PLA влакнестият материал е нов тип биологично базирани биоразградими материали, млечна киселина като основна суровина, полимеризация на полимери, суровини от достатъчни и възобновяеми източници, главно царевица, маниока и други суровини, могат да се използват при предене на стопилка, електростатично предене и други начини на обработка.PLA влакнест материал поради добра биосъвместимост, лесен за разграждане възобновяеми и други характеристики, така че има добри перспективи за приложение в областта на биомедицината, филтриране и разделяне, опаковане и т.н. Има добри перспективи за приложение. Това проучване се фокусира върху подготовката на био базирани PLA влакна.
1, въртене на стопилка
Методът на предене на стопилка се основава на полимерна стопилка като суровина, екструдирана през финерета и втвърдена във влакна чрез бърза кондензация във въздуха. Процесът на въртене на стопилката е прост, въртящата се течност за самата стопилка на полимера, образуваща влакна, не е необходимо да се върти разтворител или възстановяване на кондензационна баня, а процесът на формиране на влакна е завършен в газовата фаза, съпротивлението на триене е малко и може да се използва за по-високи скорост на бобината, висока производствена ефективност. Въпреки това, не всички полимери, образуващи влакна, могат да се използват за получаване на влакна чрез предене в стопилка, едно от условията за получаване на влакна чрез предене в стопилка: температурата на стопилката на полимера трябва да бъде по-ниска от температурата на термичното му разлагане от около 30 градуса, в противен случай е трудно да се използва класическият метод на топене за предене.
Производственият процес на въртене на стопилка PLA е подобен на процеса на въртене на полиетилен терефталат PET, който е разделен на високоскоростен въртящ се едноетапен метод и въртене-разтягане на двуетапен метод. В процеса на центрофугиране на стопилка има противоречие между топлинната чувствителност на реакцията на разграждане на PLA и високия вискозитет на стопилката, което води до изключително тесен температурен диапазон за обработка на центрофугиране на PLA и необходимостта да се контролира съдържанието на вода в мастербач за предотвратяване на хидролиза и карбонизация в процеса на екструдиране на стопилка. В същото време ниската скорост на кристализация на PLA води до ниска температура на топлинно изкривяване, крехък материал, слаба издръжливост и дълъг цикъл на формоване. За да се подобри производителността на предене на PLA стопилка, Pan Xiaodi et al. установи, че увеличаването на скоростта на срязване, т.е. увеличаването на скоростта на въртене има по-малък ефект върху привидния вискозитет на PLA стопилката и процесът на въртене е по-лесен за контролиране.
Li et al. приготвиха влакна от полипропилен/поли(млечна киселина) (PP/PLA) чрез предене в стопилка и изследваха свойствата им и установиха, че има малко намаление на термичната стабилност на PLA с добавянето на PP, но кристалността е подобрена и ориентацията и механичните свойства на смесените PP/PLA влакна бяха подобрени.
CLARKSON и др. подготвени композитни влакна от целулозни нановлакна/поли(млечна киселина) (CNF/PLA) с висока твърдост чрез предене в стопилка при безводни условия и без разтворители, използвайки поли(етиленгликол) (PEG) като пълнител, и механичните свойства на влакната бяха се увеличава с 600% след термично разтягане, когато се добавя CNF с масова част от 1,3%.
2, Завъртане на разтвора
Предене на разтвор се разделя на два вида сух и мокър метод на разтвор. дихлорометан, трихлорометан или толуен често се използват като разтворители за приготвяне на основни разтвори за предене на PLA влакна, като YANG S et al. които изследват кристализацията на отлети в разтвор високомолекулни PLA/CNT композити в присъствието на разтворители като дихлорометан (CH2Cl2), трихлорометан (CHCl3), N,N-диметилформамид (DMF) и 1,4-диоксан ( ДИОКС). -диоксан (DIOX) разтворители. Беше установено, че добавянето на въглеродни нанотръби (CNTs) с масова част от 0.1% може да насърчи образуването на кристали с неутрална конформация (SCs) на смеси iso-PLLA/PDLA.
Широкоъгълна рентгенова дифракция и изчисления на диференциалното сканиране показват, че способността на разтворителите да увеличат съдържанието на SC в PLLA/PDLA/CNT композитите е в низходящ ред на DMF, DIOX, CHCl3 и CH2Cl2. По-специално, отличителни SC микрокристали се образуват в DMF. Тази разлика може да се обясни с параметрите на разтворимост и налягането на парите на разтворителя. Резултатите от изследването също предоставят възможни решения за регулиране на кристалния състав на PLLA/PDLA/CNT смеси.
Предене на разтвор за подготовка на по-малко изследвания на PLA влакна, с влакна от стопено въртене, въртенето на разтвор има следните предимства: в процеса на предене полимерното заплитане на мрежовата структура е по-малко, така че първичната нишка има високи свойства на опън; температурата на предене е ниска, термичното разграждане е по-ниско от влакната, изпредени от стопилка; механичните свойства на влакното са добри, здравината на разтопените влакна е висока, но предене в разтвор има по-бавно предене, процес на предене на замърсяване с разтворител и проблеми с рециклирането, но приложенията за промишлено производство са по-ограничени. Следователно, той е по-ограничен в приложенията за промишлено производство.
3, електростатично предене
Електростатичното предене се отнася до процеса на предене на полимерни разтвори или стопилки под действието на приложено електрическо поле и подготвените влакна могат да достигнат наномащаба (5 nm~1000 nm), но условията на предене са склонни да имат голямо влияние върху морфология и свойства на влакната. Yin Xuebing и др. изследва ефектите на дихлорометан (DCM), хексафлуороизопропанол (HFIP) и диметилформамид (DMF) върху способността за образуване на нишки на PLLA разтвора, микроструктурата на продуктите за предене и свойствата на филтриране.
Беше установено, че смесеният разтворител от DCM/DMF може ефективно да подобри образуването на нишки и стабилността на струята на PLLA разтвора, диаметърът на влакното намалява значително и се образува специална структура от груби и фини кръстове между влакната и най-добрата цялостна производителност на влакнеста мембрана беше получена от разтвора за предене на PLLA, когато обемното съотношение на DCM/DMF беше 0.2.
Wang и др. използва диференциално електростатично предене на стопилка за приготвяне на PLA влакна и средният диаметър на влакната достига минимум 400 nm при температура на предене от 260 градуса, скорост на въздушния поток от 20 m3/h, температура на въздушния поток от 100 градуса и разстояние на въртене 5,5 см. В допълнение, Zhong Guo-cheng et al. използва хидроксилно затворена D-тип полимлечна киселина (D PLA) като макромолекулен инициатор за иницииране на полимеризацията с отваряне на пръстена на L-пропиллактидния скелет за получаване на различни В допълнение, Zhong et al. използва D-тип PLA с хидроксилна капачка като макромолекулен инициатор за иницииране на полимеризацията с отваряне на пръстена на L-пропиллактидно тяло за получаване на линеен кубичен двублоков PLA с различни средни молекулни тегла и подготвя субмикронни влакна чрез електростатично предене.
Резултатите показват, че точките на топене на образуваните кубични композитни кристали са над 215 градуса, а термичната стабилност е подобрена и е показана добра якост. Електростатичното предене може да реализира усъвършенстването на влакнестите материали в сравнение с традиционната технология за предене, а образуването на PLA кубични композитни кристали може да помогне за подобряване на механичните свойства на влакнестите материали.
4. Заключителни бележки
Понастоящем формирането и прилагането на биобазирани PLA влакна и продукти в Китай са все още в начален етап. Данните показват, че до края на 2021 г. производственият капацитет на PLA в Китай е около 452, 000 t, като се очаква да достигне 5 милиона t през 2025 г. PLA, като един вид зелен и екологичен приятелски материал, има потенциала да замени традиционните влакнести материали на петролна основа. Анализирайки и сравнявайки съществуващите методи за формиране на PLA влакна на биологична основа и техните предимства и недостатъци, реакцията на разграждане на PLA трябва да бъде разрешена в процеса на предене на стопилка с перспективи за индустриализация В процес на въртене на стопилка с перспектива за индустриализация, е необходимо да се разреши противоречието между чувствителността към топлина и високия вискозитет на стопилката и да се разшири температурният диапазон на обработка на въртене на стопилката на PLA.
В същото време, с помощта на технология за рециклиране на PLA за ускоряване на стабилните доставки на суровини от PLA влакна в Китай. В националната стратегия за "двоен въглерод" и други благоприятни политики може да се очаква, че материалите и продуктите от PLA влакна на био основа ще доведат до развитие на скока в областта на биомедицината, филтрирането и разделянето, опаковането и други области показват добри резултати перспективи за приложение.