Was sind also die Eigenschaften von bio-basierten Chemiefasern?
Zunächst einmal sind die Rohstoffe die Nebenprodukte-von Pflanzen und Tieren, die erneuerbar sind und eine nachhaltige Entwicklung erreichen können.
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.
Drittens weisen die meisten bio-basierten Chemiefasern eine hervorragende biologische Abbaubarkeit und Biokompatibilität auf: Je nach spezifischer chemischer Struktur können einige bio-basierte Chemiefasern im Kompost, in der natürlichen Umgebung und in Organismen abgebaut werden haben eine gute Biokompatibilität, die in biomedizinischen Bereichen verwendet werden kann.
Welche Beziehung besteht zwischen biosynthetischen Fasern und biologisch abbaubaren Fasern?
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):
Alle bio-basierten Primärfasern (Naturfasern) und bio-basierten regenerierten Chemiefasern behalten die Polysaccharid- oder Proteinstruktur natürlicher Biomasse bei, sodass ihre Faserprodukte eine vollständige biologische Abbaubarkeit ähnlich der natürlicher Biomasse aufweisen. Bio-basierte synthetische Fasern wie Polymilchsäure (PLA) und Polycaprolacton (PCL) haben jedoch eine gute biologische Abbaubarkeit aufgrund von Massenverlust, mechanischem Abbau und Mineralisierung in kleine Moleküle wie Kohlendioxid und Wasser in Kompost und neutrale Enzymabbaulösungen. Aus Sicht der Lebenszyklusanalyse ist diese Faserart das umwelt- und umweltfreundlichste Fasermaterial.
● Bio-based but non-biodegradable fibers (Quadrant IV):
Der biologische Abbau von Polymermaterialien ist ein komplexer Prozess, der eng mit der chemischen Struktur und den Eigenschaften der Materialien selbst zusammenhängt. Obwohl einige Chemiefasermaterialien biologische Eigenschaften haben, sind sie aufgrund ihrer hohen Kristallinität und hervorragenden thermischen Eigenschaften schwer abbaubar. Zum Beispiel:
(1) Biologische PTT-Faser (Polypropylenglykolterephthalat):
Das in biologischen PTT-Polyestern verwendete Dialkohol-Monomer ist biologisches 1,3-Propandiol (PDO). PDO kann mit biologischen Methoden aus Getreide hergestellt werden. Weitere Verwendung des direkten Veresterungsverfahrens (mit p--Benzolcarbonsäure und PDO-Direktreaktion) oder des Umesterungsverfahrens (Terephthalsäure =-Methylester und PDO-Umesterungsreaktion) vorbereitet. PTT-Fasern haben eine bessere Elastizität, einen niedrigeren Zugmodul und eine höhere Bruchdehnung als andere Polyesterfasern. Es hat eine gute Färbeeigenschaft. Schulterfalten und weicher Griff. Es ist eine neue Art von bio-basierter Faser, die in den letzten Jahren in China eine international führende Position eingenommen hat. Allerdings ist biobasiertes PTT-Polyester ähnlich wie Polyester und nicht biologisch abbaubar. Sein ökologischer Vorteil besteht darin, dass es den CO2-Fußabdruck des Produkts effektiv reduzieren kann, aber es ist schwierig, das Produkt nach dem Abfall durch die natürliche Umwelt abzubauen.
(2) PEF-Faser (Polyethylenfurandicarboxylat):
Ähnlich wie bio-basierter PTT-Polyester wird PEF-Polyester aus bio-basiertem Dicarbonsäuremonomer hergestellt, dh bio-basiertem Furan-2, 5- Dicarbonsäure und Ethylenglycol. Furandiameisensäure kann aus natürlicher Biomasse wie Stärke oder Cellulose durch biologische Fermentation oder chemische Verfahren hergestellt werden. PEF-Fasern ähneln PET-Fasern im Schmelzpunkt und in der Glasübergangstemperatur. Obwohl berichtet wurde, dass PEF eine gewisse biologische Abbaubarkeit aufweist, ist seine biologische Abbaurate relativ langsam. Gemäß den aktuellen Standards für biologisch abbaubare Kompostierung ist PEF-Faser nicht biologisch abbaubar. Auch andere biobasierte Fasermaterialien wie Nylon 56 und biobasierte PDT-Fasern fallen in diese Kategorie.
Biologisch abbaubare Polymermaterialien und -fasern auf Erdölbasis (Quadrant II):
Wie oben erwähnt, ist der biologische Abbau von Polymermaterialien ein relativ komplexer Prozess, der eng mit der chemischen Struktur und den Eigenschaften der Materialien selbst zusammenhängt. Obwohl einige Chemiefasermaterialien hauptsächlich aus Erdöl gewonnen werden, zeigen sie aufgrund ihrer flexiblen Molekülkettenstruktur, der Hydrolyse von Esterbindungen und des mikrobiellen oder enzymatischen Abbaus eine gute biologische Abbaubarkeit. Zum Beispiel:
Herstellung von PGA (Polyacetatalkohol) wichtige Verbindung - Dimethyloxalat (DMO), es wird aus Kohle als Rohmaterial durch Hydrierung, Hydrolyse, Polymerisation hergestellt. Obwohl PGA aus Kohle hergestellt wird, ist es gut biologisch abbaubar und kann innerhalb von 1-3 Monaten vollständig abgebaut werden. Die Abbauprodukte sind Wasser und Kohlendioxid, die völlig un-giftig und harmlos sind. PGA wird häufig für resorbierbares chirurgisches Nahtmaterial mit hoher biologischer Abbaubarkeit und Biokompatibilität verwendet. PGLA (Poly(ethylenlactid)) wird durch Copolymerisation von 9 Ethyllactid (PGA) und 1 Lactid (PLA) in einem bestimmten Verhältnis hergestellt. Wenn Lactid durch ein biologisches Verfahren hergestellt wird, kann PGLA als biobasierte und biologisch abbaubare Faser bezeichnet werden. PGLA hat eine hohe Zugfestigkeit, gute Biokompatibilität und Bioabbaubarkeit und wird auch häufig in resorbierbaren chirurgischen Nähten verwendet.
Quelle:https://mp.weixin.qq.com/s/hY3G8X05Daktu6K5j8sJ6w
China-Faser-Mode