Wie stellt man schmelzgeblasenes PLA-Material her?
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Polymilchsäure (PLA) ist derzeit das am häufigsten untersuchte und angewendete neue Polymermaterial, das sowohl biobasiert als auch biologisch abbaubar ist. Seine Rohstoffe werden aus Stärkerohstoffen hergestellt, die aus erneuerbaren Pflanzenressourcen (wie Mais) gewonnen werden. Es gilt als umweltfreundliches Material mit guter biologischer Abbaubarkeit und Biokompatibilität. Die Erforschung, Verarbeitung und Anwendung von PLA in schmelzgeblasenen Vliesstoffen hat nach und nach die Aufmerksamkeit von Forschern und der Industrie auf sich gezogen.
Es gibt immer noch viele Einschränkungen bei der Anwendung eines einzelnen PLA-Materials. Aufgrund seiner Mängel wie Zähigkeit und schlechter Hitzebeständigkeit haben Wissenschaftler im In- und Ausland viele Methoden eingesetzt, um die Leistung von PLA-Rohstoffen und -Produkten zu verbessern.
1. Verarbeitung und Formung von PLA-basierten Meltblown-Materialien
Die Verarbeitung von PLA-basierten Meltblown-Vliesmaterialien besteht darin, den PLA-basierten Masterbatch zu trocknen, die Schnecke zu erhitzen und zu schmelzen (Extrusionstemperatur 210–240 °C), zu transportieren, zu filtern und aus dem Spinndüsenloch des Meltblown-Düsenkopfes (Öffnung 0,15–0,3 mm) quantitative Extrusion zu messen. Nachdem es durch den vom Düsenkopf gemessenen Luftstrom mit hoher Temperatur (230–280 °C) und hoher Geschwindigkeit (200–400 m/s) angesaugt wurde, wird es direkt auf einem offenen Feld bei Raumtemperatur oder in einem begrenzten Heizfeld gekühlt. Weiteres Ziehen, Selbstkleben und Verwirren der schmelzgeblasenen Fasern in der Aufnahmevorrichtung, um eine Bahn zu bilden, und Aufwickeln, um ein Vliesmaterial zu erhalten.
2. Design und Modifikation von PLA-basierten schmelzgeblasenen Rohstoffen
Die Verarbeitung von PLA-basierten schmelzgeblasenen Vliesstoffen stellt hohe Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften der Rohstoffe, vor allem einschließlich thermischer Stabilität, relativer Molekülmasse und -verteilung, Schmelzpunkt, Viskosität/Schmelzflussrate, Viskoelastizität und Aschegehalt. Polymerrohstoffe für das Schmelzblasen erfordern oft einen relativ hohen Schmelzindex (MI). Im Gegensatz zu schmelzgeblasenem PP umfassen die derzeit im Handel erhältlichen und ausgereiften schmelzgeblasenen PLA-Typen die Typen der IngeoTM6-Serie von NatureWorks, deren MI nur etwa 80 g/(10 min) (Temperatur 190 °C) beträgt, im In- und Ausland fast zehn. Der Großteil der in den letzten Jahren durchgeführten Forschung und Anwendung von PLA-Meltblown-Materialien basiert auf diesem Rohstoff. Die Lokalisierung von PLA-Meltblown-Rohstoffen ist unerlässlich.
3. Modifizierung von PLA-basierten Meltblown-Materialien
Aufgrund der inhärenten Mängel von PLA selbst, wie z. B. unzureichende Zähigkeit und schlechte Hitzebeständigkeit, bestehen viele Einschränkungen bei der Verwendung eines einzelnen PLA-Meltblown-Materials. Darüber hinaus ist aufgrund der differenzierten Anforderungen des Anwendungsbereichs die Modifizierung von PLA-Meltblown-Materialien zwingend erforderlich. Der Wechsel von PLA-basierten Meltblown-Materialien umfasst hauptsächlich zwei Methoden: die In-situ-Bearbeitung des Masterbatches (Block, Copolymerisation, Blending usw.) und die Veredelung (Imprägnierung, Plasma, Magnetronsputtern usw.). Unter diesen ist die Schmelzmischungsmodifikation (Pfropfen, Verstärken und Zähmachen, funktionelle Modifikation) von PLA-Meltblown-Masterbatch relativ effizient in der Produktion, wirtschaftlich, weniger umweltschädlich und leicht zu industrialisieren; Durch die nachträgliche Modifizierung von schmelzgeblasenen PLA-Materialien (elektrostatisches Elektret, antibakteriell, hydrophil, katalytische Adsorption) lassen sich die funktionellen Eigenschaften des Materials selbst leichter entfalten und die Funktion ist effizienter.
4. Anwendung von PLA-basierten schmelzgeblasenen Materialien
Schmelzgeblasene Vliesstoffe zeichnen sich durch feine Fasern, eine große spezifische Oberfläche, hohe Porosität und winzige Poren aus. Sie zeichnen sich durch einfache, hocheffiziente, widerstandsarme und energiesparende Filtereigenschaften aus und können schädliche Substanzen wie Staub und Bakterien wirksam blockieren. Gleichzeitig weich und hautfreundlich, natürlich antibakteriell und äußerst komfortabel. Aufgrund der oben genannten Eigenschaften können schmelzgeblasene Vliesstoffe auf PLA-Basis in großem Umfang in den Bereichen Luftfiltration, medizinischer Schutz, Gesundheitsfürsorge, Reinigung und Wischen, Schalldämmung und Schallabsorption, Landwirtschaft und anderen Bereichen eingesetzt werden.
5. Perspektiven für Forschungsrichtungen
Während PLA-basierte schmelzgeblasene Vliesstoffe in vielen der oben genannten Bereiche Vorteile und Eigenschaften aufweisen, müssen auch Probleme wie Flexibilität, Hitzebeständigkeit und langlebiges Elektret dringend gelöst werden. Gleichzeitig sind auch multifunktionale Verbesserungen und Verbesserungen mit hoher Wertschöpfung wichtiger. Es ist von Vorteil, den Anwendungsbereich von PLA-basierten schmelzgeblasenen Materialien zu erweitern. Im Allgemeinen geht diese Studie davon aus, dass schmelzgeblasene Vliesstoffe auf PLA-Basis angesichts der Weiterentwicklung der Textiltechnologie und der übergreifenden Ableitung mehrerer Disziplinen die Vorteile von Submikron- und Nanofaserfasern, Mehrkomponenten-, Material- und Prozesscompoundierung sowie dauerhafter Elektretpolarisierung aufweisen. Funktion und Intellektualisierung bieten hervorragende Forschungs- und Entwicklungsaussichten.
Es gibt immer noch viele Einschränkungen bei der Anwendung eines einzelnen PLA-Materials. Aufgrund seiner Mängel wie Zähigkeit und schlechter Hitzebeständigkeit haben Wissenschaftler im In- und Ausland viele Methoden eingesetzt, um die Leistung von PLA-Rohstoffen und -Produkten zu verbessern.
1. Verarbeitung und Formung von PLA-basierten Meltblown-Materialien
Die Verarbeitung von PLA-basierten Meltblown-Vliesmaterialien besteht darin, den PLA-basierten Masterbatch zu trocknen, die Schnecke zu erhitzen und zu schmelzen (Extrusionstemperatur 210–240 °C), zu transportieren, zu filtern und aus dem Spinndüsenloch des Meltblown-Düsenkopfes (Öffnung 0,15–0,3 mm) quantitative Extrusion zu messen. Nachdem es durch den vom Düsenkopf gemessenen Luftstrom mit hoher Temperatur (230–280 °C) und hoher Geschwindigkeit (200–400 m/s) angesaugt wurde, wird es direkt auf einem offenen Feld bei Raumtemperatur oder in einem begrenzten Heizfeld gekühlt. Weiteres Ziehen, Selbstkleben und Verwirren der schmelzgeblasenen Fasern in der Aufnahmevorrichtung, um eine Bahn zu bilden, und Aufwickeln, um ein Vliesmaterial zu erhalten.
2. Design und Modifikation von PLA-basierten schmelzgeblasenen Rohstoffen
Die Verarbeitung von PLA-basierten schmelzgeblasenen Vliesstoffen stellt hohe Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften der Rohstoffe, vor allem einschließlich thermischer Stabilität, relativer Molekülmasse und -verteilung, Schmelzpunkt, Viskosität/Schmelzflussrate, Viskoelastizität und Aschegehalt. Polymerrohstoffe für das Schmelzblasen erfordern oft einen relativ hohen Schmelzindex (MI). Im Gegensatz zu schmelzgeblasenem PP umfassen die derzeit im Handel erhältlichen und ausgereiften schmelzgeblasenen PLA-Typen die Typen der IngeoTM6-Serie von NatureWorks, deren MI nur etwa 80 g/(10 min) (Temperatur 190 °C) beträgt, im In- und Ausland fast zehn. Der Großteil der in den letzten Jahren durchgeführten Forschung und Anwendung von PLA-Meltblown-Materialien basiert auf diesem Rohstoff. Die Lokalisierung von PLA-Meltblown-Rohstoffen ist unerlässlich.
3. Modifizierung von PLA-basierten Meltblown-Materialien
Aufgrund der inhärenten Mängel von PLA selbst, wie z. B. unzureichende Zähigkeit und schlechte Hitzebeständigkeit, bestehen viele Einschränkungen bei der Verwendung eines einzelnen PLA-Meltblown-Materials. Darüber hinaus ist aufgrund der differenzierten Anforderungen des Anwendungsbereichs die Modifizierung von PLA-Meltblown-Materialien zwingend erforderlich. Der Wechsel von PLA-basierten Meltblown-Materialien umfasst hauptsächlich zwei Methoden: die In-situ-Bearbeitung des Masterbatches (Block, Copolymerisation, Blending usw.) und die Veredelung (Imprägnierung, Plasma, Magnetronsputtern usw.). Unter diesen ist die Schmelzmischungsmodifikation (Pfropfen, Verstärken und Zähmachen, funktionelle Modifikation) von PLA-Meltblown-Masterbatch relativ effizient in der Produktion, wirtschaftlich, weniger umweltschädlich und leicht zu industrialisieren; Durch die nachträgliche Modifizierung von schmelzgeblasenen PLA-Materialien (elektrostatisches Elektret, antibakteriell, hydrophil, katalytische Adsorption) lassen sich die funktionellen Eigenschaften des Materials selbst leichter entfalten und die Funktion ist effizienter.
4. Anwendung von PLA-basierten schmelzgeblasenen Materialien
Schmelzgeblasene Vliesstoffe zeichnen sich durch feine Fasern, eine große spezifische Oberfläche, hohe Porosität und winzige Poren aus. Sie zeichnen sich durch einfache, hocheffiziente, widerstandsarme und energiesparende Filtereigenschaften aus und können schädliche Substanzen wie Staub und Bakterien wirksam blockieren. Gleichzeitig weich und hautfreundlich, natürlich antibakteriell und äußerst komfortabel. Aufgrund der oben genannten Eigenschaften können schmelzgeblasene Vliesstoffe auf PLA-Basis in großem Umfang in den Bereichen Luftfiltration, medizinischer Schutz, Gesundheitsfürsorge, Reinigung und Wischen, Schalldämmung und Schallabsorption, Landwirtschaft und anderen Bereichen eingesetzt werden.
5. Perspektiven für Forschungsrichtungen
Während PLA-basierte schmelzgeblasene Vliesstoffe in vielen der oben genannten Bereiche Vorteile und Eigenschaften aufweisen, müssen auch Probleme wie Flexibilität, Hitzebeständigkeit und langlebiges Elektret dringend gelöst werden. Gleichzeitig sind auch multifunktionale Verbesserungen und Verbesserungen mit hoher Wertschöpfung wichtiger. Es ist von Vorteil, den Anwendungsbereich von PLA-basierten schmelzgeblasenen Materialien zu erweitern. Im Allgemeinen geht diese Studie davon aus, dass schmelzgeblasene Vliesstoffe auf PLA-Basis angesichts der Weiterentwicklung der Textiltechnologie und der übergreifenden Ableitung mehrerer Disziplinen die Vorteile von Submikron- und Nanofaserfasern, Mehrkomponenten-, Material- und Prozesscompoundierung sowie dauerhafter Elektretpolarisierung aufweisen. Funktion und Intellektualisierung bieten hervorragende Forschungs- und Entwicklungsaussichten.