本发明属于纺织材料无纺布技术领域，具体涉及一种可生物降解熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布及其制备方法。
背景技术：
随着社会经济的不断发展，高分子需求量急剧增加，但大部分高分子材料难于生物降解，造成了环境污染。生物降解材料是使用过程中具有较好性能，使用后能够自然降解的高分子材料，该材料能显著减轻环境污染。
聚丁二酸丁二醇酯(pbs)是一种脂肪醇类聚合物，可完全生物降解。同时相对于其他可降解材料如聚乳酸等，pbs在力学性能、加工性能等方面更加优异。pbs纤维作为新型纤维中的一种，具有良好的生物相容和可降解性。
目前所公布的专利或文献都是采用熔融纺丝、静电纺丝等方法制备的pbs纤维，对于采用熔喷法制备可生物降解pbs无纺布没有找到相关报道。现有技术，公开号为cn101597815a的发明专利公开了一种聚丁二酸丁二醇酯纤维的制备方法，具体的是将pbs树脂与纺丝加工添加剂按一定比例混合进行熔融纺丝，最后经过牵伸、热定型等工艺得到pbs纤维，所制备出的纤维为粗细均匀的长纤，具有强度高、力学性能好等特点。但是上述专利所用熔融纺丝方法制备的pbs纤维不能直接形成无纺布。公开号为cn103603083a的发明专利公开了一种聚丁二酸丁二醇酯纳米纤维的制备方法，该发明是将pbs树脂溶解在三氯甲烷溶剂中，再通过静电纺丝法制备pbs纳米纤维，所制备的纳米纤维直径极细。静电纺丝方法可以直接制备pbs纳米纤维无纺布，但是制备的无纺布力学性能不佳，同时静电纺丝法工序复杂，产量少，生产效率低。
相对于其他可生物降解材料如聚乳酸等，pbs在力学性能、加工性能等方面更加优异。中国专利cn101824708a，公开日2010年09月08日，发明专利名称为“全降解聚乳酸纤维熔喷非织造布及其制备方法”，是将干燥后的pla树脂经螺杆挤压后由喷丝板喷出，最后通过自粘合、卷绕得到pla无纺布。采用上述发明制备的pla无纺布孔隙率高，纤维比表面积大，且可完全生物降解。但是，该发明提供的熔喷纺丝的方法仅仅针对与聚乳酸树脂，并未给出其他可降解树脂也能够通过熔喷纺丝的方法制备无纺布的启示，而对于可降解材料，由于容易分解因此在纺丝过程中会存在非常大的困难。
对于聚丁二酸丁二醇酯(pbs)而言，相对于其他可降解材料如聚乳酸等，pbs在力学性能、加工性能等方面更加优异。pbs纤维作为新型纤维中的一种，具有良好的生物相容和可降解性，然而现有技术中大多是将pbs作为一种添加料进行纺丝，并未公开关于纯的聚丁二酸丁二醇酯的熔喷纺丝制备无纺布的方法，因此，本发明旨在提供一种纯的聚丁二酸丁二醇酯熔喷无纺布以及该熔喷无纺布的制备方法。
从现有技术的梳理可以看出，以熔喷法制备可生物降解pbs无纺布，是一种新型有发展前途的新技术。本发明旨在提供一种工艺先进、流程短的熔喷pbs无纺布的制备方法。所制备的pbs纤维直径小，比表面积大，其无纺布具有孔隙小而孔隙率大等特点，作为过滤材料，过滤效率高，同时具有可生物降解性的优势，因此可以广泛的用于过滤材料、医用生物材料、环保材料、保暖材料等领域。
技术实现要素：
针对上述存在的问题，本发明目的在于提出一种可生物降解熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布及其制备方法。
一种可生物降解熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布，其特征在于：熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布中纤维直径为1-20μm，优选1-10μm，更优选1-5μm。
本发明使用熔喷制备聚丁二酸丁二醇酯无纺布，而常规的无纺布是通过将聚合物先制备成纤维，之后纤维铺网，通过自粘、热粘、化学粘合或械加固的方法得到的无纺布，这种常规的无纺布因其原料的选择以及后续的加工，纤维的直径一般较大，往往是几十微米，甚至几百微米。本发明使用熔喷法制备得到的纤维直径小，通常为1-20微米，小直径的聚丁二酸丁二醇酯的纤维具有较大比表面积，同时制备出的无纺布的孔径较小，使得无纺布具有较好的力学性能和过滤性能。
一种可生物降解熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布，其特征在于：所述的聚丁二酸丁二醇酯树脂熔点为100～130℃，加工温度为140～260℃，热分解温度高于300℃，分子量为9-12w。
聚丁二酸丁二醇酯原料的选择是制备熔喷无纺布的关键，当聚丁二酸丁二醇酯的分子量小较小时，聚丁二酸丁二醇酯熔融后流动性强，不能作为熔喷纺丝的纺丝液，熔喷出的纺丝液难以成纤，无法正常制备出纤维，即使能获得少许纤维，该纤维的力学性能差，无法应用于生产和使用中。当聚丁二酸丁二醇酯的分子量过高，其数值熔点较高，并且其流动性过低，作为纺丝液熔喷制备无纺布时，初生纤维难易牵伸，因此纤维直径较大，这样制备出的无纺布的过滤效果不佳，本发明通过多次尝试，发现分子量介于9-12w的聚丁二酸丁二醇酯的粘度最适合纺丝，并且制备出的纤维直径小，孔隙率高。
本发明选择的聚丁二酸丁二醇酯的热分解温度高于300℃，选择较高分解温度的pbs能够保证原料在螺杆挤出机中保持较好的分子结构，同时在熔喷成型的过程中具有较好的结晶性能，提高无纺布的机械性能。
另外，加工温度也会对无纺布的性能产生较大的影响，其中加热温度过高，会使得聚丁二酸丁二醇酯降解，使得纺丝原液性能发生改变，制备出的无纺布性能不可控，当加工温度较低，纺丝液的流动性较低，得到纤维的直径也会受到影响。
一种可生物降解熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布，其特征在于：加工温度为梯度变化。
温度梯度化变化可以使原料受热均匀，在使原料熔融的过程中，最大化的减少聚丁二酸丁二醇酯的降解，使得制备出的无纺布性能稳定。
本发明还公开了一种可生物降解熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布及其制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤
a.聚丁二酸丁二醇酯树脂的干燥
b.聚丁二酸丁二醇酯的制备
将干燥后的聚丁二酸丁二醇酯树脂通过螺杆挤出机和熔喷设备进行熔喷纺丝，进料区，熔融区，压缩区，和牵伸热风温度梯度变化。
c.聚丁二酸丁二醇酯无纺布的收集
所述步骤a的具体操作为将一定量的聚丁二酸丁二醇酯树脂在温度为40～100℃的条件下干燥12～36h，使其含水量小于0.2％。
所述步骤b的具体参数为：螺杆挤出机长径比为25～50:1，进料区120～150℃，熔融区140～220℃，压缩区150～240℃；牵伸热风温度200～280℃；螺杆转速为10～70r/min；风压为0.15～0.4mpa；
进一步的优选步骤b的具体参数为：螺杆挤出机长径比为25～35:1，进料区140～150℃，熔融区140～220℃，压缩区165～180℃；牵伸热风温度220～270℃；螺杆转速为30-50r/min；风压为0.15～0.4mpa；
在熔喷法制备pbs无纺布时，温度的控制对熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布的性能影响大，温度的梯度化的升高能够保证pbs均匀的融化，并且最大限度上降低pbs的降解，使得制备出的无纺布的直径小，具有较大的比表面积，过滤效率高。
所述步骤c的具体操作为经喷丝板喷出的聚丁二酸丁二醇酯纤维经自粘合、卷绕收集，得到聚丁二酸丁二醇酯无纺布。其中，网帘与喷丝板的距离为40～120cm，网帘输出频率为5～10r/min。
本发明制备的一种可生物降解熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布：具有生物相容性好、手感柔软、比表面积大、孔隙小而孔隙率大等优点，同时，本发明公开的制备方法具备工艺流程短，成本低的优点。
具体实施例
为了进一步陈述本发明所达到的效果和解决的问题，本发明公开一下实施例。本发明中实施例使用的聚丁二酸丁二醇酯树脂熔点为100～130℃，热分解温度高于300℃，分子量为9-12w。
实施例1
一种可生物降解熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布及其制备方法，所述的制备方法按以下步骤进行：
a.聚丁二酸丁二醇酯树脂的干燥
将一定量的聚丁二酸丁二醇酯树脂在温度为60℃的条件下干燥24h，使其含水量小于0.2％。
b.聚丁二酸丁二醇酯的制备
将干燥后的聚丁二酸丁二醇酯树脂经料斗加入螺杆区，通过螺杆挤压、剪切得到塑化均匀的聚丁二酸丁二醇酯熔体，随后熔体再经过过滤和计量达到喷丝板，当熔体从喷丝板挤出时，会被热气流牵伸为聚丁二酸丁二醇酯纤维。其中，所述的熔喷设备的基本参数为：螺杆挤出机长径比为40:1，进料区140℃，熔融区150℃，压缩区160℃；牵伸热风温度为220℃；螺杆转速为5r/min；风压为0.2mpa；
c.聚丁二酸丁二醇酯无纺布的收集
经喷丝板喷出的聚丁二酸丁二醇酯纤维经自粘合、卷绕收集，得到聚丁二酸丁二醇酯无纺布。其中，网帘与喷丝板的距离为80cm，网帘输出频率为10r/min。
实施例2
一种可生物降解熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布及其制备方法，所述的制备方法按以下步骤进行：
a.聚丁二酸丁二醇酯树脂的干燥
将一定量的聚丁二酸丁二醇酯树脂在温度为60℃的条件下干燥24h，使其含水量小于0.2％。
b.聚丁二酸丁二醇酯的制备
将干燥后的聚丁二酸丁二醇酯树脂经料斗加入螺杆区，通过螺杆挤压、剪切得到塑化均匀的聚丁二酸丁二醇酯熔体，随后熔体再经过过滤和计量达到喷丝板，当熔体从喷丝板挤出时，会被热气流牵伸为聚丁二酸丁二醇酯纤维。其中，所述的熔喷设备的基本参数为：螺杆挤出机长径比为40:1，进料区150℃，熔融区160℃，压缩区170℃；牵伸热风温度为220℃；螺杆转速为5r/min；风压为0.2mpa；
c.聚丁二酸丁二醇酯无纺布的收集
经喷丝板喷出的聚丁二酸丁二醇酯纤维经自粘合、卷绕收集，得到聚丁二酸丁二醇酯无纺布。其中，网帘与喷丝板的距离为80cm，网帘输出频率为10r/min。
实施例3
一种可生物降解熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布及其制备方法，所述的制备方法按以下步骤进行：
a.聚丁二酸丁二醇酯树脂的干燥
将一定量的聚丁二酸丁二醇酯树脂在温度为60℃的条件下干燥24h，使其含水量小于0.2％。
b.聚丁二酸丁二醇酯的制备
将干燥后的聚丁二酸丁二醇酯树脂经料斗加入螺杆区，通过螺杆挤压、剪切得到塑化均匀的聚丁二酸丁二醇酯熔体，随后熔体再经过过滤和计量达到喷丝板，当熔体从喷丝板挤出时，会被热气流牵伸为聚丁二酸丁二醇酯纤维。其中，所述的熔喷设备的基本参数为：螺杆挤出机长径比为40:1，进料区160℃，熔融区170℃，压缩区180℃；牵伸热风温度为220℃；螺杆转速为5r/min；风压为0.2mpa；
c.聚丁二酸丁二醇酯无纺布的收集
经喷丝板喷出的聚丁二酸丁二醇酯纤维经自粘合、卷绕收集，得到聚丁二酸丁二醇酯无纺布。其中，网帘与喷丝板的距离为80cm，网帘输出频率为10r/min。
实施例4
一种可生物降解熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布及其制备方法，所述的制备方法按以下步骤进行：
a.聚丁二酸丁二醇酯树脂的干燥
将一定量的聚丁二酸丁二醇酯树脂在温度为60℃的条件下干燥24h，使其含水量小于0.2％。
b.聚丁二酸丁二醇酯的制备
将干燥后的聚丁二酸丁二醇酯树脂经料斗加入螺杆区，通过螺杆挤压、剪切得到塑化均匀的聚丁二酸丁二醇酯熔体，随后熔体再经过过滤和计量达到喷丝板，当熔体从喷丝板挤出时，会被热气流牵伸为聚丁二酸丁二醇酯纤维。其中，所述的熔喷设备的基本参数为：螺杆挤出机长径比为40:1，进料区150℃，熔融区160℃，压缩区170℃；牵伸热风温度为200℃；螺杆转速为5r/min；风压为0.2mpa；
c.聚丁二酸丁二醇酯无纺布的收集
经喷丝板喷出的聚丁二酸丁二醇酯纤维经自粘合、卷绕收集，得到聚丁二酸丁二醇酯无纺布。其中，网帘与喷丝板的距离为80cm，网帘输出频率为10r/min。
实施例5
一种可生物降解熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布及其制备方法，所述的制备方法按以下步骤进行：
a.聚丁二酸丁二醇酯树脂的干燥
将一定量的聚丁二酸丁二醇酯树脂在温度为60℃的条件下干燥24h，使其含水量小于0.2％。
b.聚丁二酸丁二醇酯的制备
将干燥后的聚丁二酸丁二醇酯树脂经料斗加入螺杆区，通过螺杆挤压、剪切得到塑化均匀的聚丁二酸丁二醇酯熔体，随后熔体再经过过滤和计量达到喷丝板，当熔体从喷丝板挤出时，会被热气流牵伸为聚丁二酸丁二醇酯纤维。其中，所述的熔喷设备的基本参数为：螺杆挤出机长径比为40:1，进料区150℃，熔融区160℃，压缩区170℃；牵伸热风温度为240℃；螺杆转速为10r/min；风压为0.2mpa；
c.聚丁二酸丁二醇酯无纺布的收集
经喷丝板喷出的聚丁二酸丁二醇酯纤维经自粘合、卷绕收集，得到聚丁二酸丁二醇酯无纺布。其中，网帘与喷丝板的距离为80cm，网帘输出频率为10r/min。
对比例1
选择聚丁二酸丁二醇酯树脂熔点为100～130℃，热分解温度小于250℃，分子量小于5w。
一种可生物降解熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布及其制备方法，所述的制备方法按以下步骤进行：
a.聚丁二酸丁二醇酯树脂的干燥
将一定量的聚丁二酸丁二醇酯树脂在温度为60℃的条件下干燥24h，使其含水量小于0.2％。
b.聚丁二酸丁二醇酯的制备
将干燥后的聚丁二酸丁二醇酯树脂经料斗加入螺杆区，通过螺杆挤压、剪切得到塑化均匀的聚丁二酸丁二醇酯熔体，随后熔体再经过过滤和计量达到喷丝板，当熔体从喷丝板挤出时，会被热气流牵伸为聚丁二酸丁二醇酯纤维。其中，所述的熔喷设备的基本参数为：螺杆挤出机长径比为40:1，进料区150℃，熔融区160℃，压缩区170℃；牵伸热风温度为200℃；螺杆转速为5r/min；风压为0.2mpa；
c.聚丁二酸丁二醇酯无纺布的收集
经喷丝板喷出的聚丁二酸丁二醇酯纤维经自粘合、卷绕收集，得到聚丁二酸丁二醇酯无纺布。其中，网帘与喷丝板的距离为80cm，网帘输出频率为10r/min。
对比例2
使用实施例中的聚丁二酸丁二醇酯树脂进行加工。
一种可生物降解熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布及其制备方法，所述的制备方法按以下步骤进行：
a.聚丁二酸丁二醇酯树脂的干燥
将一定量的聚丁二酸丁二醇酯树脂在温度为60℃的条件下干燥24h，使其含水量小于0.2％。
b.聚丁二酸丁二醇酯的制备
将干燥后的聚丁二酸丁二醇酯树脂经料斗加入螺杆区，通过螺杆挤压、剪切得到塑化均匀的聚丁二酸丁二醇酯熔体，随后熔体再经过过滤和计量达到喷丝板，当熔体从喷丝板挤出时，会被热气流牵伸为聚丁二酸丁二醇酯纤维。其中，所述的熔喷设备的基本参数为：螺杆挤出机长径比为40:1，进料区160℃，熔融区160℃，压缩区160℃；牵伸热风温度为180℃；螺杆转速为5r/min；螺杆输出频率为10hz；风压为0.2mpa；
c.聚丁二酸丁二醇酯无纺布的收集
经喷丝板喷出的聚丁二酸丁二醇酯纤维经自粘合、卷绕收集，得到聚丁二酸丁二醇酯无纺布。其中，网帘与喷丝板的距离为80cm，网帘输出频率为10r/min。
将实施例1-5以及对比例1和对比例2获得的无纺布测试其孔隙率、过滤效率、纤维直径，其中过滤效率通过砂芯过滤装置测试，测试结果见下表。
表1、实施例1-5以及对比例得到无纺布的性能测试结果
从上表可以看出，熔喷无纺布的制备工艺会影响到纤维的直径，而直径的大小会影响无纺布的孔隙率以及最终的过滤效果，本发明通过控制合适的熔喷工艺，使得无纺布的过滤效率大幅提高，并且工艺流程短，成本低。