可生物降解的纺织品、母料和制造可生物降解的纤维的方法技术

公开了一种母料和相关方法，以及可生物降解的长丝、纤维、纱线和织物。母料包括0.2至5质量％的CaCO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可生物降解的纺织品、母料和制造可生物降解的纤维的方法
本专利技术涉及适合于纺织品的聚合物组合物，与最常见的聚合物相比，该聚合物组合物在合理有益的短时间跨度内也是可生物降解的。
技术介绍
纺织品是人类文化的基础，并且已经由人类制造和使用了数千年。最早的纺织品由并将继续由诸如亚麻、羊毛、丝绸和棉花等天然纤维编织而成。最近，工业上，也已经采用聚合物诸如聚酯、尼龙烯烃、其他热塑性聚合物及其组合来生产纺织品纤维、纱线和织物。许多现代聚合物可以制成几乎无穷无尽的各种形状和产品，这些形状和产品具有吸引力、耐用性和防水性。在许多情况下，这些合成纤维或纱线(取决于所需的技术和最终产品)可以与天然纤维混合，以获得具有天然材料和合成材料的所需特征的最终产品。虽然耐久性和耐水性是期望的，但这些性能可能导致二次环境问题。由聚合物纤维制成的纺织品不能像天然纤维(诸如棉和羊毛)一样自然地生物降解，并且可能在垃圾填埋场和水(例如，湖泊、海洋)中保留数百年或更长时间。根据美国环境保护署，每天有近4400万磅的合成(聚合物)纺织品运往垃圾填埋场。此外，在衣物洗涤循环期间，从衣服释放的大部分微纤维被废水处理厂的污泥捕获。污泥最终变成生物固体，被送往垃圾填埋场或用作肥料。然后，这些聚合物微纤维在土壤或其他地面环境中堆积，并且甚至可能变成可移动的，最终从陆地环境进入水生环境。根据一些估计，每年约有50万吨因洗涤纺织品而产生的塑料微纤维被释放到海洋中。某些高表面积的微纤维可以吸收大量的毒素负载量，并且类似于微型浮游生物，从而使食物链中积累的生物提高了若干个数量级。反过来，因为人类通常消费顶级捕食物种，这样的微纤维污染可能会对人类健康造成不利影响。作为附加问题，诸如地毯和室内装潢(住宅和商业)等物品相对于服装而言体积较大，并且通常合并有较大的、较膨松的纱线，因此可能占据大量的填埋空间。在非织造环境中，现在无处不在的所有类型的“擦拭布”(通常为非织造片材或几层片材)同样占据很大的空间，甚至当被认为是“可冲洗的”时，也可能会堵塞市政污水系统，而这对于越来越多地使用的小体积、低流量的马桶来说更是问题。鉴于这些环境问题，生物可降解的聚合物的产生一直是学术界和工业界十分关注的主题。这些包括以下示例，这些示例是代表性的而非全面性的。Shah等人在“Microbialdegradationofaliphaticandaliphatic-aromaticcopolyesters,”Appl.Microbiol.Biotechnol(2014)98:3437-3447中已经回顾了关于聚酯的降解的文献，并且指出“大多数可生物降解的塑料是具有潜在可水解酯键的聚酯，并且这些易于被解聚酶水解”，并且与芳族酯相比，脂肪族聚酯由于其柔性聚合物链而容易降解。一些聚酯(诸如PET)是不可生物降解的，当该术语用于本文所述的专利技术中。许多专利已经描述了可生物降解的聚合物组合物。例如，在RhodiaPoliamida的WO2016/079724中，对聚酰胺组合物进行改性以便生产可生物降解的聚酰胺纤维。在该专利中，生物降解速率是根据ASTMD5511测试标准测量的。在第8-9页，讨论了生物降解的现有技术方法，包括：光降解、降解助剂添加剂诸如过渡金属盐，和快速降解留下具有高界面面积和低结构强度的多孔结构的生物降解聚合物；这些可生物降解的聚合物10列出为包括淀粉基聚合物、聚乳酸、聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯-共-己二酸酯和若干种其他聚合物；然而，该专利申请声明“不幸的是，需要更高的量来使聚合物可生物降解，还需要相容和增塑添加剂”。作为示例性的生物降解剂，该专利参考了Lake等人的美国公开专利申请第2008/010323215号。生物降解剂有利地是包括至少六种添加剂的母料：(1)化学引诱剂或化学趋化性化合物；(2)戊二酸；(3)链长为5-18个碳的羧酸；(4)可生物降解的聚合物；(5)载体树脂；以及(6)溶胀剂。本专利技术的示例使用2％的市售生物降解剂的母料，通过熔融纺丝来制备聚酰胺纤维。通过ASTMD5511标准测试所得的纤维，发现，在300天后降解了13.9％或15.5％。在相同的ASTMD5511测试下，不含生物降解剂的纤维降解了2.2％和2.3％。LaPray等人在US2018/0100060中生产了可生物降解的制品，诸如膜、袋子、瓶子、盖子、片材、盒子或其他容器、板等，其由聚合物与基于碳水化合物的聚合物的共混物制成。生物降解性根据既定的标准诸如ASTMD-5511和ASTMD-6691(模拟海洋条件))进行测试。Tokiwa等人描述了包含可生物降解的树脂和甘露聚糖(多糖)消化产物的可生物降解树脂组合物。Tokiwa等人列出了可生物降解的甘露聚糖消化产品，包括各种甘露寡糖。Bastioli等人在美国专利第308,466,237号中描述了一种可生物降解的脂肪族-芳香族共聚酯，其由51至37％的脂肪族酸和49-63％的芳香族羧酸制成，所述脂肪族酸包含至少50％的巴西基酸(1,11-十一碳二羧酸)。可生物降解的聚合物可以通过添加淀粉或聚丁二酸丁二醇酯并与乳酸或聚己内酯共聚来另外改性。Lake等人在美国专利第9,382,416号中描述了一种用于聚合物材料的可生物降解的添加剂，其包含化学引诱化合物、戊二酸、5羧酸和溶胀剂。呋喃酮化合物被认为是细菌的引诱剂。Wnuk等人在美国专利第5,939,467号中描述了一种可生物降解的聚羟基烷酸酯聚合物，其含有第二可生物降解的聚合物，诸如聚己内酯，以及流延和吹塑膜的示例。已知有多种可生物降解的制剂，但通常不属于纺织品领域，不能解决可洗涤性的问题，其中一些可以利用碳酸钙。例如，Yoshikawa等人在美国公开专利申请第2013/0288322号中，Jeong等人在WO2005/017015中，Tashiro等人在美国专利9,617,462中，以及Whitehouse在美国专利申请2007/0259584中。尽管进行了大量努力，但仍然需要新的方法和材料来提供耐用、防水，且在废水处理厌氧消化器、垃圾填埋条件和海洋环境中降解的合成纺织品。因此，制造合成纺织品将是有益的，所述合成纺织品保持其期望的性能，且在废水处理期间、在厌氧消化器中、在垃圾填埋条件下和在海洋环境中比常规的合成纺织品材料更快速地降解。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术提供了一种母料，包含：0.2至5质量％的CaCO3；脂肪族聚酯，其包含在酯基团之间的链中具有二至六个碳的重复单元，其中2至6个碳的链重复单元不包括侧链碳；以及载体聚合物，其包含PET、尼龙、烯烃、其他热塑性聚合物及其组合。链重复单元中的2至6个碳不包括酯(COOR)部分中的碳，并且如果存在侧链碳，则在重复基团中可以存在多于6个碳(加上酯碳)。在任何本专利技术方面的一些优选的实施例中，脂肪族聚酯包含在酯基团之间的链中具有三至六个碳或2至4个碳的重复单元。在特别优选的实施例中，脂肪族聚酯包含聚己内酯。在一些优选的实施例中，母料进一步包含聚丁二酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备纤维的方法，包含：/n将基本上由以下组成的母料：/n0.2至5质量％的CaCO

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180626 US 62/690,227;20180626 US 62/690,243;20191.一种制备纤维的方法，包含：
将基本上由以下组成的母料：
0.2至5质量％的CaCO3；
脂肪族聚酯，其包含在酯基团之间的链中具有二至六个碳的重复单元，条件是所述链中的2至6个碳不包括侧链碳；
以及载体聚合物，其选自由以下组成的群组：PET、尼龙、烯烃、其他热塑性聚合物及其组合，
共混入选自由以下组成的群组中的聚合物：PET、尼龙、烯烃、其他热塑性聚合物及其组合，以形成熔融的混合物；并且随后将所述熔融的混合物挤出成长丝。


2.根据权利要求1所述的制备纤维的方法，包含在制备所述聚合物之后但在所述聚合物保持熔融状态的同时，将所述母料添加到聚合物生产线中。


3.根据权利要求1所述的制备纤维的方法，包含在目标聚合物的聚合过程中，将所述母料添加到连续的聚合物生产线中。


4.根据权利要求1所述的制备纤维的方法，进一步包含将所述挤出的长丝骤冷。


5.根据权利要求4所述的制备纤维的方法，进一步包含使所述长丝变形。


6.根据权利要求5所述的制备纤维的方法，包含将所述变形长丝切割成短纤维。


7.根据权利要求6所述的制备纤维的方法，进一步包含将所述短纤维纺成纱线。

【专利技术属性】
技术研发人员：A·费里斯，A·麦金托什，S·M·饶，小R·A·亚瑟，
申请(专利权)人：英特林斯克高级材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US