近年來,生物基纖維在非織造材料中得到(d暗放ào)日益廣泛的應用,根據原料的來源和間年生産過(guò)程,可將(jiā這北ng)其分為四大類,表 1為該類纖維在非織造材料中的主就行要應用情況。
表 1 生物基纖維分類及其非織造材城校料
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、熱粘合等方式可以下靜制成(chéng)非織造材料,用于個人衛唱長生護理、過(guò)濾等領域。粘膠纖維具有良好(hǎo)的窗錯吸濕性、柔軟性和纏結性能(néng),用途廣泛,但濕強低,故問鄉常與其它纖維混合制作非織造材料拿自。通過(guò)水刺工藝,將(jiāng)其與木漿纖維見低混合可制成(chéng)可沖散濕巾,與其它化纖混合可制成(chéng)面做亮(miàn)膜基布、汽車内飾等。此外,也可通過(guò)針刺工藝將(子為jiāng)粘膠纖維制成(chéng)過(guò)錢爸濾材料,如將(jiāng)其與殼聚糖一道(dào)混合,制備的材料具有一會抗菌性能(néng),是性能(néng)優良的敷料材料;將(jiāng)其與了低麻纖維和PA6納米纖維混合制備的多層非織造材料,較一般過(guò)濾材料具有西學更好(hǎo)的吸油過(guò)濾性能(néng)。
Lyocell纖維具有良好(h紙海ǎo)的吸濕透氣性,可以通過(guò)水刺、針刺、熔噴等工好路藝來制備非織造材料,用作過(guò)濾材料、面(mi分光àn)膜基材、生物組織工程材料等。如將(jiāng)醫訊Lyocell纖維與粘膠纖維混合通過(南照guò)針刺工藝制備的過(guò)濾材料,比純動自粘膠纖維制備的材料吸附性能(néng)更好(hǎo),比表面(mià相身n)積更大。日本專利(專利号JP 2014073432-A)公開(kā們在i)了一種(zhǒng)過(guò)濾材料的制備方法,將(jiān哥現g)原纖化Lyocell纖維制成(chéng)的纖網與直徑為 見樹1 ~ 8 μm的化纖短纖制成(c外讀héng)的纖網進(jìn)行複合,通過(guò)熱粘合工劇兒藝可制成(chéng)非織造過(g人費uò)濾材料;專利US 20132692裡女94 A1公開(kāi)了一種(zhǒng)通過(guò)納米北懂Lyocell纖維、超細纖維和熱熔纖維制備的多層非織造材料,納唱線米級的Lyocell作為材料的頂層,含量為總克重的40% ~ 80%,超務子細短纖作為材料的基層,含量為20%左右,可以選用聚酯纖維、聚丙烯纖維、聚氨票兵酯纖維等,材料的克重為65 ~ 113 g/m2,這(z舞美hè)種(zhǒng)材料可以用于消毒材料、包裝袋的制備。
雖然粘膠纖維和Lyocell纖維具有良好(hǎo)的物理性能(néng草數),制成(chéng)的水刺非織造材料對(duì)人體而言具有很好(業請hǎo)的舒适性,但其産品的用途比較單一,不夠店司多樣(yàng)化。要使其應用領域更廣泛,應進(jìn)一東物步探索其加工方式,使産品更加多樣(yàng頻小)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(néng)的限制,所以隻能(nén議媽g)通過(guò)水刺、針刺等工藝制備非章都織造材料,制備的材料具有良好(分錢hǎo)的親膚性和舒适性,與人體相容性較好(些兒hǎo),可用于衛生護理領域、生物工程領域等。
膠原蛋白纖維不僅可以制備水刺非上討織造材料,還(hái)可以通過(guò)針刺工藝來麗懂制備軟骨組織。但膠原針刺材料的力學(xué)性能(néng)較低,因此其制風算成(chéng)的軟骨組織的機械性能(né開暗ng)也處于較低水平。此外,也可以通過(guò是視)靜電紡絲來制備膠原納米纖維,用于制備生物支架材料,其突出優報了點是在加強材料生化性能(néng)的同時(shí)不損壞其機械力刀樹學(xué)性能(néng)。
采用濕法紡絲得到(dào)再生蛋吧農白纖維大概需要60 h,生産線太長(cháng),能(néng)源消友睡耗大,且生産過(guò)程中需要的化學(xué)試劑很多,對(duì)環境的污畫用染比較大。此外,得到(dào)的纖維中票強力也較低,不利于生産加工,需經(jīng)過(guò)內吃後(hòu)處理才可應用于紡織領域。因此,進(jìn)一步研究生産過(低書guò)程更環保、更節能(néng)的再生蛋白纖維是突破點。專兒可利US 20130256942 A1中介紹了一種(zhǒng)更加節能(n村習éng)、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工拿姐藝,用一種(zhǒng)塑化劑將(ji拍很āng)從牛奶中提取出來的蛋白質增塑在一起(qǐ),窗嗎溫度在室溫至140 ℃之間,然後(hòu)在一定的土司壓力下擠出成(chéng)形得到(dào)牛奶蛋白複合纖維,塑化劑可以是水、甘個喝油、多糖類物質等。
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,可采醫能用幹法、紡粘法、熔噴法成(chéng)網,之後(hòu)通過(guò)針刺、錯高熱粘合的方法加固形成(chéng)非織造材料,用于醫療、包裝材料、過(g黃業uò)濾材料、農用材料等領域。
將(jiāng)PLA和亞麻纖維混合,采用氣流為民成(chéng)網、熱軋工藝制西章備非織造材料,産品不僅具有良好(hǎo)章空的生物降解性,而且具備一定的物理機械性能(néng),可用于包歌文裝材料等。PLA雖然具有良好(hǎo)的生物相容計友性和降解性,但不具有抗菌性,這(zhè)也限制了其應用。如將(jiāng)銀小制備的熔噴PLA材料用鹵胺化合物進(jìn)行抗菌整理,則其低遠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(吧作néng),因此也可用于農作物的覆蓋膜。目前已有研究團隊制備出了一拍玩種(zhǒng)PLA/PHA的複合非織造材料,通過(guò)對(d話公uì)其進(jìn)行風化模拟測試,确定此種(zhǒ他子ng)材料可用作多季節的生物堆肥覆見鐘蓋材料,是替代傳統農業覆蓋物的良好(hǎo)選擇。紙我
此外,將(jiāng)靜電紡制得的PLA納米纖維分别直接複合在水花醫刺非織造材料和熔噴非織造材料上,制成(chéng)PLA納米纖維非織造複合著是材料,材料的過(guò)濾性能(néng)將(jiāng)大幅度提個動高;將(jiāng)熔噴PLA間技非織造材料進(jìn)行駐極處理微看後(hòu),材料的過(guò)濾性能(néng)也可顯著提高,但過小妹(guò)濾阻力不會(huì)發(fā)生太大變化。有研究者指出,單一的PLA內看熔噴非織造過(guò)濾材料雖然具有較高的強力,但是靈活性較差,如果使用PLA外大/PCL複合熔噴非織造材料,則可在保持過(guò)濾效果和強力的同時(sh算唱í),靈活性也會(huì)增強。
PLA非織造材料雖具有良好(hǎo)的生物降解性能(né頻低ng)和生物相容性,但其生産過(guò)程并不是完全綠色的,而且厭什由于受到(dào)本身物理性能(né生你ng)的限制其非織造材料的應用領域有船匠限,今後(hòu)可進(jìn件熱)一步優化PLA纖維的生産工藝,使其更加綠色化;也可進(jìn)一步鐘員改善PLA的性能(néng),使其制備的材料應用紙如領域更加廣闊。
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,如藻類區裡,蝦、蟹的外殼等。這(zhè)類纖維一般具有良好(hǎo)的光朋物理化學(xué)性能(néng)、生物自喝相容性、抗菌性等,可通過(guò)針刺工藝制備非上小織造材料,一般用于醫用敷料領域;通過(guò)水刺一北非織造工藝制備的非織造材料,一般用于個人衛生材料,如面(話影miàn)膜、紙尿褲等;通過(guò)靜電他知紡絲紡成(chéng)微納米纖維可用于生物組織工程材料的開術能(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)共低風混紡絲制得,在醫療領域具有很好(hǎo)的應用。如將(jiāng)殼聚糖作但草為混凝劑制備的海藻纖維可進(jìn)一步制兵生備成(chéng)醫用敷料,不僅提高了敷料冷好的強力,也提高了其吸收性能(néng)。除了制作窗務敷料,海藻纖維還(hái)可作為口罩些微、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,但由于海藻酸鹽水溶液做金太粘稠,即使是在凝膠濃度以下,聚麗火合物鍊的缺陷以及分子間的斥力也會(huì)阻礙纖維鍊的形成(chéng),使厭子海藻纖維的加工有一定的困難。已有文獻提出了一種(z答月hǒng)新型的紡絲方法,用微流控間線的方法可以持續生産出具有溝槽的海藻酸長(cháng)絲,該方法成(chéng視鄉)本低,操作簡單,生産的纖維同樣(yàng)具有良好(hǎo)的生物相那請容性,可以用于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、可降解性和生物相容性,一般采火場用針刺工藝制成(chéng)非織造材料,可用于生物組織、過(guò)濾材料中河說。
殼聚糖纖維可以促進(jìn)纖維原細胞的快速增殖、膠原蛋白的合成(ché日站ng)及血管化,因此采用針刺工藝制備的殼聚糖材料主要用于醫用敷料領域,且男路其成(chéng)本較低、生産速度較快。該纖維還(hái)可以用于制備過放舞(guò)濾材料,采用濕法成(chéng報分)網工藝制備的過(guò)濾介質具有較好媽年(hǎo)的過(guò)濾效果,可用于呢在替代廢水廢油的過(guò)濾材料。通過筆得(guò)靜電紡制得的殼聚糖纖維由于具有良好(hǎo)的吸附性能(néng)時關,可進(jìn)一步制成(chéng)們林非織造材料,具有優良的過(guò)濾效果。如將(jiāng)靜電紡制得的納師科米殼聚糖/PEO纖維與PP紡粘材料相複合,制得的材料可用于液體或空笑對氣過(guò)濾。
殼聚糖纖維雖具有多種(zhǒng)良好(hǎo)的性木作能(néng),但制備過(guò)程中仍存新件在一些技術瓶頸,如脫乙酰度提高困難慢筆,制備高純度的殼聚糖受限;殼聚糖纖維水溶性不好(hǎo),秒看短期内難以實現快速抑菌;混合、開(kāi)松、梳理成(chéng但討)網困難,制備纖網受限等。如能(néng)解決這(zh能低è)些問題,其應用領域可進(jìn)一步拓寬。目前已有團隊視些研究改善其水溶性的方法,且制備出的琥珀酰殼聚糖是一種(zhǒng)水溶性殼聚糖志他,性能(néng)更佳,具有良好(hǎo)的水溶性,可用于制備筆暗泡沫敷料等。
海洋生物基纖維雖然原料來源廣泛,具有良好(hǎo)看南的生物相容性和可降解性,但其本身的一些性能(néng)特點也限制了其北體發(fā)展。如海藻酸纖維的水草些凝膠性能(néng)太好(hǎo),導緻刀明纖維制備有一定難度;殼聚糖纖維抑菌性優良,因此大多隻能(néng)用于制視草備醫療産品。此外,适合的工藝方法也較單一,産品的适用領域也較窄,這(文裡zhè)也成(chéng)為了其今後(hòu)其研究的方向(xiàng金了)。
南通紡織絲綢産業技術研究院
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