PLA 섬유 재료는 새로운 유형의 바이오 기반 생분해성 재료로 젖산을 폴리머의 주요 원료 중합으로 사용하며, 충분하고 재생 가능한 소스, 주로 옥수수, 카사바 및 기타 원료의 원료는 용융 방사, 정전기에 사용할 수 있습니다. 방적 및 기타 가공 방법. PLA 섬유 소재는 생체 적합성이 좋고 재생 및 기타 특성이 쉽게 저하되므로 생물 의학, 여과 및 분리, 포장 등 분야에 응용할 수 있는 좋은 전망을 가지고 있습니다. 그것은 좋은 응용 전망을 가지고 있습니다. 본 연구는 바이오 기반 PLA 섬유의 제조에 중점을 두고 있습니다.
1, 용융 방사
용융방사법은 고분자 용융물을 원료로 하여 방사구금을 통해 압출된 후 공기중에서 급속 응축되어 섬유화되는 방법이다. 용융 방사 공정은 간단하고 섬유 형성 중합체 용융물 자체에 대한 방사 액체이며 방사 용제 또는 응축욕 회수가 필요하지 않으며 섬유 형성 공정은 기상에서 완료되며 마찰 저항이 작고 더 높은 용도로 사용할 수 있습니다. 코일 속도, 높은 생산 효율. 그러나 모든 섬유 형성 폴리머가 용융 방사에 의해 섬유를 제조하는 데 사용될 수 있는 것은 아닙니다. 이는 용융 방사에 의한 섬유 제조 조건 중 하나입니다. 폴리머 용융 온도는 열 분해 온도인 약 30도보다 낮아야 합니다. 그렇지 않으면 방사에 고전적인 용융 방법을 사용하는 것은 어렵습니다.
PLA 용융방사의 생산공정은 폴리에틸렌테레프탈레이트 PET의 방사공정과 유사하며 고속방사 1단계 방식과 방사-연신 2단계 방식으로 구분된다. 용융 방사 공정에서는 PLA 분해 반응의 열 민감성과 용융물의 높은 점도 사이에 모순이 있어 PLA 용융 방사 공정의 온도 범위가 극히 좁아지고 마스터 배치의 수분 함량을 제어해야 합니다. 용융 압출 공정에서 가수분해 및 탄화를 방지합니다. 동시에 PLA의 낮은 결정화 속도는 낮은 열 변형 온도, 취성 재료, 열악한 인성 및 긴 성형 주기로 이어집니다. PLA 용융 방사의 성능을 향상시키기 위해 Pan Xiaodi et al. 전단 속도를 높이는 것, 즉 방사 속도를 높이는 것은 PLA 용융물의 겉보기 점도에 영향을 덜 미치고 방사 공정을 제어하기가 더 쉽다는 것을 발견했습니다.
Li et al. 용융방사를 통해 폴리프로필렌/폴리유산(PP/PLA) 섬유를 제조하고 그 특성을 조사한 결과, PP 첨가에 따라 PLA의 열안정성은 약간 감소하나 결정성은 향상되는 것을 확인하였고, PP/PLA 혼방섬유의 배향성 및 기계적 성질이 향상되었습니다.
CLARKSONet al. 폴리(에틸렌 글리콜)(PEG)을 벌킹제로 사용하여 무수 및 무용매 조건에서 용융방사하여 고강성 셀룰로오스 나노섬유/폴리(락트산)(CNF/PLA) 복합섬유를 제조하고 섬유의 기계적 특성을 조사하였다. 질량 분율 1.3%의 CNF를 첨가한 경우 열 연신 후 600% 증가했습니다.
2, 솔루션 스피닝
용액 방사는 용액 건식과 습식 방법으로 구분됩니다. 디클로로메탄, 트리클로로메탄 또는 톨루엔은 YANG S et al.과 같은 PLA 섬유 방사 원액 제조를 위한 용매로 자주 사용됩니다. 디클로로메탄(CH2Cl2), 트리클로로메탄(CHCl3), N,N-디메틸포름아미드(DMF) 및 1,{5}}디옥산과 같은 용매 존재 하에서 용액 주조 고분자량 PLA/CNT 복합재의 결정화를 연구한 사람( 다이옥스). - 디옥산(DIOX) 용매. 질량 분율이 0.1%인 탄소 나노튜브(CNT)를 첨가하면 iso-PLLA/PDLA 블렌드의 중성 형태 결정(SC) 형성을 촉진할 수 있는 것으로 밝혀졌습니다.
광각 X-선 회절 및 시차 주사 계산은 PLLA/PDLA/CNT 복합재에서 SC 함량을 증가시키는 용매의 능력이 DMF, DIOX, CHCl3 및 CH2Cl2의 내림차순임을 보여줍니다. 특히, DMF에서는 독특한 SC 미세결정이 형성됩니다. 이 차이는 용해도 매개변수와 용매 증기압으로 설명할 수 있습니다. 연구 결과는 또한 PLLA/PDLA/CNT 혼합물의 결정질 구성을 조절하기 위한 가능한 솔루션을 제공합니다.
용융 방사 섬유를 사용하여 PLA 섬유 연구를 덜 수행하기 위한 용액 방사는 다음과 같은 장점이 있습니다. 방사 공정에서 네트워크 구조의 폴리머 얽힘이 적어서 1차 필라멘트가 높은 인장 특성을 갖습니다. 방사 온도가 낮고 열 분해가 용융 방사 섬유보다 낮습니다. 섬유의 기계적 성질이 좋고 용융 방사 섬유의 강도가 높지만 용액 방사는 방사 속도가 느리고 방사 공정의 용제 오염 및 재활용 문제가 있지만 산업 생산 응용이 더 제한적입니다. 따라서 산업 생산 응용 분야에서는 더욱 제한적입니다.
3, 정전기 회전
정전기 방사는 인가된 전기장의 작용에 따라 고분자 용액 또는 용융물의 방사 과정을 말하며, 제조된 섬유는 나노 규모(5nm~1000nm)에 도달할 수 있지만 방사 조건은 섬유질에 큰 영향을 미치는 경향이 있습니다. 섬유 형태 및 특성. Yin Xuebing et al. 는 디클로로메탄(DCM), 헥사플루오로이소프로판올(HFIP) 및 디메틸포름아미드(DMF)가 PLLA 용액의 필라멘트 형성 능력, 방사 제품의 미세 구조 및 여과 특성에 미치는 영향을 조사했습니다.
DCM/DMF의 혼합용매는 PLLA 용액의 필라멘트 형성 및 제트 안정성을 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 섬유 직경이 크게 감소하고 섬유 사이에 거칠고 미세한 크로스의 특수한 구조가 형성되어 전반적인 성능이 가장 좋은 것으로 나타났습니다. DCM/DMF의 부피비가 0.2일 때 PLLA 방사액으로부터 섬유막을 얻었다.
왕 외. PLA 섬유를 제조하기 위해 용융 시차 정전 방사를 사용했으며, 방사 온도 260도, 공기 흐름 속도 20m3/h, 공기 흐름 온도 100도에서 섬유의 평균 직경이 최소 400nm에 도달했으며, 회전거리 5.5cm. 또한 Zhong Guo-cheng et al. 다른 생산을 위해 L-프로필 락타이드 백본의 개환 중합을 개시하기 위해 거대분자 개시제로 하이드록실 캡핑된 D형 폴리락트산(D PLA)을 사용했습니다. 또한 Zhong et al. 는 고분자 개시제로 하이드록실 캡핑된 D형 PLA를 사용하여 L-프로필 락타이드체의 개환 중합을 개시하여 서로 다른 수평균 분자량을 갖는 선형 입방체 이중 블록 PLA를 제조하고 정전기 방사를 통해 서브미크론 섬유를 제조했습니다.
그 결과, 형성된 입방형 복합결정의 융점은 215도 이상으로 열안정성이 향상되고 양호한 인성을 나타내는 것으로 나타났다. 정전기 방사는 기존 방사 기술에 비해 섬유 재료의 정교함을 실현할 수 있으며 PLA 입방 복합 결정의 형성은 섬유 재료의 기계적 특성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.
4. 결론
현재 중국에서 바이오 기반 PLA 섬유 및 제품의 형성 및 응용은 아직 초기 단계에 있습니다. 데이터에 따르면 2021년 말까지 중국 PLA의 생산 능력은 약 452,000 t이며, 2025년에는 500만 톤에 도달할 것으로 예상됩니다. PLA는 일종의 녹색 및 환경 친화적인 제품입니다. 친환경 소재는 전통적인 석유 기반 섬유 소재를 대체할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 기존 바이오 기반 PLA 섬유 형성 방법과 그 장단점을 분석하고 비교하면 산업화 전망이 있는 용융 방사 공정에서 PLA 분해 반응을 해결해야 한다. 산업화 전망이 있는 용융방사 공정에서는 열 민감성과 용융물의 고점도 사이의 모순을 해결하고 PLA 용융방사의 가공 온도 범위를 넓힐 필요가 있습니다.
동시에 PLA 재활용 기술의 도움으로 중국 내 PLA 섬유 원료의 안정적인 공급을 가속화합니다. 국가의 "이중 탄소" 전략 및 기타 유리한 정책에서 바이오 기반 PLA 섬유 재료 및 제품은 생물 의학, 여과 및 분리, 포장 및 기타 분야에서 비약적인 발전을 가져올 것으로 예상됩니다. 신청 전망.