Materiał włóknisty PLA to nowy rodzaj biodegradowalnych materiałów pochodzenia biologicznego, kwas mlekowy jako główny surowiec do polimeryzacji polimerów, surowce z wystarczających i odnawialnych źródeł, głównie kukurydza, maniok i inne surowce, mogą być stosowane w przędzeniu ze stopu, elektrostatycznym przędzenie i inne sposoby przetwarzania. Materiał włóknisty PLA ze względu na dobrą biokompatybilność, łatwe do degradacji odnawialne i inne cechy, dzięki czemu ma dobre perspektywy zastosowania w dziedzinie biomedycyny, filtracji i separacji, pakowania i tak dalej. Ma dobre perspektywy aplikacyjne. Badanie to koncentruje się na przygotowaniu włókien PLA pochodzenia biologicznego.
1, wirowanie stopione
Metoda przędzenia ze stopu opiera się na stopionym polimerze jako surowcu, wytłaczanym przez dyszę przędzalniczą i zestalanym we włókna w wyniku szybkiej kondensacji na powietrzu. Proces przędzenia ze stopu jest prosty, ciecz przędzalnicza dla samego stopionego polimeru tworzącego włókna, nie wymaga odzyskiwania rozpuszczalnika wirującego ani kąpieli kondensacyjnej, a proces formowania włókien kończy się w fazie gazowej, opór tarcia jest niewielki i można go zastosować do wyższych prędkość cewki, wysoka wydajność produkcji. Jednakże nie wszystkie polimery włóknotwórcze można stosować do wytwarzania włókien metodą przędzenia ze stopu, co jest jednym z warunków wytwarzania włókien metodą przędzenia ze stopu: temperatura stopu polimeru musi być niższa niż temperatura jego rozkładu termicznego wynosząca około 30 stopni, w przeciwnym razie trudno jest zastosować klasyczną metodę topienia do przędzenia.
Proces produkcji przędzenia ze stopu PLA jest podobny do procesu przędzenia PET z politereftalanu etylenu, który dzieli się na jednoetapową metodę szybkiego przędzenia i dwuetapową metodę przędzenia i rozciągania. W procesie przędzenia ze stopu istnieje sprzeczność pomiędzy wrażliwością cieplną reakcji degradacji PLA a wysoką lepkością stopu, co skutkuje niezwykle wąskim zakresem temperatur dla przetwarzania przędzenia ze stopu PLA i koniecznością kontrolowania zawartości wody w przedmieszce w celu uzyskania zapobiegają hydrolizie i karbonizacji w procesie wytłaczania stopu. Jednocześnie niska szybkość krystalizacji PLA prowadzi do niskiej temperatury odkształcenia cieplnego, kruchości materiału, słabej wytrzymałości i długiego cyklu formowania. Aby poprawić wydajność przędzenia ze stopu PLA, Pan Xiaodi i in. odkryli, że zwiększenie szybkości ścinania, tj. zwiększenie prędkości przędzenia, ma mniejszy wpływ na pozorną lepkość stopionego PLA, a proces przędzenia jest łatwiejszy do kontrolowania.
Li i in. przygotowali włókna polipropylenowe/poli(kwasu mlekowego) (PP/PLA) metodą przędzenia ze stopu i zbadali ich właściwości i odkryli, że nastąpił niewielki spadek stabilności termicznej PLA po dodaniu PP, ale krystaliczność uległa poprawie, a poprawiono orientację i właściwości mechaniczne włókien mieszanych PP/PLA.
CLARKSON i in. przygotowano włókna kompozytowe nanowłókien celulozy/poli(kwasu mlekowego) (CNF/PLA) o wysokiej sztywności poprzez przędzenie ze stopu w warunkach bezwodnych i bez rozpuszczalników, przy użyciu poli(glikolu etylenowego) (PEG) jako środka wypełniającego, a właściwości mechaniczne włókien zostały określone wzrosła o 600% po rozciąganiu termicznym po dodaniu CNF o udziale masowym 1,3%.
2, wirowanie rozwiązań
Przędzenie roztworowe dzieli się na dwa rodzaje metod suchych i mokrych. dichlorometan, trichlorometan lub toluen są często stosowane jako rozpuszczalniki do wytwarzania roztworów surowca przędzalniczego z włókien PLA, tak jak YANG S i in. który badał krystalizację kompozytów PLA/CNT odlewanych z roztworu o wysokiej masie cząsteczkowej w obecności rozpuszczalników takich jak dichlorometan (CH2Cl2), trichlorometan (CHCl3), N,N-dimetyloformamid (DMF) i 1,4-dioksan ( DIOX). -dioksan (DIOX) rozpuszczalniki. Stwierdzono, że dodatek nanorurek węglowych (CNT) o ułamku masowym 0,1% może sprzyjać tworzeniu się kryształów o neutralnej konformacji (SC) mieszanek izo-PLLA/PDLA.
Obliczenia szerokokątnej dyfrakcji rentgenowskiej i skanowania różnicowego pokazują, że zdolność rozpuszczalników do zwiększania zawartości SC w kompozytach PLLA/PDLA/CNT jest w kolejności malejącej: DMF, DIOX, CHCl3 i CH2Cl2. W szczególności w DMF tworzą się charakterystyczne mikrokryształy SC. Różnicę tę można wytłumaczyć parametrami rozpuszczalności i prężnością par rozpuszczalnika. Wyniki badań dostarczają także możliwych rozwiązań regulujących skład krystaliczny mieszanin PLLA/PDLA/CNT.
Przędzenie roztworowe w celu mniejszego przygotowania włókien PLA, w przypadku włókien przędzonych ze stopu, przędzenie roztworowe ma następujące zalety: w procesie przędzenia splątanie polimeru w strukturze sieci jest mniejsze, dzięki czemu włókno pierwotne ma wysokie właściwości rozciągające; temperatura przędzenia jest niska, degradacja termiczna jest mniejsza niż w przypadku włókien przędzonych ze stopu; właściwości mechaniczne włókna są dobre, wytrzymałość włókien przędzonych ze stopu jest wysoka, ale przędzenie w roztworze jest wolniejsze, proces przędzenia wiąże się z zanieczyszczeniem rozpuszczalnikiem i problemami z recyklingiem, ale zastosowania w produkcji przemysłowej są bardziej ograniczone. Dlatego jest bardziej ograniczony w zastosowaniach w produkcji przemysłowej.
3, wirowanie elektrostatyczne
Przędzenie elektrostatyczne odnosi się do procesu przędzenia roztworów lub stopów polimerów pod działaniem przyłożonego pola elektrycznego, a przygotowane włókna mogą osiągnąć nanoskalę (5 nm ~ 1000 nm), ale warunki przędzenia mogą mieć duży wpływ na Morfologia i właściwości włókien. Yin Xuebing i in. zbadali wpływ dichlorometanu (DCM), heksafluoroizopropanolu (HFIP) i dimetyloformamidu (DMF) na zdolność roztworu PLLA do tworzenia włókien, mikrostrukturę produktów przędzenia i właściwości filtracyjne.
Stwierdzono, że mieszany rozpuszczalnik DCM/DMF może skutecznie poprawić tworzenie włókien i stabilność strumienia roztworu PLLA, średnica włókna znacznie się zmniejszyła, a między włóknami utworzono specjalną strukturę grubych i drobnych krzyżyków, a najlepsza ogólna wydajność Membranę włóknistą otrzymano z roztworu przędzalniczego PLLA, gdy stosunek objętościowy DCM/DMF wynosił 0,2.
Wang i in. do przygotowania włókien PLA zastosowano różnicowe przędzenie elektrostatyczne ze stopu, a średnia średnica włókien osiągnęła co najmniej 400 nm przy temperaturze przędzenia 260 stopni, przy natężeniu przepływu powietrza 20 m3/h, temperaturze przepływu powietrza 100 stopni i odległość wirowania 5,5 cm. Ponadto Zhong Guo-cheng i in. zastosował kwas polimlekowy typu D (D PLA) z grupą hydroksylową jako inicjator makrocząsteczkowy do zainicjowania polimeryzacji z otwarciem pierścienia szkieletu L-propyl laktydu w celu wytworzenia różnych. Ponadto Zhong i in. zastosował PLA typu D z grupą hydroksylową jako inicjator makrocząsteczkowy do zainicjowania polimeryzacji z otwarciem pierścienia korpusu laktydu L-propylu w celu przygotowania liniowego sześciennego diblokowego PLA o różnych liczbowo średnich masach cząsteczkowych oraz przygotowanych włókien submikronowych za pomocą przędzenia elektrostatycznego.
Wyniki wykazały, że temperatura topnienia utworzonych sześciennych kryształów kompozytowych wynosiła ponad 215 stopni, a stabilność termiczna uległa poprawie i wykazano dobrą wytrzymałość. Przędzenie elektrostatyczne umożliwia udoskonalenie materiałów włóknistych w porównaniu z tradycyjną technologią przędzenia, a tworzenie sześciennych kryształów kompozytowych PLA może pomóc poprawić właściwości mechaniczne materiałów włóknistych.
4. Uwagi końcowe
Obecnie formowanie i stosowanie biowłóknów i produktów PLA w Chinach jest nadal w początkowej fazie. Dane pokazują, że do końca 2021 r. moce produkcyjne PLA w Chinach wynoszą około 452,000 t, a oczekuje się, że w 2025 r. osiągną one 5 mln t.PLA, jako rodzaj ekologicznego i ekologicznego przyjazny materiał, ma potencjał, aby zastąpić tradycyjne materiały włókniste na bazie ropy naftowej. Analizując i porównując istniejące metody formowania włókien PLA na bazie biologicznej oraz ich zalety i wady, należy rozwiązać reakcję degradacji PLA w procesie przędzenia ze stopu z perspektywami industrializacji procesu przędzenia ze stopu z perspektywą industrializacji, konieczne jest rozwiązanie sprzeczności pomiędzy wrażliwością na ciepło a dużą lepkością stopu oraz poszerzenie zakresu temperatur przetwarzania przędzenia ze stopu PLA.
Jednocześnie, za pomocą technologii recyklingu PLA, aby przyspieszyć stabilne dostawy surowców włóknistych PLA w Chinach. Można oczekiwać, że w krajowej strategii „podwójnego węgla” i innych korzystnych politykach materiały i produkty z włókien PLA pochodzenia biologicznego zapoczątkowują rozwój firmy Leapfrog w dziedzinie biomedycyny, filtracji i separacji, pakowania i innych obszarach. perspektywy zastosowania.