拉伸工艺为:纺丝温度为175~185°C,纺丝速 度为5~50m/min,拉伸倍数为3~5倍,拉伸介质是热水浴,拉伸温度为60~100°C。2. 根据权利要求1所述的一种渔用可降解聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯单丝制造方法, 其特征在于,具体制备步骤如下: A、 聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片干燥:选用数均分子量为180000~200000的聚羟 基丁酸羟基戊酸共聚酯切片,在温度70~120°C、真空度为-0. 05~-0.IMPa的条件下干燥 24~48小时; B、 加热熔融:步骤A获得的聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片,经螺杆挤出机加热熔融, 经计量泵计量后由喷丝板熔融挤出,加热熔融温度为150~185°C; C、 纺丝:纺丝箱体温度为175~185°C;纺丝速度为5~50m/min; D、 拉伸:步骤C得到的纺丝经冷水冷却后进行热拉伸,拉伸倍数为3~5倍,拉伸介质 为热水浴,拉伸温度为60~100°C。3. 根据权利要求2所述的一种渔用可降解聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯单丝制造方法, 其特征在于,步骤B中聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片经螺杆挤出机加热熔融,经计量泵 计量后由喷丝板熔融挤出,加热熔融分区进行,分为进料区、熔融区、压缩区、计量区;并且 进料区温度低于熔融区、压缩区、计量区的温度;计量区温度不低于熔融区、压缩区的温度。4. 根据权利要求3所述的一种渔用可降解聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯单丝制造方法, 其特征在于,进料区150°C,熔融区170°C~185°C,压缩区170°C~185°C,计量区170°C~ 185。。。
【专利摘要】一种渔用可降解聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯单丝制造方法,本发明采用熔融纺丝、高倍拉伸工艺制得的渔用可降解聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯单丝;所述的聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯数均分子量为180000~200000;所述的聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯切片干燥温度为70~120℃,时间为24~48小时,真空度为-0.05~-0.1MPa;所述的熔融纺丝和高倍拉伸工艺为:纺丝温度为175~185℃,纺丝速度为5~50m/min,拉伸倍数为3~5倍,拉伸介质是热水浴,拉伸温度为60~100℃。
【IPC分类】D01D5/14, D01F6/84, D01D5/08
【公开号】CN104894676
【申请号】CN201510278857
【发明人】闵明华, 王鲁民, 曾桂华, 黄洪亮, 刘永利, 王磊, 吴越, 陈帅, 马海有
【申请人】中国水产科学研究院东海水产研究所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月27日

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