Entonces, ¿cuáles son las características de las fibras químicas de base biológica?
En primer lugar, las materias primas son los subproductos de plantas y animales, que son renovables y pueden lograr un desarrollo sostenible.
En segundo lugar, las fibras químicas de base biológica tienen una huella de carbono más baja: en comparación con las fibras tradicionales a base de petróleo, los átomos de carbono contenidos en las fibras químicas de base biológica son todos o parte de la biomasa. En el caso de la biomasa, las plantas absorben CO₂ de la atmósfera terrestre y sintetizan nuevas moléculas naturales que contienen carbono a través de la fotosíntesis. No genera emisiones de carbono adicionales en todo el ciclo de vida, ya sea a través de la biodegradación en el medio ambiente o la combustión en CO₂. Por lo tanto, las fibras químicas de base biológica tienen las características de reducción general de emisiones de carbono o ningún aumento de emisiones de carbono.
En tercer lugar, la mayoría de las fibras químicas de base biológica pueden presentar una excelente biodegradabilidad y biocompatibilidad: de acuerdo con la estructura química específica, algunas fibras químicas de base biológica pueden degradarse en compost, entorno natural y organismos, y tienen una buena biocompatibilidad, que se puede utilizar en campos biomédicos.
¿Cuál es la relación entre las fibras biosintéticas y las fibras biodegradables?
En los últimos años, el desarrollo de plásticos biodegradables y productos de fibra se ha vuelto particularmente importante como la contaminación ambiental global causada por la difícil degradación de los plásticos tradicionales y los productos de fibra en el medio ambiente natural y el problema de contaminación cada vez más grave de los microplásticos. En particular, la implementación gradual de la "prohibición del plástico" en varios países prohibirá el uso de algunos productos que tienen el potencial de causar contaminación por microplásticos. Sin embargo, la fibra química biodegradable se refiere principalmente a su materia prima que contiene biomasa vegetal renovable o componentes de biomasa animal, mientras que la fibra biodegradable puede derivarse de una base biológica o una base de petróleo.
Por lo tanto, la fibra biosintética ≠ fibra biodegradable
● Fibras no biodegradables a base de petróleo (Cuadrante II):
Las fibras químicas tradicionales a base de petróleo como el poliéster, la poliamida, el polipropileno y el spandex se encuentran en este cuadrante. Estas fibras tienen un alto punto de fusión, alta cristalinidad, estructura molecular regular, excelentes propiedades mecánicas y tienen una buena resistencia a la hidrólisis y resistencia a la corrosión química, por lo que la degradación en el entorno natural es muy lenta. Por ejemplo, en el entorno natural, la poliolefina puede ser degradada por el oxígeno térmico cuando se expone a la luz solar, pero la tasa de degradación es muy baja. El policeno de baja densidad (LDPE) se considera no biodegradable porque se degrada a CO₂ a una tasa de solo 0.35 por ciento en 2.5 años.
● Fibras biodegradables de base biológica (cuadrante I):
Todas las fibras primarias de base biológica (fibras naturales) y las fibras químicas regeneradas de base biológica conservan la estructura polisacárida o proteica de la biomasa natural, por lo que sus productos de fibra tienen una biodegradabilidad completa similar a la de la biomasa natural. Sin embargo, las fibras sintéticas de base biológica, como el ácido poliláctico (PLA) y la policaprolactona (PCL), tienen una buena biodegradabilidad debido a la pérdida de masa, la degradación mecánica y la mineralización en moléculas pequeñas como el dióxido de carbono y el agua en compost y soluciones neutras de degradación enzimática. Desde la perspectiva del análisis del ciclo de vida, este tipo de fibra es el material de fibra más respetuoso con el medio ambiente y el medio ambiente.
● Fibras de base biológica pero no biodegradables (Cuadrante IV):
La biodegradación de materiales poliméricos es un proceso complejo, que está estrechamente relacionado con la estructura química y las propiedades de los propios materiales. Aunque algunos materiales de fibras químicas tienen propiedades biológicas, son difíciles de degradar debido a su alta cristalinidad y excelentes propiedades térmicas. Por ejemplo:
(1) Fibra biológica de PTT (poli (tereftalato de propilenglicol):
El monómero de dialcohol utilizado en los poliésteres biológicos PTT es biológico 1, 3-propanediol (DOP). La DOP se puede producir a partir de granos utilizando métodos biológicos. Uso adicional del método de esterificación directa (con ácido p-bencenocarboxílico y reacción directa de DOP) o método de transesterificación (ácido tereftálico = éster metílico y reacción de transesterificación de DOP) preparado. La fibra PTT tiene una mejor resistencia, un módulo de tracción más bajo y una mayor elongación en la rotura que otras fibras de poliéster. Tiene buena propiedad de teñido. Pliegues en los hombros y tacto suave. Es un nuevo tipo de fibra de base biológica con posición de liderazgo internacional en China en los últimos años. Sin embargo, el poliéster PTT de base biológica es similar al poliéster y no tiene biodegradabilidad. Su ventaja ecológica es que puede reducir efectivamente la huella de carbono del producto, pero es difícil degradar el producto a través del entorno natural después de los residuos.
(2) Fibra de PEF (diarboxilato de polietileno furano):
Similar al poliéster PTT de base biológica, el poliéster PEF se prepara a partir de monómero dicarboxílico de base biológica, es decir, furano-2 de base biológica, ácido 5-dicarboxílico y etilenglicol. El ácido dactólico furano se puede preparar a partir de biomasa natural como el almidón o la celulosa por fermentación biológica o métodos químicos. La fibra peF es similar a la fibra PET en el punto de fusión y la temperatura de transición vítrea. Aunque se ha informado de que la HAP tiene cierta biodegradabilidad, su tasa de biodegradación es relativamente lenta. De acuerdo con las normas actuales de compostaje biodegradable, la fibra de PEF no es biodegradable. Otros materiales de fibra de base biológica como el nylon 56 y las fibras PDT de base biológica también entran en esta categoría.
Materiales y fibras poliméricas biodegradables a base de petróleo (Cuadrante II):
Como se mencionó anteriormente, la biodegradación de materiales poliméricos es un proceso relativamente complejo, que está estrechamente relacionado con la estructura química y las propiedades de los propios materiales. Aunque algunos materiales de fibras químicas se derivan principalmente del petróleo, muestran un buen rendimiento de biodegradación debido a su estructura de cadena molecular flexible, hidrólisis de enlaces éster y degradación microbiana o enzimática. Por ejemplo:
Preparación de PGA (alcohol poliacetato) compuesto importante - oxalato de dimetilo (DMO), se prepara a partir de carbón como materia prima, a través de hidrogenación, hidrólisis, polimerización. Aunque el PGA está hecho de carbón, tiene una buena biodegradabilidad y puede degradarse por completo en 1-3 meses. Los productos de degradación son agua y dióxido de carbono, que son completamente no tóxicos e inofensivos. PGA se utiliza a menudo para suturas quirúrgicas absorbibles con alta biodegradabilidad y biocompatibilidad. PGLA(poli (etileno lactida)) se prepara por copolimerización de 9 lactida de etilo (PGA) y 1 lactida (PLA) en una cierta proporción. Si la lactida se prepara por método biológico, el PGLA se puede llamar fibra bio-base y biodegradable. PGLA tiene alta resistencia a la tracción, buena biocompatibilidad y biodegradabilidad, y también se usa comúnmente en suturas quirúrgicas absorbibles.
Fuente:https://mp.weixin.qq.com/s/hY3G8X05Daktu6K5j8sJ6w
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