A PLA rostanyag egy új típusú bio-alapú biológiailag lebomló anyagok, a tejsav, mint a polimerek fő nyersanyaga, polimerizációja, elegendő és megújuló forrásból származó nyersanyagok, elsősorban kukorica, manióka és egyéb nyersanyagok, felhasználhatók olvadékfonásban, elektrosztatikus fonás és egyéb feldolgozási módok.PLA szálas anyag a jó biokompatibilitásnak köszönhetően, könnyen lebomlik a megújuló és egyéb tulajdonságok, így jó kilátásai vannak a biomedicina, szűrés és szétválasztás, csomagolás stb. Jók az alkalmazási kilátásai. Ez a tanulmány a bioalapú PLA-szálak előállítására összpontosít.
1, Olvadékfonás
Az olvadékfonás módszere a polimer olvadékon alapul, mint nyersanyag, amelyet a fonógyűrűn keresztül extrudálnak, és a levegőben történő gyors kondenzációval szálakká szilárdulnak. Az olvadékfonás folyamata egyszerű, fonófolyadék magának a szálképző polimer olvadéknak a számára, nem kell oldószert vagy kondenzációs fürdőt visszanyerni, és a szálképzési folyamat a gázfázisban fejeződik be, a súrlódási ellenállás kicsi, és magasabbra használható. tekercs sebesség, magas termelési hatékonyság. Azonban nem minden szálképző polimer használható szálak olvadékfonással történő előállítására, ami a szálak olvadékfonással történő előállításának egyik feltétele: a polimer olvadékhőmérsékletének alacsonyabbnak kell lennie, mint a körülbelül 30 fokos hőbomlási hőmérséklet, ellenkező esetben nehéz a klasszikus olvasztási módszert használni a fonásra.
A PLA olvadékfonás gyártási folyamata hasonló a polietilén-tereftalát PET fonási folyamatához, amely nagysebességű, egylépéses fonás és fonás-nyújtás kétlépéses módszerre oszlik. Az olvadékfonás folyamatában ellentmondás van a PLA lebomlási reakció hőérzékenysége és az olvadék magas viszkozitása között, ami rendkívül szűk hőmérsékleti tartományt eredményez a PLA olvadékfonás folyamatában, és szükség van a mesterkeverék víztartalmának szabályozására. megakadályozzák a hidrolízist és a karbonizációt az olvadékextrudálási folyamatban. Ugyanakkor a PLA alacsony kristályosodási sebessége alacsony hőtorzulási hőmérséklethez, törékeny anyaghoz, gyenge szívóssághoz és hosszú alakítási ciklushoz vezet. A PLA olvadékfonás teljesítményének javítása érdekében Pan Xiaodi et al. azt találták, hogy a nyírási sebesség növelése, azaz a fonási sebesség növelése kevésbé befolyásolja a PLA olvadék látszólagos viszkozitását, és a fonási folyamat könnyebben szabályozható.
Li és mtsai. olvadékfonással polipropilén/politejsav (PP/PLA) szálakat állítottak elő, és megvizsgálták tulajdonságaikat, és megállapították, hogy a PLA hőstabilitása kis mértékben csökkent PP hozzáadásával, de a kristályosság javult, és a PP/PLA kevert szálak orientációja és mechanikai tulajdonságai javultak.
CLARKSON et al. nagy merevségű cellulóz nanoszál/politejsav (CNF/PLA) kompozit szálakat állított elő olvadékfonással vízmentes és oldószermentes körülmények között poli(etilénglikol) (PEG) térfogatnövelő anyag felhasználásával, és a szálak mechanikai tulajdonságait 600%-kal nőtt a termikus nyújtás után, amikor 1,3%-os tömeghányadú CNF-et adtunk hozzá.
2, Megoldás spinning
Az oldatos centrifugálás kétféle oldatos száraz és nedves módszerre oszlik. diklór-metánt, triklór-metánt vagy toluolt gyakran használnak oldószerként PLA-szálfonó törzsoldatok készítéséhez, mint például a YANG S et al. akik nagy molekulatömegű PLA/CNT kompozitok oldatból öntött kristályosítását tanulmányozták olyan oldószerek jelenlétében, mint a diklór-metán (CH2Cl2), triklór-metán (CHCl3), N,N-dimetil-formamid (DMF) és 1,4-dioxán ( DIOX). -dioxán (DIOX) oldószerek. Azt találták, hogy a szén nanocsövek (CNT-k) hozzáadása 0,1%-os tömeghányaddal elősegítheti az izo-PLLA/PDLA keverékek semleges konformációs kristályainak (SC-k) képződését.
A széles látószögű röntgendiffrakciós és differenciális pásztázási számítások azt mutatják, hogy az oldószerek azon képessége, hogy növeljék az SC-tartalmat a PLLA/PDLA/CNT kompozitokban, a DMF, DIOX, CHCl3 és CH2Cl2 csökkenő sorrendjében van. Különösen jellegzetes SC mikrokristályok képződnek DMF-ben. Ez a különbség az oldhatósági paraméterekkel és az oldószer gőznyomásával magyarázható. A vizsgálat eredményei a PLLA/PDLA/CNT keverékek kristályos összetételének szabályozására is megoldási lehetőségeket kínálnak.
Oldatos fonás a PLA szálkutatás kevésbé előkészítésére, az olvadékfonású szálakkal az oldatos fonás a következő előnyökkel jár: a fonási folyamat során kisebb a hálózati szerkezet polimer összefonódása, így az elsődleges filamentum nagy szakítószilárdságú; a fonás hőmérséklete alacsony, a termikus lebomlás kisebb, mint az olvadékfonású szálaké; a szál mechanikai tulajdonságai jók, az olvadékfonású szálak szilárdsága magas, de az oldatos fonásnál lassabb a fonás, a fonási folyamat oldószeres szennyeződés és újrahasznosítási problémák, de az ipari termelési alkalmazások korlátozottabbak. Ezért az ipari termelési alkalmazásokban korlátozottabb.
3, Elektrosztatikus pörgés
Az elektrosztatikus fonás polimer oldatok vagy olvadékok fonási folyamatát jelenti alkalmazott elektromos tér hatására, és az előkészített szálak elérhetik a nanoméretet (5 nm-1000 nm), de a fonás körülményei nagymértékben befolyásolják a szálakat. rostok morfológiája és tulajdonságai. Yin Xuebing et al. a diklór-metán (DCM), a hexafluor-izopropanol (HFIP) és a dimetil-formamid (DMF) hatását vizsgálta a PLLA-oldat filamentumképző képességére, a fonódó termékek mikroszerkezetére és a szűrési tulajdonságokra.
Megállapítást nyert, hogy a DCM/DMF kevert oldószer hatékonyan javítja a PLLA-oldat szálképzését és sugárstabilitását, a szál átmérője jelentősen csökkent, a szálak között speciális durva és finom keresztezési szerkezet alakult ki, és a legjobb összteljesítmény rostmembránt kaptunk a PLLA fonóoldatból, amikor a DCM/DMF térfogataránya 0,2 volt.
Wang és mtsai. olvadék differenciál elektrosztatikus fonást használt a PLA szálak előállítására, és a szálak átlagos átmérője elérte a minimum 400 nm-t 260 fokos fonási hőmérsékleten, 20 m3/h légáramlási sebességnél, 100 fokos légáramlási hőmérsékletnél és pergetési távolság 5,5 cm. Ezen kívül Zhong Guo-cheng et al. hidroxil-kupak D-típusú tejsavat (D PLA) használt makromolekuláris iniciátorként az L-propil-laktid váz gyűrűnyitási polimerizációjának megindítására, hogy különböző legyen. Ezenkívül Zhong et al. hidroxil-sapkás D-típusú PLA-t használt makromolekuláris iniciátorként az L-propil-laktid test gyűrűnyitó polimerizációjának megindítására, hogy különböző szám szerinti átlagos molekulatömegű lineáris köbös diblokk-PLA-t hozzon létre, és szubmikron szálakat állított elő elektrosztatikus fonással.
Az eredmények azt mutatták, hogy a képződött kocka alakú kompozit kristályok olvadáspontja 215 fok felett volt, és javult a hőstabilitás és jó szívósság mutatkozott. Az elektrosztatikus fonás a szálas anyagok finomítását valósíthatja meg a hagyományos fonási technológiához képest, a PLA köbös kompozit kristályok képzése pedig hozzájárulhat a rostanyagok mechanikai tulajdonságainak javításához.
4. Záró megjegyzések
Jelenleg a bioalapú PLA-szálak és -termékek kialakítása és alkalmazása Kínában még az elsődleges szakaszban van. Az adatok azt mutatják, hogy 2021 végére a PLA termelési kapacitása Kínában körülbelül 452,000 t, és várhatóan 2025-ben eléri az 5 millió tonnát. A PLA egyfajta zöld és környezetbarát. barátságos anyag, potenciálisan helyettesítheti a hagyományos kőolaj alapú rostos anyagokat. A meglévő bioalapú PLA szálképzési módszereket és azok előnyeit és hátrányait elemezve és összehasonlítva a PLA lebomlási reakcióját az olvadékfonás folyamatában kell megoldani iparosítási kilátásokkal. Az iparosodási perspektívával rendelkező olvadékfonás folyamata során fel kell oldani a hőérzékenység és az olvadék magas viszkozitása közötti ellentmondást, valamint ki kell szélesíteni a PLA olvadékfonás feldolgozási hőmérséklet-tartományát.
Ugyanakkor a PLA újrahasznosítási technológia segítségével felgyorsítja a PLA rost alapanyagok stabil ellátását Kínában. A nemzeti "kettős szén-dioxid" stratégiában és más kedvező politikákban várható, hogy a bio-alapú PLA-szálas anyagok és termékek bevezetik az ugrásszerű fejlődést, a biomedicina területén a szűrés és szétválasztás, a csomagolás és egyéb területek jót mutatnak. pályázati kilátások.