Kwas polimlekowy jest materiałem biodegradowalnym i jednym z obiecujących materiałów włóknistych XXI wieku.Kwas polimlekowy (PLA)Kwas mlekowy nie występuje w naturze i wymaga sztucznej syntezy. Surowiec, kwas mlekowy, jest fermentowany z upraw takich jak pszenica, buraki cukrowe, maniok, kukurydza oraz nawozów organicznych. Włókna kwasu polimlekowego, znane również jako włókna kukurydziane, można uzyskać przez przędzenie.
Rozwój włókien kwasu polimlekowego
Kwas mlekowy znajduje się w jogurcie. Później naukowcy odkryli, że kwas wytwarzany podczas ruchów mięśni u zwierząt i ludzi to właśnie kwas mlekowy. Wynalazek firmy DuPont Corporation (wynalazcy nylonu) był pierwszym, w którym wykorzystano polimery kwasu mlekowego do wytwarzania materiałów polimerowych kwasu polimlekowego w laboratorium.
Badania i rozwój włókien kwasu polimlekowego mają ponad półwieczną historię. Cyanamid, amerykańska firma, opracowała wchłanialne szwy z kwasu polimlekowego w latach 60. XX wieku. W 1989 roku japońska firma Zhong Fang i Shimadzu Manufacturing Institute nawiązały współpracę w celu opracowania czystego przędzonego włókna kwasu polimlekowego (LactonTM) i jego mieszanki z włóknami naturalnymi (Corn FiberTM), które zostało zaprezentowane na Zimowych Igrzyskach Olimpijskich w Nagano w 1998 roku; japońska firma Unijica Corporation opracowała włókninę z kwasu polimlekowego i włókninę typu spunbond (TerramacTM) w 2000 roku. Cargill Dow Polymers (CDP) w Stanach Zjednoczonych (obecnie NatureWorks) wprowadziła na rynek serię produktów (IngeoTM) obejmującą żywice, włókna i folie z kwasu polimlekowego w 2003 roku i udzieliła licencji firmie Trevira w Niemczech na produkcję serii włóknin IngeoTM do zastosowań w takich dziedzinach jak motoryzacja, tekstylia domowe i higiena.
Proces i zastosowanie włókien kwasu polimlekowego
Obecnie popularne włókniny PLA są wytwarzane z wysokiej czystości optycznej kwasu L-polimlekowego (PLLA) jako surowca, wykorzystując jego wysoką krystaliczność i orientację, oraz przygotowywane w różnych procesach przędzenia (przędzenie ze stopu, przędzenie na mokro, przędzenie na sucho, przędzenie na mokro na sucho, przędzenie elektrostatyczne itp.). Spośród nich, włókna kwasu polimlekowego przędzone ze stopu (włókna długie, włókna krótkie) mogą być stosowane w branży odzieżowej, tekstyliach domowych itp. Sprzęt i proces produkcyjny są podobne do poliestru, charakteryzując się dobrą przędzalnością i umiarkowaną wydajnością. Po odpowiedniej modyfikacji włókna kwasu polimlekowego mogą osiągnąć doskonałe właściwości trudnopalne (samogasnące) i naturalne właściwości antybakteryjne. Jednak włókna PLA przędzone ze stopu nadal mają potencjał poprawy pod względem wytrzymałości mechanicznej, stabilności wymiarowej w wysokiej temperaturze, sprężystości i odporności na starzenie.
Przędzenie na mokro, przędzenie na sucho, przędzenie na mokro na sucho oraz elektroprzędzenie włókien kwasu polimlekowego (membrany) są wykorzystywane głównie w biomedycynie. Do reprezentatywnych produktów należą: wysoce wytrzymałe szwy wchłanialne, nośniki leków, membrany antyadhezyjne, sztuczna skóra, rusztowania do inżynierii tkankowej itp.
Wraz ze wzrostem popytu na jednorazowe materiały włókninowe w medycynie, sanitariach, filtracji, dekoracji i innych dziedzinach, materiały włókninowe na bazie kwasu polimlekowego stały się jednym z gorących tematów badań i rozwoju.
W latach 90. XX wieku Uniwersytet Tennessee w Stanach Zjednoczonych po raz pierwszy badał włókniny typu spunbond z poli(kwasu mlekowego) i meltblown. Japońska firma Zhongfang opracowała następnie włókniny typu spunbond z poli(kwasu mlekowego) do zastosowań rolniczych, a francuska firma Fibreweb opracowała włókniny typu spunbond z poli(kwasu mlekowego), meltblown oraz wielowarstwowe struktury kompozytowe (Deposita™). Warstwa włókniny typu spunbond zapewnia głównie wsparcie mechaniczne, podczas gdy warstwa włókniny typu meltblown i warstwa włókniny typu spunbond wspólnie zapewniają właściwości barierowe, adsorpcyjne, filtracyjne i izolacyjne.
Krajowy Uniwersytet Tongji, Shanghai Tongjieliang Biomaterials Co., Ltd., Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. i inne jednostki z powodzeniem opracowały materiały włókninowe, takie jak przędzona wiskoza, przędzone, walcowane na gorąco, gorące powietrze itp. w celu rozwoju włókien kompozytowych do włóknin i produktów włókninowych, które są wykorzystywane do produkcji jednorazowych produktów sanitarnych, takich jak podpaski i pieluchy higieniczne, a także maseczek na twarz, torebek herbaty, materiałów filtrujących powietrze i wodę oraz innych produktów.
Włókno kwasu polimlekowego jest szeroko promowane i stosowane we wnętrzach samochodów, paczkach papierosów i innych obszarach ze względu na jego naturalne pochodzenie, biodegradowalność i przyjazność dla środowiska.
Charakterystyka włókien kwasu polimlekowego
Jedną z wysoko cenionych zalet włókien kwasu polimlekowego jest ich zdolność do biodegradacji, czyli wchłaniania przez organizm. W standardowych warunkach kompostowania biodegradowalność musi być mierzona, a produktami degradacji są woda i dwutlenek węgla. Konwencjonalne włókna kwasu polimlekowego hydrolizują powoli, a nawet trudno je wykryć w normalnym użytkowaniu lub w większości naturalnych środowisk. Na przykład, zakopane w naturalnej glebie przez rok, zasadniczo nie ulegają degradacji, ale w normalnych warunkach kompostowania w temperaturze pokojowej degradacja trwa około tygodnia.
Degradacja i absorpcja włókien kwasu polimlekowego in vivo w dużym stopniu zależą od ich krystaliczności. Symulacyjne eksperymenty degradacji in vitro wykazały, że włókna kwasu polimlekowego o wysokiej krystaliczności zachowują swój kształt i wytrzymałość na poziomie prawie 80% po 5,3 roku, a ich pełna degradacja może trwać 40–50 lat.
Innowacja i ekspansja włókien kwasu polimlekowego
Jako odmiana włókien chemicznych, rozwijana i produkowana od ponad pół wieku, rzeczywiste wykorzystanie włókna kwasu polimlekowego wciąż stanowi mniej niż jedną tysięczną zużycia włókna poliestrowego. Chociaż czynnik kosztowy jest najważniejszy, nie można ignorować jego wydajności. Modyfikacja jest sposobem na uzyskanie włókien kwasu polimlekowego.
Chiny są głównym producentem i konsumentem włókien chemicznych, a w ostatnich latach badania nad modyfikowanymi włóknami kwasu polimlekowego stały się priorytetem. Włókna kwasu polimlekowego można mieszać z tradycyjnymi, naturalnymi włóknami „bawełny, lnu i wełny”, aby uzyskać tkaniny tkane i dziane maszynowo o uzupełniających właściwościach, a także z innymi włóknami chemicznymi, takimi jak spandex i PTT, aby uzyskać tkaniny przyjazne dla skóry, oddychające i odprowadzające wilgoć. Włókna te są promowane w branży tkanin bieliźnianych.
Dongguan Liansheng Włóknina Co., Ltd., producent materiałów włókninowych i tkanin nietkanych, jest godny Państwa zaufania!
Czas publikacji: 11-06-2024