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生物基纖維在非織造材料中的應用
發(fā)布日期:2016-10-01 浏覽次數:1533

近年來,生物基纖維在非織造材料中街匠得到(dào)日益廣泛的應用,根據原料的來源和生産子書過(guò)程,可將(jiāng)其店海分為四大類,表 1為該類纖維在新外非織造材料中的主要應用情況。

表 1 生物基纖維分類及其非織造材料

1  再生纖維素纖維及其非織造材料

再生纖維素纖維通過(guò)針刺、水刺、熱粘合等計唱方式可以制成(chéng)非織造材銀樹料,用于個人衛生護理、過(guò)濾等領域。粘膠纖維具有良好(數放hǎo)的吸濕性、柔軟性和纏結性能(nén姐雪g),用途廣泛,但濕強低,故常與其它纖維混合制作非織造材料。通過都票(guò)水刺工藝,將(jiāng)其與木漿纖維混合可制成(chéng)短弟可沖散濕巾,與其它化纖混合可制成(chéng)面(miàn)膜基布、汽車内飾等農空。此外,也可通過(guò)針刺工藝將(ji上能āng)粘膠纖維制成(chéng)過(guò)濾材料,如將(jiāng)說自其與殼聚糖一道(dào)混合,制備的材說紅料具有抗菌性能(néng),是白友性能(néng)優良的敷料材料;將(jiāng)其與麻纖維和PA6納米纖微影維混合制備的多層非織造材料,較一般過(gu日黑ò)濾材料具有更好(hǎo)的吸油器水過(guò)濾性能(néng)。

Lyocell纖維具有良好(hǎo師信)的吸濕透氣性,可以通過(guò)水刺、針刺、熔噴子算等工藝來制備非織造材料,用作過(guò術如)濾材料、面(miàn)膜基材、生物組織工程材料等。如將(jiān土鄉g)Lyocell纖維與粘膠纖維混合通討內過(guò)針刺工藝制備的過(guò)濾服睡材料,比純粘膠纖維制備的材料吸附性能(néng)更好自雨(hǎo),比表面(miàn)積更大。日見這本專利(專利号JP 2014073432-A)公開(kāi)了一種(zh了水ǒng)過(guò)濾材料的制備方法,將(jiāng)原纖化錢一Lyocell纖維制成(chéng)的纖網與直徑為 1 ~ 8 μm的化資聽纖短纖制成(chéng)的纖網進(jìn)行複合,習有通過(guò)熱粘合工藝可制成(chéng)非織造過(guò)濾但暗材料;專利US 2013269294 A1公開(kāi)了一種(zhǒn要少g)通過(guò)納米Lyocell纖維、超細纖維和熱熔纖維舞多制備的多層非織造材料,納米級的Lyocell作為材料的頂層,含月放量為總克重的40% ~ 80%,超細短纖作為材料的基層,含量為20%笑吃左右,可以選用聚酯纖維、聚丙烯纖維、聚氨酯纖維等,材料的克重為65 不司~ 113 g/m2,這(zhè)種(zhǒng)材料可以用于消毒窗會材料、包裝袋的制備。

雖然粘膠纖維和Lyocell纖維具有良好(hǎo)的物器吧理性能(néng),制成(chéng)的水刺非織造材料對答玩(duì)人體而言具有很好(hǎo)的舒适性,但其産品的用途比較單一,不問窗夠多樣(yàng)化。要使其應用領域更廣泛,應進(jìn)一步探索其站生加工方式,使産品更加多樣(yàng)化。

2  再生蛋白纖維及其非織造材料

再生蛋白纖維因為受到(dào)機械性能(né藍電ng)的限制,所以隻能(néng)通過(guò)水刺、針刺等工藝看錢制備非織造材料,制備的材料具有良好(hǎ下拿o)的親膚性和舒适性,與人體相容性較好(hǎo),可用對務于衛生護理領域、生物工程領域等。

膠原蛋白纖維不僅可以制備水刺非長筆織造材料,還(hái)可以通過(guò)針刺工藝來制備軟骨組織討日。但膠原針刺材料的力學(xué)性能(néng)較低,因此是亮其制成(chéng)的軟骨組織的機械性能(néng)也處于較低水平。此外,老內也可以通過(guò)靜電紡絲來制備膠原納米纖維師冷,用于制備生物支架材料,其突出優點是在加強材料生化性能(néng睡喝)的同時(shí)不損壞其機械力學(xué)性能(計制néng)。

采用濕法紡絲得到(dào)再生蛋白纖維大概需要拍鐘60 h,生産線太長(cháng),能(né玩道ng)源消耗大,且生産過(guò)程中需要的化吃呢學(xué)試劑很多,對(duì)環境的污染比較大。此外,得到(間長dào)的纖維強力也較低,不利于生産加工,需經(jīng)過(guò些草)後(hòu)處理才可應用于紡織領購兵域。因此,進(jìn)一步研究生産過(guò)程更環保、更節能(néng)的路關再生蛋白纖維是突破點。專利US 20130256942 A1中介外舞紹了一種(zhǒng)更加節能(néng)照近、環保的生産牛奶蛋白複合纖維的方法。該專利采用熔融紡絲信光工藝,用一種(zhǒng)塑化劑將(jiāng)從林雪牛奶中提取出來的蛋白質增塑在一起(qǐ),溫度在室溫至140會門 ℃之間,然後(hòu)在一定的壓力下擠出成(chéng)形得暗一到(dào)牛奶蛋白複合纖維,塑化劑可以是水、甘油、多糖類物質等作開。

3  生物基合成(chéng)纖維及其非織造材料

PLA纖維具有良好(hǎo)的生物相容性和生物降解性,可采用幹法、紡通裡粘法、熔噴法成(chéng)網,之後(hòu)通國務過(guò)針刺、熱粘合的方法加固形成(chéng)非織造材料,用于醫療、包裝票國材料、過(guò)濾材料、農用材料等領域。

將(jiāng)PLA和亞麻纖維混合,采用氣流成(chéng)匠信網、熱軋工藝制備非織造材料,産品不僅具有良好(hǎo)的生物降解性,鐘鄉而且具備一定的物理機械性能(néng),可多還用于包裝材料等。PLA雖然具有良好(hǎo)的生物相容性和降解性鐵影,但不具有抗菌性,這(zhè)也限制了其應用。如將(jiāng)制備的熔噴謝男PLA材料用鹵胺化合物進(jìn)行抗菌整理,則其頻公材料可用來制作醫療衛生用品、過(guò)濾材料等。

PLA具有優良的生物降解性能(néng嗎業),因此也可用于農作物的覆蓋膜。目前已有研究森票團隊制備出了一種(zhǒng)PLA/PHA的複合非織造材料,通過(guò)對南問(duì)其進(jìn)行風化模拟測試,确定此種(zhǒng)材料車哥可用作多季節的生物堆肥覆蓋材料,是替代傳統農業覆蓋物的良好(hǎo)選擇。

此外,將(jiāng)靜電紡制得的PLA納米纖維分别直接複合在水刺家大非織造材料和熔噴非織造材料上,書東制成(chéng)PLA納米纖維非織造複合材料,材料的過(guò)濾性能(né窗朋ng)將(jiāng)大幅度提高;將(電會jiāng)熔噴PLA非織造材料進(jìn)行駐極處理後(計少hòu),材料的過(guò)濾性能(néng)也但說可顯著提高,但過(guò)濾阻力不會(huì)發(fā)生太大變化。笑可有研究者指出,單一的PLA熔噴非織造過(guò)濾材料雖場亮然具有較高的強力,但是靈活性較差,如果使用PLA公是/PCL複合熔噴非織造材料,則紅愛可在保持過(guò)濾效果和強力的飛窗同時(shí),靈活性也會(huì)增強。

PLA非織造材料雖具有良好(hǎo)的生物習通降解性能(néng)和生物相容性,但其生産過(guò員冷)程并不是完全綠色的,而且由于受到(dào)本身物理性能(néng)的但歌限制其非織造材料的應用領域有限,今後(hòu)外老可進(jìn)一步優化PLA纖維的生産工藝,使其更加綠色化;也可進(j還空ìn)一步改善PLA的性能(nén是區g),使其制備的材料應用領域更加廣闊藍什。

4  海洋生物基纖維及其非織造材料

海洋生物基纖維指纖維原料來自于海洋中的動植物件理,如藻類,蝦、蟹的外殼等。這(zhè)類纖維一般具有良從相好(hǎo)的物理化學(xué)性能(néng)、生員著物相容性、抗菌性等,可通過(guò)針刺工藝制備非織造材料,一般用于聽時醫用敷料領域;通過(guò)水刺非織用拍造工藝制備的非織造材料,一般用于個人衛生現身材料,如面(miàn)膜、紙尿褲等;通過(guò)靜電紡絲紡成(和老chéng)微納米纖維可用于生物組織工程材料公不的開(kāi)發(fā)。

4.1  海藻酸纖維

海藻纖維常采用海藻酸鹽與非海藻酸高聚物(如纖維素)共混紡絲金匠制得,在醫療領域具有很好(hǎo)的應用。如將(jiāng)殼水窗聚糖作為混凝劑制備的海藻纖維可進拿船(jìn)一步制備成(chéng)醫用敷料,不僅提高了敷料的強力,也妹長提高了其吸收性能(néng)。除了制作敷料,海藻纖維還(hái)可作為口罩會樹、組織工程複合支架等的材料。

海藻纖維非織造材料雖用途較多,但由于海房美藻酸鹽水溶液太粘稠,即使是在凝膠濃度以下,聚合物女吧鍊的缺陷以及分子間的斥力也會(huì)阻礙纖維鍊的形成(chéng),使海校窗藻纖維的加工有一定的困難。已有文獻提出了匠美一種(zhǒng)新型的紡絲方法,用這道微流控的方法可以持續生産出具有溝槽的海藻酸長(cháng)絲從那,該方法成(chéng)本低,操作簡單,生産的纖維同樣(y服器àng)具有良好(hǎo)的生物相容性,可以用于票事細胞支架材料的制備。

4.2  殼聚糖纖維

殼聚糖纖維具有良好(hǎo)的抗菌性件話、可降解性和生物相容性,一般采用針刺男子工藝制成(chéng)非織造材料,可用于生物組織、數章過(guò)濾材料中。

殼聚糖纖維可以促進(jìn)纖維原細胞的快速增殖小報、膠原蛋白的合成(chéng)及血管化,因此采用針刺工藝制備的海你殼聚糖材料主要用于醫用敷料領域,且其成(chéng)本較低、生産速用玩度較快。該纖維還(hái)可以用于制備過(guò)濾材料師弟,采用濕法成(chéng)網工藝制備的過(guò)濾介質具有較好(hǎo)村業的過(guò)濾效果,可用于替代廢水廢油的過(g銀慢uò)濾材料。通過(guò)靜電紡制得的殼聚糖纖維由于具有良好(hǎo短身)的吸附性能(néng),可進(jìn在哥)一步制成(chéng)非織造材料,具有優良的過(guò)濾效果。如將物男(jiāng)靜電紡制得的納米殼聚糖/PEO纖維與PP紡粘材料相複合紅近,制得的材料可用于液體或空氣過(gu服爸ò)濾。

殼聚糖纖維雖具有多種(zhǒng)良紅們好(hǎo)的性能(néng),但制備過(guò)程中仍存在一些技術瓶頸,如知兵脫乙酰度提高困難,制備高純度的殼聚糖受限;殼聚糖纖維水溶性不水遠好(hǎo),短期内難以實現快速抑菌;混合、開(kāi)松、梳理成(跳他chéng)網困難,制備纖網受限等。如能(néng)解決這(zhè)個作些問題,其應用領域可進(jìn)一到弟步拓寬。目前已有團隊研究改善其水溶性的方法,且制備出的西裡琥珀酰殼聚糖是一種(zhǒng)水溶性殼聚銀謝糖,性能(néng)更佳,具有良好(hǎo)的水溶性,可用于制備泡沫敷們北料等。

海洋生物基纖維雖然原料來源廣泛,具有良好(hǎ看森o)的生物相容性和可降解性,但其本身的一些性能(néng)地草特點也限制了其發(fā)展。如海藻酸纖維的水凝膠性能(néng)太熱的好(hǎo),導緻纖維制備有一定難度;南店殼聚糖纖維抑菌性優良,因此大多隻能(né知月ng)用于制備醫療産品。此外,适合的工藝方法木那也較單一,産品的适用領域也較窄,這(zhè)也成(c話關héng)為了其今後(hòu)其研究的方向(xiàng)。

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