แล้วลักษณะของเส้นใยเคมีที่มีพื้นฐานเป็น-ชีวภาพมีอะไรบ้าง?
ประการแรก วัตถุดิบเป็นผลพลอยได้จาก-ผลิตภัณฑ์จากพืชและสัตว์ ซึ่งสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้และสามารถบรรลุการพัฒนาที่ยั่งยืนได้
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.
ประการที่สาม เส้นใยเคมีที่มีพื้นฐานเป็น-ชีวภาพส่วนใหญ่สามารถแสดงความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพและความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีเยี่ยม: ตามโครงสร้างทางเคมีที่เฉพาะเจาะจง เส้นใยเคมีที่มี-เป็นส่วนประกอบทางชีวภาพบางชนิดสามารถย่อยสลายได้ในปุ๋ยหมัก สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ และสิ่งมีชีวิต และ มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีซึ่งสามารถนำไปใช้ในด้านชีวการแพทย์ได้
อะไรคือความสัมพันธ์ระหว่างเส้นใยสังเคราะห์ทางชีวภาพและเส้นใยที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ?
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):
เส้นใยปฐมภูมิที่มี-เป็นพื้นฐานทางชีวภาพ (เส้นใยธรรมชาติ) และเส้นใยเคมีที่สร้างใหม่-ที่มีพื้นฐานจากชีวภาพจะคงไว้ซึ่งโครงสร้างพอลิแซ็กคาไรด์หรือโปรตีนของสารชีวมวลตามธรรมชาติ ดังนั้นผลิตภัณฑ์เส้นใยของพวกมันจึงมีความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพได้อย่างสมบูรณ์คล้ายกับของชีวมวลตามธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม เส้นใยสังเคราะห์ที่มี-เป็นพื้นฐานทางชีวภาพ เช่น กรดโพลิแลกติก (PLA) และโพลีคาโปรแลกโตน (PCL) มีความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพที่ดีเนื่องจากการสูญเสียมวล การย่อยสลายทางกล และการทำให้เป็นแร่เป็นโมเลกุลขนาดเล็ก เช่น คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำในปุ๋ยหมักและ โซลูชั่นการย่อยสลายของเอนไซม์ที่เป็นกลาง จากมุมมองของการวิเคราะห์วัฏจักรชีวิต เส้นใยชนิดนี้เป็นวัสดุเส้นใยที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากที่สุด
● Bio-based but non-biodegradable fibers (Quadrant IV):
การย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุพอลิเมอร์เป็นกระบวนการที่ซับซ้อน ซึ่งสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างทางเคมีและคุณสมบัติของวัสดุเอง แม้ว่าวัสดุเส้นใยเคมีบางชนิดจะมีคุณสมบัติทางชีวภาพ แต่ก็สามารถย่อยสลายได้ยากเนื่องจากมีความเป็นผลึกสูงและมีคุณสมบัติทางความร้อนที่ดีเยี่ยม ตัวอย่างเช่น:
(1) เส้นใย PTT (โพรพิลีนไกลคอลเทเรพทาเลต) ทางชีวภาพ:
ไดอัลโคฮอลโมโนเมอร์ที่ใช้ในโพลีเอสเตอร์ PTT ชีวภาพคือ 1, 3-โพรเพนไดออล (PDO) ทางชีวภาพ PDO สามารถผลิตได้จากเมล็ดพืชโดยใช้วิธีทางชีวภาพ การใช้วิธีการเอสเทอริฟิเคชันโดยตรงเพิ่มเติม (ด้วยกรดเบนซีนคาร์บอกซิลิกและปฏิกิริยาพีดีโอโดยตรง) หรือวิธีทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน (กรดเทเรฟทาลิก=เมทิลเอสเทอร์และปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน PDO) ที่เตรียมไว้ เส้นใย PTT มีความยืดหยุ่นสูง โมดูลัสรับแรงดึงต่ำ และมีการยืดตัวเมื่อขาดได้ดีกว่าเส้นใยโพลีเอสเตอร์อื่นๆ มีคุณสมบัติในการย้อมสีที่ดี พับไหล่และสัมผัสนุ่ม เป็นเส้นใยชีวภาพชนิดใหม่ที่มี-เป็นผู้นำระดับนานาชาติในประเทศจีนในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อย่างไรก็ตาม โพลีเอสเตอร์ปตท. ชีวภาพนั้นคล้ายคลึงกับโพลีเอสเตอร์และไม่มีความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ ข้อได้เปรียบทางนิเวศวิทยาคือสามารถลดรอยเท้าคาร์บอนของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่เป็นการยากที่จะย่อยสลายผลิตภัณฑ์ผ่านสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติหลังของเสีย
(2) เส้นใย PEF (polyethylene furan diarboxylate)
คล้ายกับ-โพลีเอสเตอร์ PTT ชีวภาพ โพลีเอสเตอร์ PEF เตรียมจากโมโนเมอร์ไดคาร์บอกซิลิกชีวภาพ-เช่น ฟิวแรนชีวภาพ--2, 5- กรดไดคาร์บอกซิลิกและเอทิลีนไกลคอล กรด Furan diformic สามารถเตรียมได้จากสารชีวมวลตามธรรมชาติ เช่น แป้งหรือเซลลูโลส โดยการหมักทางชีวภาพหรือวิธีการทางเคมี เส้นใย PEF นั้นคล้ายกับเส้นใย PET ในจุดหลอมเหลวและอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว แม้ว่าจะมีรายงานว่า PEF มีความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพบางอย่าง แต่อัตราการย่อยสลายทางชีวภาพค่อนข้างช้า ตามมาตรฐานการย่อยสลายได้ทางชีวภาพในปัจจุบัน เส้นใย PEF ไม่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ วัสดุเส้นใยชีวภาพอื่นๆ เช่น ไนลอน 56 และเส้นใย PDT ชีวภาพก็จัดอยู่ในหมวดหมู่นี้เช่นกัน
วัสดุและเส้นใยโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพจากปิโตรเลียม (Quadrant II):
ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น การย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุพอลิเมอร์เป็นกระบวนการที่ค่อนข้างซับซ้อน ซึ่งสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างทางเคมีและคุณสมบัติของวัสดุเอง แม้ว่าวัสดุเส้นใยเคมีบางชนิดได้มาจากปิโตรเลียมเป็นหลัก แต่ก็มีประสิทธิภาพการย่อยสลายทางชีวภาพที่ดีเนื่องจากโครงสร้างสายโซ่โมเลกุลที่ยืดหยุ่น การไฮโดรไลซิสของพันธะเอสเทอร์ และการย่อยสลายของจุลินทรีย์หรือเอนไซม์ ตัวอย่างเช่น:
การเตรียม PGA(โพลีอะซิเตทแอลกอฮอล์) สารประกอบสำคัญ - ไดเมทิลออกซาเลต (DMO) มันถูกเตรียมจากถ่านหินเป็นวัตถุดิบ ผ่านการเติมไฮโดรเจน การไฮโดรไลซิส โพลีเมอไรเซชัน แม้ว่า PGA จะทำมาจากถ่านหิน แต่ก็มีความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพที่ดีและสามารถย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์ภายใน 1-3 เดือน ผลิตภัณฑ์จากการย่อยสลายได้แก่ น้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งไม่-เป็นพิษและไม่เป็นอันตรายโดยสิ้นเชิง PGA มักใช้สำหรับเย็บแผลผ่าตัดที่ดูดซับได้ซึ่งมีความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพสูงและมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพสูง PGLA(โพลี (เอทิลีนแลคไทด์)) ถูกเตรียมโดยโคพอลิเมอไรเซชันของ 9 เอทิลแลคไทด์ (PGA) และ 1 แลคไทด์ (PLA) ในสัดส่วนที่แน่นอน ถ้าแลคไทด์ถูกเตรียมโดยวิธีทางชีวภาพ PGLA สามารถเรียกได้ว่าเป็นเส้นใยชีวภาพและย่อยสลายได้ทางชีวภาพ PGLA มีความต้านทานแรงดึงสูง ความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีและความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ และยังมักใช้ในไหมเย็บแผลที่ดูดซึมได้
แหล่งที่มา:https://mp.weixin.qq.com/s/hY3G8X05Daktu6K5j8sJ6w
แฟชั่นเส้นใยจีน