Materjal tal-fibra PLA huwa tip ġdid ta 'materjali bijodegradabbli b'bażi bijoloġika, aċidu lattiku bħala l-polimerizzazzjoni tal-materja prima ewlenija tal-polimeri, materja prima minn sorsi suffiċjenti u rinnovabbli, prinċipalment qamħirrum, kassava u materja prima oħra, jistgħu jintużaw fl-għażil imdewweb, elettrostatiku għażil u modi oħra ta 'proċessar.Materjal tal-fibra PLA minħabba bijokompatibilità tajba, faċli biex jiddegrada karatteristiċi rinnovabbli u oħra, sabiex ikollu prospetti tajbin għall-applikazzjoni fl-oqsma tal-bijomediċina, filtrazzjoni u separazzjoni, ippakkjar, eċċ. Għandu prospetti tajbin ta 'applikazzjoni. Dan l-istudju jiffoka fuq il-preparazzjoni ta 'fibri PLA b'bażi bijoloġika.
1, Dewweb għażil
Il-metodu tal-għażil tad-dewweb huwa bbażat fuq id-dewweb tal-polimeru bħala materja prima, estruża permezz tal-ispinneret, u solidifikat f'fibri permezz ta 'kondensazzjoni rapida fl-arja. Il-proċess tal-għażil jiddewweb huwa sempliċi, likwidu għażil għall-polimeru li jifforma f'fibra jiddewweb innifsu, m'għandhomx għalfejn għażil solvent jew banju ta 'kondensazzjoni irkupru, u l-proċess tal-iffurmar tal-fibra jitlesta fil-fażi tal-gass, ir-reżistenza tal-frizzjoni hija żgħira, u tista' tintuża biex ogħla veloċità coil, effiċjenza għolja fil-produzzjoni. Madankollu, mhux il-polimeri kollha li jiffurmaw il-fibri jistgħu jintużaw biex jippreparaw il-fibri billi tidwib, waħda mill-kundizzjonijiet għall-preparazzjoni tal-fibri bl-għażil imdewweb: it-temperatura tat-tidwib tal-polimeru għandha tkun aktar baxxa mit-temperatura tad-dekompożizzjoni termali tagħha ta 'madwar 30 grad, inkella hija huwa diffiċli li tuża l-metodu tat-tidwib klassiku għall-għażil.
Il-proċess tal-produzzjoni tal-għażil tal-PLA jiddewweb huwa simili għall-proċess tal-għażil tal-PET tal-polyethylene terephthalate, li huwa maqsum f'metodu ta 'pass wieħed tal-għażil b'veloċità għolja u metodu b'żewġ stadji tal-għażil-tiġbid. Fil-proċess tal-għażil tat-tidwib, hemm kontradizzjoni bejn is-sensittività tas-sħana tar-reazzjoni tad-degradazzjoni tal-PLA u l-viskożità għolja tat-tidwib, li tirriżulta f'firxa ta 'temperatura estremament dejqa għall-ipproċessar tal-għażil tal-PLA mdewba u l-ħtieġa li jiġi kkontrollat il-kontenut tal-ilma fil-masterbatch biex jipprevjeni l-idroliżi u l-karbonizzazzjoni fil-proċess ta 'estrużjoni tat-tidwib. Fl-istess ħin, ir-rata baxxa ta 'kristallizzazzjoni tal-PLA twassal għal temperatura baxxa ta' distorsjoni tas-sħana, materjal fraġli, toughness fqira u ċiklu ta 'formazzjoni twila. Sabiex tittejjeb il-prestazzjoni tal-għażil tal-tidwib tal-PLA, Pan Xiaodi et al. sabet li ż-żieda tar-rata ta 'shear, jiġifieri, iż-żieda tal-veloċità tal-għażil għandha inqas effett fuq il-viskożità apparenti tat-tidwib tal-PLA, u l-proċess tal-għażil huwa aktar faċli biex jiġi kkontrollat.
Li et al. ippreparat fibri tal-polypropylene/poly(lactic acid) (PP/PLA) bit-tidwib tal-għażil u investigaw il-proprjetajiet tagħhom, u sabet li kien hemm tnaqqis żgħir fl-istabbiltà termali tal-PLA biż-żieda tal-PP, iżda l-kristallinità tjiebet, u l- l-orjentazzjoni u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-fibri mħallta PP/PLA ġew imtejba.
CLARKSON et al. ipprepara fibri komposti tan-nanofibra/poli(aċidu lattiku) (CNF/PLA) taċ-ċelluloża ta 'ebusija għolja permezz ta' tidwib tal-għażil taħt kundizzjonijiet anidriżi u mingħajr solvent bl-użu ta 'poly(ethylene glycol) (PEG) bħala aġent ta' bulking, u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-fibri kienu żdied b'600% wara tiġbid termali meta ġie miżjud CNF bi frazzjoni tal-massa ta '1.3%.
2, Soluzzjoni Spinning
L-għażil tas-soluzzjoni hija maqsuma f'żewġ tipi ta 'metodi ta' soluzzjoni niexfa u mxarrba. dichloromethane, trichloromethane jew toluene ħafna drabi jintużaw bħala solventi għall-preparazzjoni ta 'soluzzjonijiet tal-istokk tal-għażil tal-fibra PLA, bħal YANG S et al. li studja l-kristallizzazzjoni ta 'soluzzjoni mitfugħa piż molekulari għoli PLA/CNT komposti fil-preżenza ta' solventi bħal dichloromethane (CH2Cl2), trichloromethane (CHCl3), N,N-dimethylformamide (DMF), u 1,4-dioxane ( DIOX). solventi -dioxane (DIOX). Instab li ż-żieda ta 'nanotubi tal-karbonju (CNTs) bi frazzjoni tal-massa ta' 0.1% tista 'tippromwovi l-formazzjoni ta' kristalli ta 'konformazzjoni newtrali (SCs) ta' taħlitiet iso-PLLA/PDLA.
Diffrazzjoni tar-raġġi X b'angolu wiesa 'u kalkoli ta' skanjar differenzjali juru li l-abbiltà tas-solventi li jżidu l-kontenut ta 'SC f'komposti PLLA/PDLA/CNT hija f'ordni dixxendenti ta' DMF, DIOX, CHCl3, u CH2Cl2. B'mod partikolari, mikrokristalli SC distintivi huma ffurmati f'DMF. Din id-differenza tista 'tiġi spjegata mill-parametri tas-solubilità u l-pressjoni tal-fwar tas-solvent. Ir-riżultati tal-istudju jipprovdu wkoll soluzzjonijiet possibbli biex jirregolaw il-kompożizzjoni kristallina tat-taħlitiet PLLA/PDLA/CNT.
L-għażil tas-soluzzjoni biex tipprepara r-riċerka tal-fibra PLA inqas, b'fibri mdewba-spun, l-għażil tas-soluzzjoni għandu l-vantaġġi li ġejjin: fil-proċess tal-għażil, it-tħabbil tal-polimeru tal-istruttura tan-netwerk huwa inqas, sabiex il-filament primarju jkollu proprjetajiet ta 'tensjoni għolja; It-temperatura tal-għażil hija baxxa, id-degradazzjoni termali hija aktar baxxa mill-fibri mdewba-midwib; il-proprjetajiet mekkaniċi tal-fibra hija tajba, is-saħħa tal-fibri mdewba hija għolja, iżda soluzzjoni għażil hemm għażil aktar bil-mod, proċess ta 'għażil ta' kontaminazzjoni tas-solvent u problemi ta 'riċiklaġġ, iżda l-applikazzjonijiet tal-produzzjoni industrijali huma aktar limitati. Għalhekk, huwa aktar limitat fl-applikazzjonijiet tal-produzzjoni industrijali.
3, għażil elettrostatiku
L-għażil elettrostatiku jirreferi għall-proċess tal-għażil ta 'soluzzjonijiet tal-polimer jew idub taħt l-azzjoni ta' kamp elettriku applikat, u l-fibri ppreparati jistgħu jilħqu n-nanoskala (5 nm ~ 1000 nm), iżda l-kundizzjonijiet tal-għażil huma suxxettibbli li jkollhom impatt kbir fuq il- morfoloġija u proprjetajiet tal-fibra. Yin Xuebing et al. investiga l-effetti tad-dichloromethane (DCM), hexafluoroisopropanol (HFIP), u dimethylformamide (DMF) fuq il-kapaċità li tifforma l-filament tas-soluzzjoni PLLA, il-mikrostruttura tal-prodotti tal-għażil, u l-proprjetajiet tal-filtrazzjoni.
Instab li s-solvent imħallat ta 'DCM/DMF jista' jtejjeb b'mod effettiv il-formazzjoni tal-filament u l-istabbiltà tal-ġett tas-soluzzjoni PLLA, id-dijametru tal-fibra naqas b'mod sinifikanti, u struttura speċjali ta 'slaleb oħxon u fini ġiet iffurmata bejn fibri, u l-aħjar prestazzjoni ġenerali ta' membrana tal-fibra nkisbet mis-soluzzjoni tal-għażil PLLA meta l-proporzjon tal-volum ta 'DCM/DMF kien 0.2.
Wang et al. uża għażil elettrostatiku differenzjali mdewweb biex jipprepara fibri PLA, u d-dijametru medju tal-fibri laħaq minimu ta '400 nm f'temperatura ta' għażil ta '260 grad, rata ta' fluss ta 'arja ta' 20 m3 / h, temperatura ta 'fluss ta' arja ta '100 grad, u distanza għażil ta '5.5 ċm. Barra minn hekk, Zhong Guo-cheng et al. uża l-aċidu polilattiku tat-tip D ta 'hydroxyl-capped (D PLA) bħala inizjatur makromolekulari biex jibda l-polimerizzazzjoni tal-ftuħ taċ-ċirku tas-sinsla tal-lactide L-propyl biex tipproduċi differenti Barra minn hekk, Zhong et al. uża PLA tat-tip D b'kappa idroksil bħala inizjatur makromolekulari biex jibda l-polimerizzazzjoni tal-ftuħ taċ-ċirku tal-korp ta 'L-propyl lactide biex jipprepara PLA diblock kubu lineari b'piżijiet molekulari medji ta' numru differenti, u pprepara fibri submicron permezz ta 'għażil elettrostatiku.
Ir-riżultati wrew li l-punti tat-tidwib tal-kristalli komposti kubi ffurmati kienu aktar minn 215 grad, u l-istabbiltà termali tjiebet u ġiet esibita toughness tajba. L-għażil elettrostatiku jista 'jirrealizza l-irfinar tal-materjali tal-fibra meta mqabbel mat-teknoloġija tal-għażil tradizzjonali, u l-formazzjoni ta' kristalli komposti kubi PLA tista 'tgħin biex ittejjeb il-proprjetajiet mekkaniċi tal-materjali tal-fibra.
4. Rimarki ta' konklużjoni
Fil-preżent, l-iffurmar u l-applikazzjoni ta 'fibri u prodotti PLA b'bażi bijoloġika fiċ-Ċina għadhom fl-istadju primarju. Id-dejta turi li sal-aħħar tal-2021, il-kapaċità tal-produzzjoni tal-PLA fiċ-Ċina hija ta 'madwar 452,000 t, u huwa mistenni li tilħaq 5 miljun t fl-2025.PLA, bħala tip ta' aħdar u ambjentalment materjal amikevoli, għandu l-potenzjal li jissostitwixxi l-materjali fibrużi tradizzjonali bbażati fuq il-pitrolju. L-analiżi u t-tqabbil tal-metodi eżistenti tal-iffurmar tal-fibra PLA bijobbażati u l-vantaġġi u l-iżvantaġġi tagħhom, ir-reazzjoni ta 'degradazzjoni tal-PLA jeħtieġ li tiġi solvuta fil-proċess tal-għażil tad-dewweb bi prospetti ta' industrijalizzazzjoni Fil- proċess ta 'tidwib għażil bi prospett ta' industrijalizzazzjoni, huwa meħtieġ li tissolva l-kontradizzjoni bejn is-sensittività tas-sħana u l-viskożità għolja tat-tidwib, u biex titwessa 'l-firxa tat-temperatura tal-ipproċessar tal-għażil tal-tidwib PLA.
Fl-istess ħin, bl-għajnuna tat-teknoloġija tar-riċiklaġġ tal-PLA biex tħaffef il-provvista stabbli tal-materja prima tal-fibra PLA fiċ-Ċina. Fl-istrateġija nazzjonali ta '"karbonju doppju" u politiki favorevoli oħra, jista' jkun mistenni li materjali u prodotti tal-fibra PLA b'bażi bijoloġika se jwasslu għall-iżvilupp ta 'leapfrog, fil-qasam tal-bijomediċina, filtrazzjoni u separazzjoni, ippakkjar u oqsma oħra juru tajjeb prospetti għall-applikazzjoni.