पीएलए फाइबर सामग्री एक नए प्रकार की जैव-आधारित बायोडिग्रेडेबल सामग्री है, पॉलिमर के मुख्य कच्चे माल के रूप में लैक्टिक एसिड, पर्याप्त और नवीकरणीय स्रोतों से कच्चे माल, मुख्य रूप से मक्का, कसावा और अन्य कच्चे माल का उपयोग पिघल कताई, इलेक्ट्रोस्टैटिक में किया जा सकता है कताई और प्रसंस्करण के अन्य तरीके। पीएलए फाइबर सामग्री अच्छी बायोकम्पैटिबिलिटी, नवीनीकरण में आसान और अन्य विशेषताओं के कारण होती है, जिससे बायोमेडिसिन, निस्पंदन और पृथक्करण, पैकेजिंग आदि के क्षेत्र में आवेदन की अच्छी संभावनाएं होती हैं। इसमें आवेदन की अच्छी संभावनाएं हैं। यह अध्ययन जैव-आधारित पीएलए फाइबर की तैयारी पर केंद्रित है।
1,पिघलना
मेल्ट स्पिनिंग विधि कच्चे माल के रूप में पॉलिमर को पिघलाने पर आधारित है, जिसे स्पिनरनेट के माध्यम से बाहर निकाला जाता है, और हवा में तेजी से संघनन द्वारा फाइबर में ठोस बनाया जाता है। पिघलने वाली कताई प्रक्रिया सरल है, फाइबर बनाने वाले पॉलिमर के लिए कताई तरल स्वयं पिघल जाती है, विलायक या संक्षेपण स्नान पुनर्प्राप्ति को स्पिन करने की आवश्यकता नहीं होती है, और फाइबर बनाने की प्रक्रिया गैस चरण में पूरी हो जाती है, घर्षण प्रतिरोध छोटा होता है, और इसका उपयोग उच्चतर किया जा सकता है कुंडल गति, उच्च उत्पादन क्षमता। हालाँकि, सभी फाइबर बनाने वाले पॉलिमर का उपयोग पिघल कर कताई द्वारा फाइबर तैयार करने के लिए नहीं किया जा सकता है, पिघल कताई द्वारा फाइबर तैयार करने की शर्तों में से एक: पॉलिमर पिघलने का तापमान इसके थर्मल अपघटन तापमान लगभग 30 डिग्री से कम होना चाहिए, अन्यथा यह कताई के लिए क्लासिक पिघल विधि का उपयोग करना कठिन है।
पीएलए पिघल कताई की उत्पादन प्रक्रिया पॉलीइथाइलीन टेरेफ्थेलेट पीईटी की कताई प्रक्रिया के समान है, जिसे उच्च गति कताई एक-चरण विधि और कताई-स्ट्रेचिंग दो-चरण विधि में विभाजित किया गया है। पिघलती कताई प्रक्रिया में, पीएलए क्षरण प्रतिक्रिया की गर्मी संवेदनशीलता और पिघल की उच्च चिपचिपाहट के बीच विरोधाभास होता है, जिसके परिणामस्वरूप पीएलए पिघल कताई प्रसंस्करण के लिए एक अत्यंत संकीर्ण तापमान सीमा होती है और मास्टरबैच में पानी की मात्रा को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है। पिघले हुए बाहर निकालना प्रक्रिया में हाइड्रोलिसिस और कार्बोनाइजेशन को रोकें। साथ ही, पीएलए की कम क्रिस्टलीकरण दर कम गर्मी विरूपण तापमान, भंगुर सामग्री, खराब कठोरता और लंबे समय तक चलने वाले चक्र की ओर ले जाती है। पीएलए मेल्ट स्पिनिंग के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए, पैन ज़ियाओडी एट अल। पाया गया कि कतरनी दर बढ़ाने, यानी कताई गति बढ़ाने से पीएलए पिघल की स्पष्ट चिपचिपाहट पर कम प्रभाव पड़ता है, और कताई प्रक्रिया को नियंत्रित करना आसान होता है।
ली एट अल. पिघले हुए कताई द्वारा पॉलीप्रोपाइलीन/पॉली (लैक्टिक एसिड) (पीपी/पीएलए) फाइबर तैयार किए गए और उनके गुणों की जांच की गई, और पाया गया कि पीपी के अतिरिक्त के साथ पीएलए की थर्मल स्थिरता में थोड़ी कमी आई थी, लेकिन क्रिस्टलीयता में सुधार हुआ था, और पीपी/पीएलए मिश्रित फाइबर के अभिविन्यास और यांत्रिक गुणों में सुधार किया गया।
क्लार्कसन एट अल. एक बल्किंग एजेंट के रूप में पॉली (एथिलीन ग्लाइकॉल) (पीईजी) का उपयोग करके निर्जल और विलायक मुक्त परिस्थितियों में पिघलकर कताई करके उच्च कठोरता वाले सेलूलोज़ नैनोफाइबर / पॉली (लैक्टिक एसिड) (सीएनएफ / पीएलए) मिश्रित फाइबर तैयार किए गए, और फाइबर के यांत्रिक गुण थे जब 1.3% के द्रव्यमान अंश के साथ सीएनएफ जोड़ा गया तो थर्मल स्ट्रेचिंग के बाद 600% की वृद्धि हुई।
2, समाधान कताई
घोल कताई को दो प्रकार की सूखी और गीली विधियों में विभाजित किया गया है। डाइक्लोरोमेथेन, ट्राइक्लोरोमेथेन या टोल्यूनि का उपयोग अक्सर पीएलए फाइबर स्पिनिंग स्टॉक समाधान, जैसे यांग एस एट अल की तैयारी के लिए सॉल्वैंट्स के रूप में किया जाता है। जिन्होंने डाइक्लोरोमेथेन (CH2Cl2), ट्राइक्लोरोमेथेन (CHCl3), N,N-डाइमिथाइलफॉर्मामाइड (DMF), और 1, {{5} डाइऑक्सेन ( डाइऑक्स)। -डाइऑक्सेन (DIOX) सॉल्वैंट्स। यह पाया गया कि 0.1% के द्रव्यमान अंश के साथ कार्बन नैनोट्यूब (सीएनटी) को जोड़ने से आइसो-पीएलएलए/पीडीएलए मिश्रणों के तटस्थ संरचना क्रिस्टल (एससी) के निर्माण को बढ़ावा मिल सकता है।
वाइड-एंगल एक्स-रे विवर्तन और अंतर स्कैनिंग गणना से पता चलता है कि PLLA/PDLA/CNT कंपोजिट में SC सामग्री को बढ़ाने के लिए सॉल्वैंट्स की क्षमता DMF, DIOX, CHCl3 और CH2Cl2 के अवरोही क्रम में है। विशेष रूप से, डीएमएफ में विशिष्ट एससी माइक्रोक्रिस्टल बनते हैं। इस अंतर को घुलनशीलता मापदंडों और विलायक वाष्प दबाव द्वारा समझाया जा सकता है। अध्ययन के परिणाम पीएलएलए/पीडीएलए/सीएनटी मिश्रणों की क्रिस्टलीय संरचना को विनियमित करने के लिए संभावित समाधान भी प्रदान करते हैं।
पीएलए फाइबर अनुसंधान तैयार करने के लिए समाधान कताई, पिघले-स्पून फाइबर के साथ, समाधान कताई के निम्नलिखित फायदे हैं: कताई प्रक्रिया में, नेटवर्क संरचना का बहुलक उलझाव कम होता है, जिससे प्राथमिक फिलामेंट में उच्च तन्यता गुण होते हैं; कताई का तापमान कम है, थर्मल गिरावट पिघले हुए रेशों की तुलना में कम है; फाइबर के यांत्रिक गुण अच्छे हैं, पिघल-स्पून फाइबर की ताकत अधिक है, लेकिन समाधान कताई में धीमी गति से कताई होती है, विलायक संदूषण और रीसाइक्लिंग समस्याओं की कताई प्रक्रिया होती है, लेकिन औद्योगिक उत्पादन अनुप्रयोग अधिक सीमित होते हैं। इसलिए, यह औद्योगिक उत्पादन अनुप्रयोगों में अधिक सीमित है।
3,इलेक्ट्रोस्टैटिक स्पिनिंग
इलेक्ट्रोस्टैटिक स्पिनिंग एक लागू विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत पॉलिमर समाधान या पिघल की कताई प्रक्रिया को संदर्भित करती है, और तैयार फाइबर नैनोस्केल (5 एनएम ~ 1000 एनएम) तक पहुंच सकते हैं, लेकिन कताई की स्थिति पर बड़ा प्रभाव पड़ने की संभावना है फाइबर आकृति विज्ञान और गुण। यिन ज़ुएबिंग एट अल। पीएलएलए समाधान की फिलामेंट बनाने की क्षमता, कताई उत्पादों की सूक्ष्म संरचना और निस्पंदन गुणों पर डाइक्लोरोमेथेन (डीसीएम), हेक्साफ्लोरोइसोप्रोपानोल (एचएफआईपी), और डाइमिथाइलफॉर्मामाइड (डीएमएफ) के प्रभावों की जांच की गई।
यह पाया गया कि डीसीएम/डीएमएफ का मिश्रित विलायक पीएलएलए समाधान के फिलामेंट निर्माण और जेट स्थिरता में प्रभावी ढंग से सुधार कर सकता है, फाइबर व्यास में काफी कमी आई है, और फाइबर के बीच मोटे और महीन क्रॉस की एक विशेष संरचना बनाई गई है, और सबसे अच्छा समग्र प्रदर्शन फाइबर झिल्ली PLLA स्पिनिंग समाधान से प्राप्त की गई थी जब DCM/DMF का आयतन अनुपात 0.2 था।
वांग एट अल. PLA फाइबर तैयार करने के लिए मेल्ट डिफरेंशियल इलेक्ट्रोस्टैटिक स्पिनिंग का उपयोग किया गया, और फाइबर का औसत व्यास 260 डिग्री के स्पिनिंग तापमान पर न्यूनतम 400 एनएम तक पहुंच गया, वायु प्रवाह प्रवाह दर 20 m3/h, वायु प्रवाह तापमान 100 डिग्री और a घूमने की दूरी 5.5 सेमी. इसके अलावा, झोंग गुओ-चेंग एट अल। अलग-अलग उत्पादन करने के लिए एल-प्रोपाइल लैक्टाइड बैकबोन के रिंग-ओपनिंग पोलीमराइजेशन को शुरू करने के लिए मैक्रोमोलेक्यूलर सर्जक के रूप में हाइड्रॉक्सिल-कैप्ड डी-टाइप पॉलीलैक्टिक एसिड (डी पीएलए) का उपयोग किया जाता है, इसके अलावा, झोंग एट अल। अलग-अलग संख्या-औसत आणविक भार के साथ रैखिक क्यूबिक डाइब्लॉक पीएलए तैयार करने के लिए एल-प्रोपाइल लैक्टाइड बॉडी के रिंग-ओपनिंग पोलीमराइजेशन को शुरू करने के लिए मैक्रोमोलेक्यूलर सर्जक के रूप में हाइड्रॉक्सिल-कैप्ड डी-टाइप पीएलए का उपयोग किया गया और इलेक्ट्रोस्टैटिक स्पिनिंग के माध्यम से सबमाइक्रोन फाइबर तैयार किया गया।
परिणामों से पता चला कि गठित घन मिश्रित क्रिस्टल का पिघलने बिंदु 215 डिग्री से अधिक था, और थर्मल स्थिरता में सुधार हुआ था और अच्छी कठोरता प्रदर्शित हुई थी। इलेक्ट्रोस्टैटिक कताई पारंपरिक कताई तकनीक की तुलना में फाइबर सामग्री के शोधन का एहसास कर सकती है, और पीएलए क्यूबिक मिश्रित क्रिस्टल का गठन फाइबर सामग्री के यांत्रिक गुणों को बेहतर बनाने में मदद कर सकता है।
4. समापन टिप्पणियाँ
वर्तमान में, चीन में जैव-आधारित पीएलए फाइबर और उत्पादों का निर्माण और अनुप्रयोग अभी भी प्राथमिक चरण में है। आंकड़ों से पता चलता है कि 2021 के अंत तक, चीन में PLA की उत्पादन क्षमता लगभग 452,{3}} t है, और उम्मीद है कि 2025 में यह 5 मिलियन t तक पहुंच जाएगी। PLA, एक प्रकार की हरित और पर्यावरण की दृष्टि से अनुकूल सामग्री, पारंपरिक पेट्रोलियम-आधारित रेशेदार सामग्रियों को प्रतिस्थापित करने की क्षमता रखती है। मौजूदा बायोबेस्ड पीएलए फाइबर बनाने के तरीकों और उनके फायदे और नुकसान का विश्लेषण और तुलना करते हुए, औद्योगिकीकरण की संभावनाओं के साथ पिघल कताई प्रक्रिया में पीएलए गिरावट प्रतिक्रिया को हल करने की आवश्यकता है। औद्योगीकरण की संभावना के साथ पिघल स्पिनिंग की प्रक्रिया, गर्मी संवेदनशीलता और पिघल की उच्च चिपचिपाहट के बीच विरोधाभास को हल करना और पीएलए पिघल स्पिनिंग की प्रसंस्करण तापमान सीमा को व्यापक बनाना आवश्यक है।
साथ ही, चीन में पीएलए फाइबर कच्चे माल की स्थिर आपूर्ति में तेजी लाने के लिए पीएलए रीसाइक्लिंग तकनीक की मदद से। राष्ट्रीय "डबल कार्बन" रणनीति और अन्य अनुकूल नीतियों में, यह उम्मीद की जा सकती है कि जैव-आधारित पीएलए फाइबर सामग्री और उत्पाद बायोमेडिसिन, निस्पंदन और पृथक्करण, पैकेजिंग और अन्य क्षेत्रों में छलांग लगाने के विकास की शुरुआत करेंगे। आवेदन की संभावनाएँ.