Aké sú teda vlastnosti bio-chemických vlákien?
Suroviny sú v prvom rade vedľajšie-produkty rastlín a zvierat, ktoré sú obnoviteľné a môžu dosiahnuť trvalo udržateľný rozvoj.
Secondly, bio-based chemical fibers have a lower carbon footprint: compared with traditional petroleum-based fibers, the carbon atoms contained in bio-based chemical fibers are all or part of biomass. In the case of biomass, plants absorb CO₂ from the earth's atmosphere and synthesize new natural molecules containing carbon through photosynthesis. It does not generate additional carbon emissions in the whole life cycle, whether through biodegradation in the environment or combustion into CO₂. Therefore, bio-based chemical fibers have the characteristics of overall carbon emission reduction or no carbon emission increase.
Po tretie, väčšina bio{0}}chemických vlákien môže vykazovať vynikajúcu biologickú odbúrateľnosť a biokompatibilitu: v závislosti od špecifickej chemickej štruktúry sa niektoré bio{1}}chemické vlákna môžu rozložiť v komposte, prírodnom prostredí a organizmoch a majú dobrú biokompatibilitu, ktorá sa dá použiť v biomedicínskych oblastiach.
Aký je vzťah medzi biosyntetickými vláknami a biodegradovateľnými vláknami?
In recent years, the development of biodegradable plastics and fiber products has become particularly important as the global environmental pollution caused by the difficult degradation of traditional plastics and fiber products in the natural environment and the increasingly serious pollution problem of microplastics. In particular, the gradual implementation of the "ban on plastic" in various countries will prohibit the use of some products that have the potential to cause microplastic pollution. However, biodegradable chemical fiber mainly refers to its raw material containing renewable plant biomass or animal biomass components, while biodegradable fiber can be derived from biological base or petroleum base.
Therefore, biosynthetic fiber ≠ biodegradable fiber
● Petroleum based, non-biodegradable fibers (Quadrant II):
Traditional petroleum{{0}}based chemical fibers such as polyester, polyamide, polypropylene and spandex are all in this quadrant. These fibers have high melting point, high crystallinity, regular molecular structure, excellent mechanical properties, and have good hydrolysis resistance and chemical corrosion resistance, so degradation in the natural environment is very slow. For example, in the natural environment, polyolefin can be degraded by thermal oxygen when exposed to sunlight, but the degradation rate is very low. Low density polyzene (LDPE) is considered non-biodegradable because it degrades to CO₂ at a rate of only 0.35 percent in 2.5 years.
● Bio-based, biodegradable fibers (quadrant I):
Všetky bio{0}}primárne vlákna (prírodné vlákna) a bio{1}}regenerované chemické vlákna si zachovávajú polysacharidovú alebo proteínovú štruktúru prírodnej biomasy, takže ich vláknité produkty majú úplnú biologickú odbúrateľnosť podobnú biomase. Avšak syntetické vlákna na bio{2}} báze, ako je kyselina polymliečna (PLA) a polykaprolaktón (PCL), majú dobrú biologickú odbúrateľnosť v dôsledku straty hmoty, mechanickej degradácie a mineralizácie na malé molekuly, ako je oxid uhličitý a voda v komposte a roztoky na degradáciu neutrálnych enzýmov. Z hľadiska analýzy životného cyklu je tento druh vlákna najekologickejším a najekologickejším vláknitým materiálom.
● Bio-based but non-biodegradable fibers (Quadrant IV):
Biodegradácia polymérnych materiálov je zložitý proces, ktorý úzko súvisí s chemickou štruktúrou a vlastnosťami samotných materiálov. Hoci niektoré chemické vláknité materiály majú biologické vlastnosti, je ťažké ich degradovať kvôli ich vysokej kryštalinite a vynikajúcim tepelným vlastnostiam. Napríklad:
(1) Biologické vlákno PTT (poly(propylénglykoltereftalát):
Dialkoholový monomér používaný v biologických PTT polyesteroch je biologický 1,3-propándiol (PDO). CHOP možno vyrobiť z obilia pomocou biologických metód. Pripravené ďalšie využitie metódy priamej esterifikácie (s kyselinou p-benzénkarboxylovou a PDO priamou reakciou) alebo metódy transesterifikácie (=metylester kyseliny tereftalovej a reakcia transesterifikácie PDO). PTT vlákno má lepšiu pružnosť, nižší modul v ťahu a vyššiu ťažnosť pri pretrhnutí ako iné polyesterové vlákna. Má dobré farbiace vlastnosti. Ramenné záhyby a mäkký dotyk. Ide o nový typ bio-vlákna s medzinárodným vedúcim postavením v Číne v posledných rokoch. Avšak polyester PTT na biologickej báze je podobný polyesteru a nemá biologickú odbúrateľnosť. Jeho ekologická výhoda spočíva v tom, že dokáže efektívne znížiť uhlíkovú stopu produktu, no po odpade je ťažké produkt degradovať cez prírodné prostredie.
(2) Vlákno PEF (polyetylén furán dikarboxylát):
Podobne ako polyester PTT na bio{0}} báze sa polyester PEF pripravuje z dikarboxylového monoméru na -biologickej báze, tj z bio-furánu-2, 5- dikarboxylovej kyseliny a etylénglykolu. Kyselina furándimravčia sa môže pripraviť z prírodnej biomasy, ako je škrob alebo celulóza, biologickou fermentáciou alebo chemickými metódami. PEF vlákno je podobné PET vláknu v bode topenia a teplote skleného prechodu. Hoci sa uvádza, že PEF má určitú biologickú odbúrateľnosť, rýchlosť jeho biodegradácie je relatívne nízka. Podľa súčasných štandardov biodegradovateľného kompostovania nie je PEF vlákno biologicky odbúrateľné. Do tejto kategórie patria aj iné biovláknité materiály, ako je nylon 56 a vlákna PDT na bio báze.
Biodegradovateľné polymérne materiály a vlákna na báze ropy (II. kvadrant):
Ako bolo uvedené vyššie, biodegradácia polymérnych materiálov je pomerne zložitý proces, ktorý úzko súvisí s chemickou štruktúrou a vlastnosťami samotných materiálov. Aj keď niektoré chemické vláknité materiály sú odvodené hlavne z ropy, vykazujú dobrú biodegradačnú výkonnosť vďaka svojej flexibilnej štruktúre molekulového reťazca, hydrolýze esterových väzieb a mikrobiálnej alebo enzymatickej degradácii. Napríklad:
Príprava PGA (polyacetátalkohol) dôležitej zlúčeniny - dimetyloxalát (DMO), pripravuje sa z uhlia ako suroviny, hydrogenáciou, hydrolýzou, polymerizáciou. Hoci sa PGA vyrába z uhlia, má dobrú biologickú odbúrateľnosť a môže sa úplne rozložiť do 1-3 mesiacov. Produkty degradácie sú voda a oxid uhličitý, ktoré sú úplne ne-toxické a neškodné. PGA sa často používa na vstrebateľné chirurgické stehy s vysokou biologickou odbúrateľnosťou a biokompatibilitou. PGLA (poly (etylén laktid)) sa pripravuje kopolymerizáciou 9 etyllaktidu (PGA) a 1 laktidu (PLA) v určitom pomere. Ak je laktid pripravený biologickou metódou, PGLA sa môže nazývať bio-based a biodegradable vlákno. PGLA má vysokú pevnosť v ťahu, dobrú biokompatibilitu a biologickú odbúrateľnosť a bežne sa používa aj v absorbovateľných chirurgických šijacích materiáloch.
Zdroj:https://mp.weixin.qq.com/s/hY3G8X05Daktu6K5j8sJ6w
China Fibers Fashion