PLA是一种由可再生的植物资源(如玉米)所提取的淀粉原料制成的新型生物降解材料。其生产过程包括将淀粉糖化得到葡萄糖,再由特定的菌种发酵制成高纯度的乳酸,最后通过化学合成方法得到一定分子质量的聚乳酸。PLA不仅具有良好的生物可降解性,还能在使用后被自然界中的微生物完全分解,最终产物为二氧化碳和水,对环境无污染。
1.2.2PHA
PHA的基本结构是由3-羟基脂肪酸组成的线性聚酯,这些聚合物完全由微生物合成,是环境友好型材料。(1)PHA是由很多微生物合成的一种胞内聚酯,不仅具有良好的生物相容性和生物可降解性,还具备塑料的热加工性能,既可作为生物医用材料,也可用于生物可降解包装材料。(2)PHA具备一些高附加值性能,如非线性光学性、压电性和气体相隔性。(3)与PLA相比,PHA在气体阻隔性方面表现更佳,这一特性使其在食品保鲜包装上有潜在的应用前景。(4)PHA具有良好的紫外稳定性。
1.3熔融纺丝、湿法纺丝等纺织技术的应用
熔融纺丝技术主要用于生产涤纶、聚酰胺纤维和聚丙烯纤维等化学纤维。该技术的优点包括高效率、无需溶剂和沉淀剂及其回收循环系统、设备简单、工艺流程短,是一种经济、方便和效率高的成型方法。熔融纺丝、湿法纺丝是两种关键的织造工艺,同样适合于生产可分解纤维材料。其中,熔融纺丝的特征包括拉长性强、制造效率高等。在熔融纺丝工艺中,聚合物液态被连续平稳地注入纺丝舱之后,经过滤作用并被推送至具有众多孔洞的喷丝模具内,造就了熔融微流。这些微流随后在冷却作用下凝固,最终转变为固态的纤维束。湿法纺丝是指将聚合物溶解成均一的液态,经过搅拌、滤除杂质、消除气泡等步骤之后,利用喷丝装置挤出细小的原料流入固化液中,依靠溶剂的扩散作用和凝固剂的穿透作用,让纤维在凝固过程中稳定成型。这些方法的运用使可分解纤维的批量制造成为现实。
1.4可降解纤维的环保性能及优势分析
2环保型新型面料的研发与应用
2.1环保型新型面料的设计理念
环保型新型面料的设计理念主要基于可持续性、低碳环保和人体健康,强调在面料的开发、生产和使用过程中尽量减少对环境的负面影响。环保型新型面料不仅要注重环保性能,还要兼顾穿着的舒适性和面料的功能性[2],例如开发具有吸湿排汗、抗菌防臭、抗紫外线等功能的面料,以满足消费者的多样化需求。
2.2选用天然纤维、再生材料开发纺织品的趋势
2.3针对传统合成纤维的环保改造技术
传统合成纤维因其良好的性能和较低的成本被广泛应用于纺织品中,但其不可降解性给环境造成了较大压力。因此,针对传统合成纤维的环保改造技术应运而生。针对以聚酯纤维为代表的传统合成纤维难降解、污染大的问题,企业不断尝试研发可用于纺织品开发的可生物降解聚酯纤维,通过改进合成纤维的化学结构,使其具有生物降解性,如PLA和PHA等生物降解聚合物已被成功应用于纺织品的生产中。开发高效的回收再利用技术,将废旧合成纤维纺织品回收、分解并重新利用,不仅可以减少废弃物的产生,还能节约原材料资源。
2.4环保型新型面料CELYS?可生物降解聚酯纤维面料的应用优势
CELYS?纤维通过独特的聚合工艺和第三单体技术对材料的化学分子结构进行了改造,使其在工业堆肥条件下能在179天内完全降解。CELYS?纤维因出色的物理和化学性能被广泛应用于纺织服装产业等领域,包括运动装备、内衣、童装等。设计师和制造商能利用这一新型材料制造出更多创新和可持续产品,满足市场和消费者的多样化需求。再加上该材料能在较低温度下进行染色,不仅减少了能源消耗,还减轻了对环境的热污染。其对天然染料和低或中等分散染料具有高敏感性,使染色过程更加环保且高效。CELYS?纤维已获得可生物降解产品研究院(BPI)认证,符合北美AS?关于可堆肥产品的严格标准。这一认证为消费者提供了信心保证,证明CELYS?纤维是一种经过严格测试和验证的环保材料,具有较高的安全系数。
3CELYS?可生物降解聚酯纤维的案例分析
3.1CELYS?纤维的研发背景与过程
3.2CELYS?纤维的降解原理与性能测试
CELYS?纤维的生物降解性主要基于特殊的化学结构设计和微生物的作用。在纤维的聚合过程中,通过引入特定的化学基团,纤维在特定环境下能被微生物识别和分解。为了验证CELYS?纤维的降解性能,研发团队进行了大量的性能测试。其中,最具代表性的是德国莱茵实验室进行的工业堆肥降解测试。CELYS?纤维在德国莱茵实验室进行的工业堆肥降解测试结果如图1所示。
图1CELYS?纤维在德国莱茵实验室进行的工业堆肥降解测试结果
检测方:TUV莱茵实验室
面料成份:60%棉,20%莱赛尔,20%CELYS聚酯纤维
测试结果表明,在179天的工业堆肥条件下,CELYS?纤维的降解率高达95.40%。这一数据充分证明了CELYS?纤维的优异降解性能,也为其在环保材料领域的应用提供了有力支持。
3.3CELYS?纤维在纺织服装产业中的应用实例
CELYS?纤维因独特的性能和环保特性在纺织服装产业中得到了广泛应用。以安踏为例,该品牌在2023年春季系列中推出了首款以CELYS?纤维为环保科技的卫衣产品。这款卫衣采用了棉和CELYS?纤维混纺纱为主的空气层面料,结合了天然纤维和新型聚酯纤维的性能优势。除了卫衣产品外,CELYS?纤维还可应用于其他多种服装品类中,如T恤、外套、内搭等。其优异的性能和环保特性为设计师们提供了更多的创作空间和可能性。
3.4CELYS?纤维的市场反响与未来发展
CELYS?聚酯纤维在179天的工业堆肥条件下降解率高达95.40%,完全符合欧盟、北美、日本、澳洲、中国等主要市场对工业堆肥降解检测的标准和合格判定要求。随着技术的不断进步和应用的不断拓展,CELYS?纤维的性能和应用领域也将得到进一步提升和拓展。可以预见的是,CELYS?纤维将在纺织服装产业中发挥更重要的作用,为推动产业的可持续发展作出更大的贡献。
4可降解纤维材料技术与环保型新型面料的市场前景
4.1国内外市场需求分析
可降解纤维材料技术与环保型新型面料在国内外市场的需求呈现出显著增长的趋势。从技术发展角度来看,近年来,可生物降解材料合成技术取得了新进展,尤其在淀粉纤维、纤维素纳米晶增强生物可降解复合纤维、天然纤维增强聚乳酸基可降解复合材料等方面的研究和应用取得了显著成果。在市场需求方面,全球可降解材料市场销售额在2023年达到数十亿元,预计到2030年达到数百亿元[4]。目前,中国已设定了未来5年内可降解纤维产量年均增长20.00%以上的目标,进一步表明我国对可降解纤维材料技术与环保型新型面料的重视。
4.2行业发展趋势预测
随着科技的进步,新型可降解纤维材料的研发和应用将更加广泛[5],例如PLA纤维、生物基聚酯纤维等新型环保材料将成为市场主流。这些材料不仅具有良好的生物降解性,还能在性能上与传统合成纤维媲美。
4.3政策法规对市场的影响
可降解纤维材料与环保型新型面料将与多个产业进行融合,如医疗、汽车、建筑等。尤其在医疗领域,可降解缝合线和敷料等产品的需求不断增长。市场规模的增长也反映了这一趋势。据统计,2022年中国生物可降解材料市场规模达到160.49亿元,同比增长79.37%,截至2023年市场规模达到230.72亿元。虽然政策和技术创新为市场提供了发展的动力,但要实现长期的可持续发展,还需解决成本控制和技术优化等问题。
4.4潜在的市场机遇与挑战
中国政府出台了一系列支持可降解材料和环保产业发展的政策,包括税收优惠、资金扶持和市场准入等。这些政策有助于推动可降解纤维材料和环保型新型面料的市场拓展和应用。多个国家和地区已实施了禁塑令和限塑令等政策法规,以限制传统塑料的使用和推广可降解材料。
5结语
可降解的纤维材料技术与环保型新型面料的研发是纺织服装产业可持续发展的关键,具有极为广阔的市场前景和巨大的经济价值,需要工业界、学术界和政策制定人员共同努力,积极推动这些环保性材料和技术的广泛应用,为构建绿色、可持续发展的纺织服装产业作出贡献。