El material de fibra PLA és un nou tipus de materials biodegradables de base biològica, l'àcid làctic com a principal matèria primera polimerització de polímers, matèries primeres procedents de fonts suficients i renovables, principalment blat de moro, mandioca i altres matèries primeres, es pot utilitzar en la filatura en fosa, electrostàtica. filatura i altres maneres de processar. Material de fibra PLA a causa de la bona biocompatibilitat, renovable fàcil de degradar i altres característiques, de manera que té bones perspectives d'aplicació en els camps de la biomedicina, filtració i separació, embalatge, etc. Té bones perspectives d'aplicació. Aquest estudi se centra en la preparació de fibres PLA de base biològica.
1, gir de fusió
El mètode de filatura de fusió es basa en la fusió de polímers com a matèria primera, extruïda a través de la filera i solidificada en fibres per condensació ràpida a l'aire. El procés de filatura de fusió és senzill, el líquid de filatura per a la fusió del polímer de formació de fibres en si, no cal fer girar el dissolvent ni la recuperació del bany de condensació, i el procés de formació de fibra es completa en la fase gasosa, la resistència a la fricció és petita i es pot utilitzar per augmentar. velocitat de la bobina, alta eficiència de producció. No obstant això, no tots els polímers de formació de fibres es poden utilitzar per preparar fibres mitjançant filatura en fusió, una de les condicions per a la preparació de fibres per filatura en fusió: la temperatura de fusió del polímer ha de ser inferior a la seva temperatura de descomposició tèrmica d'uns 30 graus, en cas contrari, És difícil utilitzar el mètode clàssic de fusió per filar.
El procés de producció de la filatura de fusió de PLA és similar al procés de filatura del PET de tereftalat de polietilè, que es divideix en un mètode de filatura d'alta velocitat d'un sol pas i un mètode de filatura-estirament de dos passos. En el procés de fusió de fusió, hi ha una contradicció entre la sensibilitat a la calor de la reacció de degradació del PLA i l'alta viscositat de la fusió, el que resulta en un rang de temperatures extremadament estret per al processament de fusió de PLA i la necessitat de controlar el contingut d'aigua del masterbatch per prevenir la hidròlisi i la carbonització en el procés d'extrusió de la fosa. Al mateix temps, la baixa taxa de cristal·lització del PLA condueix a una baixa temperatura de distorsió de la calor, material fràgil, poca duresa i cicle de formació llarg. Per tal de millorar el rendiment de la filatura de PLA fosa, Pan Xiaodi et al. va trobar que augmentar la velocitat de cisalla, és a dir, augmentar la velocitat de gir té menys efectes sobre la viscositat aparent de la fusió de PLA i el procés de gir és més fàcil de controlar.
Li et al. va preparar fibres de polipropilè/poli (àcid làctic) (PP/PLA) mitjançant la filatura en fusió i va investigar les seves propietats, i va trobar que hi havia una petita disminució de l'estabilitat tèrmica del PLA amb l'addició de PP, però es va millorar la cristalinitat i el Es van millorar l'orientació i les propietats mecàniques de les fibres barrejades PP/PLA.
CLARKSON et al. va preparar fibres compostes de nanofibra/poli (àcid làctic) (CNF/PLA) de cel·lulosa d'alta rigidesa mitjançant la filatura en fusió en condicions anhidres i sense dissolvents utilitzant poli (etilenglicol) (PEG) com a agent de càrrega, i les propietats mecàniques de les fibres van ser va augmentar un 600% després de l'estirament tèrmic quan es va afegir CNF amb una fracció de massa de l'1,3%.
2, Solució Spinning
La filatura de la solució es divideix en dos tipus de mètodes secs i humits. El diclorometà, el triclorometà o el toluè s'utilitzen sovint com a dissolvents per a la preparació de solucions de filatura de fibra PLA, com ara YANG S et al. que va estudiar la cristal·lització de compostos PLA/CNT d'alt pes molecular fos en solució en presència de dissolvents com ara diclorometà (CH2Cl2), triclorometà (CHCl3), N,N-dimetilformamida (DMF) i 1,4-dioxà ( DIOX). -dissolvents de dioxà (DIOX). Es va trobar que l'addició de nanotubs de carboni (CNT) amb una fracció de massa de 0.1% podria promoure la formació de cristalls de conformació neutre (SC) de barreges iso-PLLA/PDLA.
Els càlculs de difracció de raigs X gran angular i exploració diferencial mostren que la capacitat dels dissolvents per augmentar el contingut de SC en els compostos PLLA/PDLA/CNT està en ordre descendent de DMF, DIOX, CHCl3 i CH2Cl2. En particular, es formen microcristalls SC distintius en DMF. Aquesta diferència es pot explicar pels paràmetres de solubilitat i la pressió de vapor del dissolvent. Els resultats de l'estudi també proporcionen possibles solucions per regular la composició cristal·lina de les barreges PLLA/PDLA/CNT.
Filatura de solució per preparar menys la investigació de la fibra PLA, amb fibres filades en fusió, la filatura de solució té els avantatges següents: en el procés de filatura, l'entrellat del polímer de l'estructura de la xarxa és menor, de manera que el filament primari té propietats de gran resistència; la temperatura de filatura és baixa, la degradació tèrmica és menor que les fibres filades en fusió; les propietats mecàniques de la fibra són bones, la força de les fibres filades en fosa és alta, però la solució de filatura hi ha una filatura més lenta, un procés de filatura de contaminació amb dissolvents i problemes de reciclatge, però les aplicacions de producció industrial són més limitades. Per tant, és més limitat en aplicacions de producció industrial.
3, filatura electrostàtica
La filatura electrostàtica es refereix al procés de filatura de solucions de polímers o es fon sota l'acció d'un camp elèctric aplicat, i les fibres preparades poden arribar a l'escala nanomètrica (5 nm ~ 1000 nm), però les condicions de filatura són propenses a tenir un gran impacte en el Morfologia i propietats de la fibra. Yin Xuebing et al. va investigar els efectes del diclorometà (DCM), l'hexafluoroisopropanol (HFIP) i la dimetilformamida (DMF) sobre la capacitat de formació de filaments de la solució PLLA, la microestructura dels productes de filatura i les propietats de filtració.
Es va trobar que el dissolvent mixt de DCM/DMF podria millorar eficaçment la formació de filaments i l'estabilitat del raig de la solució PLLA, el diàmetre de la fibra va disminuir significativament i es va formar una estructura especial de creus gruixudes i fines entre fibres i el millor rendiment global de La membrana de fibra es va obtenir a partir de la solució de filatura PLLA quan la relació de volum de DCM/DMF era 0.2.
Wang et al. va utilitzar la filatura electrostàtica diferencial de fusió per preparar fibres PLA, i el diàmetre mitjà de les fibres va assolir un mínim de 400 nm a una temperatura de filatura de 260 graus, un cabal d'aire de 20 m3/h, una temperatura de flux d'aire de 100 graus i un distància de gir de 5,5 cm. A més, Zhong Guo-cheng et al. va utilitzar àcid polilàctic de tipus D (D PLA) amb tapa hidroxil com a iniciador macromolecular per iniciar la polimerització d'obertura d'anell de la columna vertebral de L-propil lactida per produir diferents A més, Zhong et al. va utilitzar PLA de tipus D amb tapa hidroxil com a iniciador macromolecular per iniciar la polimerització d'obertura d'anells del cos de L-propil lactida per preparar PLA de blocs cúbics lineals amb diferents pesos moleculars mitjans en nombre i va preparar fibres submicròniques mitjançant filatura electrostàtica.
Els resultats van mostrar que els punts de fusió dels cristalls compostos cúbics formats eren superiors als 215 graus i es va millorar l'estabilitat tèrmica i es va mostrar una bona tenacitat. La filatura electrostàtica pot realitzar el perfeccionament dels materials de fibra en comparació amb la tecnologia de filatura tradicional, i la formació de cristalls compostos cúbics PLA pot ajudar a millorar les propietats mecàniques dels materials de fibra.
4. Observacions finals
Actualment, la formació i l'aplicació de fibres i productes de PLA de base biològica a la Xina encara es troben en l'etapa primària. Les dades mostren que a finals de 2021, la capacitat de producció de PLA a la Xina és d'unes 452,000 t, i s'espera que arribi als 5 milions de t el 2025.PLA, com una espècie de verd i mediambiental material amigable, té el potencial de substituir els materials fibrosos tradicionals basats en petroli. Analitzant i comparant els mètodes de formació de fibres de PLA de base biològica existents i els seus avantatges i desavantatges, la reacció de degradació del PLA s'ha de resoldre en el procés de filatura en fusió amb perspectives d'industrialització. procés de filatura de fusió amb perspectiva d'industrialització, cal resoldre la contradicció entre la sensibilitat a la calor i l'alta viscositat de la fusió, i ampliar el rang de temperatures de processament de la fusió de PLA.
Al mateix temps, amb l'ajuda de la tecnologia de reciclatge de PLA per accelerar el subministrament estable de matèries primeres de fibra PLA a la Xina. En l'estratègia nacional de "doble carboni" i altres polítiques favorables, es pot esperar que els materials i els productes de fibra de PLA de base biològica iniciïn el desenvolupament de la granota, en el camp de la biomedicina, la filtració i la separació, l'envasament i altres àrees es mostrin bé. perspectives d'aplicació.