Полілактична кислота — це біорозкладний матеріал та один із перспективних волокнистих матеріалів у 21 столітті.Полілактична кислота (PLA)не існує в природі та потребує штучного синтезу. Сировина – молочна кислота – ферментується з таких культур, як пшениця, цукровий буряк, маніок, кукурудза, та органічних добрив. Волокна полімолочної кислоти, також відомі як кукурудзяні волокна, можна отримати шляхом прядіння.
Розробка волокон полімолочної кислоти
Молочна кислота міститься в йогурті. Пізніше вчені виявили, що кислота, що виробляється рухами м'язів у тварин і людей, є молочною кислотою. Винахід корпорації DuPont (винахідника нейлону) був першим, у якому полімери молочної кислоти були використані для отримання полімерних матеріалів полімолочної кислоти в лабораторії.
Дослідження та розробка волокон полімолочної кислоти має історію понад півстоліття. Американська компанія Cyanamid розробила розсмоктувальні нитки на основі полімолочної кислоти у 1960-х роках. У 1989 році японська компанія Zhong Fang та Виробничий інститут Shimadzu співпрацювали для розробки чистого пряденого волокна полімолочної кислоти (Lacton™) та його суміші з натуральними волокнами (Corn Fiber™), яка була представлена на Зимових Олімпійських іграх у Нагано 1998 року; японська корпорація Unijica розробила філамент полімолочної кислоти та нетканий матеріал спанбонд (Terramac™) у 2000 році. Cargill Dow Polymers (CDP) у Сполучених Штатах (тепер NatureWorks) випустила серію продуктів (Ingeo™), що охоплюють смоли, волокна та плівки полімолочної кислоти, у 2003 році та ліцензувала Trevira в Німеччині на виробництво серії нетканих матеріалів Ingeo™ для використання в таких галузях, як автомобілі, домашній текстиль та гігієна.
Процес та застосування волокон полімолочної кислоти
Наразі основні неткані матеріали PLA виготовляються з високооптичної чистоти L-полімолочної кислоти (PLLA) як сировини, використовуючи її високі характеристики кристалічності та орієнтації, та отримують за допомогою різних процесів прядіння (прядіння з розплаву, мокре прядіння, сухе прядіння, сухе мокре прядіння, електростатичне прядіння тощо). Серед них волокна полімолочної кислоти, отримані методом прядіння з розплаву (довгі волокна, короткі волокна), можуть використовуватися у виробництві одягу, домашнього текстилю тощо. Виробниче обладнання та процес подібні до поліестеру, з хорошою прядивістю та помірними характеристиками. Після відповідної модифікації волокна полімолочної кислоти можуть досягти чудових вогнестійких (самозагасаючих) та природних антибактеріальних властивостей. Однак, волокно PLA, отримане методом прядіння з розплаву, все ще має потенціал для покращення механічної міцності, стабільності розмірів за високих температур, еластичності та стійкості до старіння.
Мокре прядіння, сухе прядіння, сухе мокре прядіння та електроформування волокон полімолочної кислоти (мембран) в основному використовуються в біомедичній галузі. Репрезентативними продуктами є високоміцні розсмоктувані шовні матеріали, носії лікарських засобів, антиадгезійні мембрани, штучна шкіра, каркаси для тканинної інженерії тощо.
Зі зростанням попиту на одноразові неткані матеріали в медичній, санітарній, фільтраційній, декоративній та інших галузях, неткані матеріали з полілактидної кислоти також стали однією з гарячих точок досліджень та розробок.
У 1990-х роках Університет Теннессі в США вперше досліджував неткані матеріали, отримані методом спанбонд з полімолочної кислоти та методом роздування з розплаву. Японська компанія Zhongfang згодом розробила неткані матеріали, отримані методом спанбонд з полімолочної кислоти, для сільськогосподарського застосування, а французька компанія Fibreweb розробила неткані матеріали, отримані методом спанбонд з полімолочної кислоти, методом роздування з розплаву, та багатошарові композитні структури (DepositaTM). Серед них шар нетканого матеріалу, отриманого методом спанбонд, забезпечує переважно механічну опору, тоді як шар нетканого матеріалу, отриманого методом роздування з розплаву, та шар нетканого матеріалу, отриманого методом спанбонд, разом забезпечують бар'єрні, адсорбційні, фільтраційні та ізоляційні ефекти.
Університет Внутрішнього Тунцзі, Шанхайська компанія біоматеріалів Тунцзелянг, Лтд., Хентянь Чанцзян біоматеріалів та інші підрозділи успішно розробили неткані матеріали, такі як віскоза, спанлейс, гарячекатані, гаряче повітряні тощо, у розробці композитних волокон для нетканих матеріалів та нетканих виробів, які використовуються для одноразових санітарних виробів, таких як гігієнічні прокладки та підгузки, а також маски для обличчя, чайні пакетики, матеріали для фільтрації повітря та води та інші продукти.
Полілактидне волокно широко використовується в інтер'єрах автомобілів, пачках сигарет та інших сферах завдяки своєму природному походженню, біорозкладності та екологічності.
Характеристики волокон полімолочної кислоти
Однією з високо оцінених переваг волокон полімолочної кислоти є їхня здатність до біорозкладу або поглинання в організмі. За стандартних умов компостування біорозкладність необхідно вимірювати, а продуктами розкладу є вода та вуглекислий газ. Звичайні волокна полімолочної кислоти гідролізуються повільно або навіть важко виявити за звичайного використання або в більшості природних середовищ. Наприклад, якщо їх закопати в природний ґрунт на рік, вони практично не розкладаються, але за нормальних температурних умов компостування вони розкладаються приблизно протягом тижня.
Деградація та поглинання волокон полімолочної кислоти in vivo значною мірою залежать від їхньої кристалічності. Моделювання експериментів з деградації in vitro показало, що волокна полімолочної кислоти з високою кристалічністю все ще зберігають свою форму та майже 80% міцності через 5,3 роки, і для повної деградації може знадобитися 40-50 років.
Інновації та розширення виробництва полімолочних кислот
Оскільки полілактичне волокно розробляється та виробляється вже понад півстоліття, його фактичне використання все ще становить менше однієї тисячної частки поліефірного волокна. Хоча вартість є першочерговим фактором, його експлуатаційні характеристики не можна ігнорувати. Модифікація – це спосіб розробки полілактичного волокна.
Китай є основним виробником і споживачем хімічних волокон, і в останні роки дослідженням модифікованих волокон полімолочної кислоти надано пріоритет. Волокна полімолочної кислоти можна змішувати з традиційними натуральними «бавовною, льоном та вовною» для виготовлення машинно-тканих та трикотажних тканин з додатковими характеристиками, а також з іншими хімічними волокнами, такими як спандекс та політілатексат, для створення тканин, що забезпечують приємний для шкіри, повітропроникний та вологовідвідний ефект. Вони були просуваються в галузі тканин для білизни.
Dongguan Liansheng Nonwoven Fabric Co., Ltd., виробник нетканих матеріалів та флізелінових полотен, гідний вашої довіри!
Час публікації: 11 червня 2024 р.