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U prucessu di filatura di fusione reattiva à pocu cunsumu d'energia hè statu sviluppatu per preparà a poliamida 6 micro/nano fibre in Qingdao University, Cina

U tempu:2021-12-20 Hits:

In l'industria tradiziunale di fibre chimiche, prucessu di furmazione di fibre di tecnulugia di filatura di fusione à polimeru cum'è materia prima, per via di l'alta viscosità di u polimeru fusu, a fibra hè di solitu in più di 10 microni di diamitru, scala più chjuca (livellu sub-micron è nanometru) Fibra di solitu richiede l'implementazione di a tecnulugia di filatura elettrostatica, prucessu in più di u necessariu 5 ~ 40 kv alta tensione, richiede ancu una viscosità fluida più bassa, Facile à stretchà. Therefore, in a tecnulugia di filatura di fusione, i polimeri sò generalmente dissoluti in solventi organici per furmà una suluzione di filatura di 1% ~ 20%, chì ùn solu riduce u rendiment di fibra, aumenta u costu di prucessu, ma porta ancu prublemi di ricuperazione di Dunqueè di contaminazione ambientale. Therefore, hè statu longu un prublema difficiule in l'industria per ottene microfibres senza volatilizazione di solventi.
In vista di questu, a squadra di u prufessore Ning Xin di l'Università di Qingdao hà cuncipitu un novu filamentu di fusu reattivu à bassa energia. (RMS) basatu annantu à u mecanismu di polimerizazione anionica di l'apertura di l'anellu di caprolactam, sistema di catalizzatore è iniziatore per preparà poliamide 6 materiali micro/nano fibre. A ricerca in relazione hè intitulata "Formazione di Nylon-6 Micro/Nano-Fibre Assembly through a Low Energy Reactive Melt Spinning Process. "(https://doi.org/10.1039/D1GC03468E) emissioni publicate in Green Chemistry".



Figura 1. Prucessu di filatura di fusione reattiva (RMS)



In stu studiu, monomeru di bassa viscosità cum'è materia prima di partenza di filatura, à traversu u cuntrollu di a cinetica di reazione di polimerizazione di u sistema hibridu di viscosità chì currisponde à l'allungamentu di forza di campu elettrostaticu di alta tensione., hà realizatu a mistura di monomeri di bassa viscosità, polimerizzazione anionica ad apertura di anelli, cristallizazione di polimeru, Estrusione di fluidu stretching furmà è prucessu di rete di sincronizazione aleatoria di fibre. A temperatura di u prucessu hè di circa 80 ~ 100 ℃ più bassu di a temperatura di u prucessu di filatura di fusione cummerciale attuale, riducendu assai u cunsumu d'energia. In cunfrontu cù a filatura di suluzione, stu prucessu ùn usa micca solventi o diluenti, chì migliurà u rendiment è salva u costu di ricuperazione di solventi è trattamentu.




Sicondu a lege Lambert-Beer, u tassu di cunversione di u monomeru fusione mista cù a viscosità drawing ideale hè trà 50% and 60% monitorendu u prucessu di polimerizazione anionica di apertura di l'anellu di u sistema di iniziatore di catalizzatore di caprolactam per spettroscopia infrared dinamica. Ottimizendu a formula di a materia prima è i paràmetri di prucessu di i reagenti, i campioni ottenuti sò stati fibri colonnari solidi cù superficia liscia, è furmò filmi porosi bidimensionali cù distribuzione aleatoria. I diametri di fibra sò stati principarmenti distribuiti trà 400 nm è 3 μm. I risultati di a prova DSC mostranu chì u puntu di fusione di a fibra hè 212,4 ℃, chì ponu ghjunghje à a gamma di u puntu di fusione di nylon cunvinziunali 6 prudutti (210~ 230 ℃), è a so cristallinità hèè.7%, ligeramente più bassu di quellu di u nylon cummerciale 6 filamentu (31.7%). Hà ancu α and γ forme di cristalli, chì sò i più cumuni di nylon 6. È sottu diverse proporzioni di reactanti è paràmetri di prucessu mostranu una trasfurmazioni mutuale regulare. U tassu di cunversione di monomeru mediu di u campionu di fibra calculatu da u metudu di pesatura pò ghjunghje à più di 90%. I risultati di a prova GPC mostranu chì u pesu moleculare mediu di a mostra finale hè più di più 50000, indicà chì u prucessu di filatura di fusione reattiva hè accumpagnatu da un prucessu di reazzione di polimerizazione assai efficace è cumpletu..





Figura 3



In più, u studiu hà ancu realizatu a Valutazione di u Ciclu di Vita (LCA) di NYLON 6 products, da fonte di monomeri di caprolactame -- sintesi di nylon 6 -- pruduzzione di nylopruduttiucts -- prucessu di degradazione di nylon 6, l'inchiesta generale, paragone è analisi. In u stadiu di produzzione di nylon 6, paragunatu cù a filatura di fusione tradiziunale è a filatura di suluzione, a filatura di fusione reattiva (RMS) U prucessu pò esse l'unicu modu per pruduce fibre in u diametru di parechji microni è submicroni senza l'usu di solventi.. Tuttu u prucessu ùn hè micca tossicu, non polluting, bassu cunsumu d'energia è altu rendiment. U prucessu RMS cumminatu cù a strada chì u monomeru di caprolactam pò esse sintetizatu da l'ingegneria enzimatica di l'estrattu di felce invernale., è u ciclu verde prucessu chì nylon 6 pò esse degradatu in precursore di caprolactame, cusì rializà u ciclu verde prucessu di fabricazione sustinibili di nylon 6 micro è nano fibri in tuttu u ciclu di vita mostratu in FIG. 4. In listessu tempu, U prucessu RMS hà una prospettiva cummerciale altamente fattibile conceptualmente, è hè previstu di rializà a produzzione in scala industriale di nylon 6 micro/nano fibres. L'invenzione di stu prucessu è i materiali cunnessi sò stati dichjarati per a prutezzione di patenti.



Figura 4. Nylon sinteticu 6 Valutazione di u Ciclu di Vita di u produttu (LCA) Roadmap



(Fonte: Frontiere in a scienza di i polimeri)