本发明属于聚酯纤维，涉及一种异型协同降解聚酯纤维及其制备方法。
背景技术：
1、聚酯纤维因其较高的强度、良好的弹性、优异的耐热性及耐化学性和良好的尺寸稳定性而被广泛用于纺织原材料，在一定程度上缓解了天然纤维紧缺的情况，对纺织市场的发展有极大的促进作用。但其废弃物在自然界中很难降解，容易造成严重的环境污染问题。
2、尽管目前已经有技术对聚酯材料进行再生循环利用，但因为回收量有限，并且回收再生后的材料最终还是会流向大自然中，对环境的影响还是难以避免。因此开发可降解的聚酯纤维材料是目前解决聚酯环境污染问题最有潜力的方式之一。
3、目前对于化学合成的纤维其降解的主要手段是通过添加生物可降解母粒，在特定的环境条件下，例如土壤中的微生物活性、湿度等，生物可降解母粒促使高分子材料可以被微生物分解，最终转化为无害的物质，如水和二氧化碳，并且生物可降解母粒可以根据需要进行调控，从而控制纤维的降解速率和降解程度，以适应不同的使用环境和应用需求。比如中国发明专利cn113913965a报道了一种可降解涤纶纤维及其制备方法。现有公开技术制备的可降解纤维的截面形状大多为圆形，圆形横截面的可降解纤维由于其比表面积小，在降解过程中与环境中的微生物、水、空气等接触面积小，不利于降解物质进入纤维内部，并且所添加降解母粒的含量较高，约为25％-30％。另有公开技术制备的异型截面可降解纤维，如中国发明专利cn101742932a公开了可降解的香烟滤嘴，其异型截面纤维形成多个微腔用于储存吸附剂等，其可降解主要依赖于在纤维中添加了天然可降解成分，如淀粉等；又如中国发明专利cn109722727a公开了可降解超亮光fdy纤维及其制备方法，其异型截面赋予纤维“闪光”的特性，其可降解的实现是其通过共聚的方式引入了可降解第三单体，制得可降解纤维。目前，在堆肥条件下，可降解聚酯的降解速率较低，降解率达到80％所需的时间不低于120天。
技术实现思路
1、本发明的目的是解决现有技术存在的问题，实现聚酯纤维的加速降解，提供一种异型协同降解聚酯纤维及其制备方法。
2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、一种异型协同降解聚酯纤维，含有不低于1wt％的含亲水性基团的聚合物，横截面呈锯齿形，锯齿形的齿高为锯齿形的外接圆直径的0.2-0.4倍，锯齿形的齿的数量为5-20个。
4、本发明的异型协同降解聚酯纤维的降解效率较高，因为：
5、(1)本发明的异型协同降解聚酯纤维中含有一定量的含亲水性基团的聚合物，可改善聚酯纤维本身与水的亲和性，因为微生物、酶等都属于亲水性物质，引入了大量的亲水性基团(磺酸基、羟基等)后，可使得微生物、酶与聚酯纤维的亲和性更好，提高微生物、酶的可及性促进其在纤维表面的富集量，增强作用效果；
6、(2)本发明的异型协同降解聚酯纤维横截面呈锯齿形，锯齿形截面纤维的特殊结构会导致纤维锯齿形结构的顶部和底部处形成了大量的应力集中区域，在锯齿形的棱上产生了大量的应力集中微单元，在特定堆肥降解过程中，这些应力集中微单元处更容易形成微裂纹，随着降解的进行，微裂纹不断扩展，使得微生物、酶等更容易进入纤维内部发挥作用，为微生物、酶对纤维的降解提供了更多的通路；
7、锯齿形的齿高为锯齿形的外接圆直径的0.2-0.4倍，锯齿形的齿高不宜过高，否则不能形成有效的应力集中区，也不宜过低，否则熔体从喷丝孔挤出后初生纤维的边缘发生黏合，不能形成良好的锯齿形结构；锯齿形的齿的数量为5-20个，锯齿形的齿的数量不宜过大，否则熔体从喷丝孔挤出后初生纤维的边缘发生黏合，反而减少了纤维中锯齿的数量，导致应力集中区减少，不利于提高降解效率，也不宜过小，否则纺出的纤维中形成的应力区较少会影响降解的效率；
8、锯齿形结构的凹槽还能起到导水的作用，有利于水分在纤维表面附着，能大大提高微生物、酶等与聚酯纤维表面的亲和性。
9、作为优选的技术方案：
10、如上所述的一种异型协同降解聚酯纤维，含亲水性基团的聚合物的含量不高于3.5wt％。
11、如上所述的一种异型协同降解聚酯纤维，含亲水性基团的聚合物为对苯二甲酸乙二醇酯-间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠共聚物，其中，对苯二甲酸乙二醇酯-间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠共聚物含有亲水性磺酸基团，有利于微生物、酶可及性。
12、如上所述的一种异型协同降解聚酯纤维，还含有1-3wt％的纳米二氧化钛和1-5wt％的有机硅，纳米二氧化钛作为无机填料加入，有机硅用于改善无机填料与聚合物基体的相容性。
13、如上所述的一种异型协同降解聚酯纤维，有机硅为二苯基硅二醇或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
14、如上所述的一种异型协同降解聚酯纤维，异型协同降解聚酯纤维的规格为20-300d/8-96f，例如20d/8f、25f/8f、30d/8f、40d/12/f、50d/12f、60d/18f、70d/24f、100d/36f、120d/36f、150/48f、210d/72f、250d/72f、300d/96f，纤度为2.77-4.63dtex，在堆肥条件下，异型协同降解聚酯纤维的30天降解率达到80％以上，30天崩解率达到98％以上。
15、本发明还提供制备如上任一项所述的一种异型协同降解聚酯纤维的方法，包括以下步骤：
16、(1)制备由含亲水性基团的聚合物和聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的促降解母粒；
17、(2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、纳米二氧化钛、有机硅、促降解母粒和降解母粒放置于真空烘箱中在140-150℃下干燥6h，混合均匀加入熔融纺丝机料斗；
18、(3)采用喷丝孔呈锯齿形的喷丝板，通过螺杆挤出机挤出，得到异型协同降解聚酯纤维。
19、作为优选的技术方案：
20、如上所述的方法，步骤(1)具体为：按重量份数计，促降解母粒中含亲水性基团的聚合物的含量为20-50wt％。
21、如上所述的方法，步骤(2)中，混合物中促降解母粒的含量为3-7wt％，降解母粒的含量为1-3wt％。
22、有益效果：
23、(1)本发明的异型协同降解聚酯纤维中含有一定量的含亲水性基团的聚合物，可改善聚酯纤维本身与水的亲和性，增强微生物、酶对聚酯纤维的可及性，可使得微生物、酶对聚酯纤维的作用增强，提高降解的效率；
24、(2)本发明的异型协同降解聚酯纤维的横截面呈锯齿形，由于锯齿形结构处容易产生大量的应力集中区，在降解过程中，通过这些应力的作用更容易形成微裂纹，为微生物、酶等进入纤维内部提供了更多的通路，加速降解的过程，在堆肥条件下，异型协同降解聚酯纤维的30天降解率达到80％以上。
1.一种异型协同降解聚酯纤维，其特征在于，含有不低于1wt％的含亲水性基团的聚合物，横截面呈锯齿形，锯齿形的齿高为锯齿形的外接圆直径的0.2-0.4倍，锯齿形的齿的数量为5-20个。
2.根据权利要求1所述的一种异型协同降解聚酯纤维，其特征在于，含亲水性基团的聚合物的含量不高于3.5wt％。
3.根据权利要求1所述的一种异型协同降解聚酯纤维，其特征在于，含亲水性基团的聚合物为对苯二甲酸乙二醇酯-间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠共聚物。
4.根据权利要求1所述的一种异型协同降解聚酯纤维，其特征在于，还含有1-3wt％的纳米二氧化钛和1-5wt％的有机硅。
5.根据权利要求4所述的一种异型协同降解聚酯纤维，其特征在于，有机硅为二苯基硅二醇或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种异型协同降解聚酯纤维，其特征在于，异型协同降解聚酯纤维的规格为20-300d/8-96f，纤度为2.77-4.63dtex，在堆肥条件下，异型协同降解聚酯纤维的30天降解率达到80％以上，30天崩解率达到98％以上。
7.制备如权利要求1-6任一项所述的一种异型协同降解聚酯纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(1)具体为：按重量份数计，促降解母粒中含亲水性基团的聚合物的含量为20-50wt％。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，混合物中促降解母粒的含量为3-7wt％，降解母粒的含量为1-3wt％。