生物降解纤维制备技术,以满足工业要求,通过外-核心融-线
Jin Yoo1, Ga Hee Kim2, Jun-Yeop Shim3
1Division of Chemical Engineering and Bioengineering, Kangwon National University, Chuncheon 24341, Gangwon-do, Republic of Korea.
Polymers
|February 26, 2025
概括
研究人员从聚烯 (PP) 和热塑性粉 (TPS) 混合物中开发出可生物降解的纤维. 这些新型纤维具有出色的机械性能和增强的生物降解性,为可持续的塑料替代品铺平了道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 可持续化学 可持续化学
背景情况:
- 可生物降解的聚合物对于可持续的塑料生命周期和实现碳中和社会的发展至关重要.
- 将石油基聚合物与生物基材料混合为提高可持续性提供了一个有希望的途径.
- 解决疏水性和疏水性聚合物的不混合性是开发有效的聚合物混合物的关键.
研究的目的:
- 使用聚烯 (PP) 和热塑性粉 (TPS) 混合物开发具有优良机械性能的可生物降解纤维.
- 通过水友性修饰和主批处理方法克服PP和TPS之间固有的不可混合性.
- 为了提高生物降解性,同时保持结构完整性,使用外核心纤维配置.
主要方法:
- 在PP和TPS混合物中进行水友性改造和主批量制备.
- 造试验,以评估可造性和可加工性.
- 在外中使用可生物降解促进剂 (BP) 进行外核心纤维制造.
- 扫描电子显微镜 (SEM) 和差分扫描热量计 (DSC) 用于形态和热分析.
- 机械测试用于评估纤维性和拉伸力.
- 生物降解测试以量化降解速度.
主要成果:
- 经过修改的PP/TPS混合物 (mPP/TPS) 呈现出优异的线性和可加工性,与原始PP相美.
- SEM和DSC证实了强大的界面兼容性,统一的形态和在外核心纤维中没有相分离.
- 芯纤维符合工业要求,达到高达2.47gf/den的性和>73%的拉伸力.
- 与无BP纤维 (37.00%) 相比,含有可生物降解促进剂 (BP) 的纤维显示生物降解显著增加 (115天内65.93%).
结论:
- 将以石油为基础的PP与生物为基础的TPS混合,可用于制造高性能可生物降解纤维.
- 芯结构有效地平衡了生物降解性和机械稳定性.
- 这些纤维代表了工业应用的可持续解决方案,有助于减少塑料垃圾和循环经济.
