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未闻其名,已享其益:生物基材料在生活中的悄然渗透
发布时间:2024-12-12 09:07:27
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科技
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漫科学
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科创扬帆,科普同行
科普图文简介:
你可能没听过“生物基材料”的名词,但以下这些生物基材料你在日常生活中不知不觉一定已经用过了。


生物基材料的本质是把空气中二氧化碳间接地通过植物光合作用以及生物、化学、物理手段转化为人们衣食住行用的材料和能源。

目前生物基塑料已广泛应用于包装材料、一次性餐具及购物袋、纺织材料等领域,正逐步走向工业规模化实际应用和产业化阶段。你可能没听过“生物基材料”的名词,但以下这些生物基材料你在日常生活中不知不觉一定已经用过了。

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聚乳酸(PLA)

聚乳酸也被称为聚丙交酯,是一种新型的生物基及可再生生物降解材料。它是由可再生植物资源(如玉米、木薯等)中提取的淀粉原料制成,经过糖化、发酵和化学合成等步骤得到。聚乳酸具有生物降解性、生物相容性、易加工性,已被广泛的应用在生物医药、家具纺织品、包装、复合材料、塑料薄膜、3D打印等领域。

PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)

PTT可俗称为弹性涤纶,由对苯二甲酸(PTA)和1,3-丙二醇(PDO)聚合而成。PTT纤维具有弹性、易于染色、手感柔软等特点,非常适合纺织服装面料。此外,PTT还具有干爽、挺括等特点,被誉为聚酯之王。

莱赛尔纤维

莱赛尔纤维即新溶剂法再生纤维素纤维,是以树木等可再生的天然纤维素资源为主要原料,采用N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)的水溶液溶解纤维素后进行纺丝制得的一种再生纤维素纤维。莱赛尔纤维在家用纺织品领域应用广泛,如床品四件套、凉席、夏凉被等,还可用于个体护理及医疗卫生用纺织品以及工业传送带、过滤材料等。

壳聚糖

壳聚糖是甲壳素N-脱乙酰基的产物,是一种带有活泼羟基与氨基的线型聚电解质。壳聚糖具有生物降解性、细胞亲和性和生物效应等独特性质,被认为是比纤维素具有更大应用潜力的功能性生物材料。壳聚糖在医药、食品、化工、化妆品等领域有广泛应用。

海藻纤维

海藻纤维是从海藻中提取海藻酸盐通过一系列技术加工而成的纤维。海藻纤维具有成胶性、生物相容性、抗菌消臭等功能,是目前发现的唯一一种纯天然、可再生、可降解、零排放、零污染的天然纤维。海藻纤维在医疗、纺织等领域有广阔的应用前景。

PA56(生物基尼龙56)

生物基尼龙56是由生物基戊二胺和石油基己二酸聚合而成的一种新型生物基聚酰胺。生物基戊二胺是通过淀粉微生物发酵而得,降低了生产成本,缓解了石油资源紧缺的压力。PA56与PA6、PA66的分子结构相似,具有优异的长期耐高温性能和耐化学性,可应用于汽车工程零部件等领域。

PHBV(聚羟基丁酸酯-戊酸酯)

PHBV是一种生物可降解的聚酯材料,由微生物发酵产生。它具有优异的生物相容性和生物降解性,在医疗、包装等领域有潜在的应用价值。PHBV的降解速度可以通过调整其化学结构来控制,从而满足不同应用需求。

细胞纤维素

细胞纤维素是一种由植物细胞壁中提取的高纯度、高结晶度的纤维素。它具有高强度、高模量、高吸水性等特性,在食品、医药、化妆品等领域有广泛应用。细胞纤维素还可以作为增强材料用于复合材料的制备。

就目前的产业现状显示,尽管生物基纤维材料增长迅速,但因基数小,总量仍有限。如2023年产量118万吨,与2019年相比虽增长200多倍,平均增长率30%,但与7000多万吨的纤维总产量相比,占比仅约百分之零点几。

与国际先进水平相较,我国生物基纤维材料在整体把控与核心技术方面存在差距。虽品种较为齐全,部分如聚乳酸、PTT、莱赛尔纤维处于跟跑阶段,壳聚糖、海藻纤维、PA56、PDT具规模化优势,PHBV、细胞纤维素等处于国际并跑,但总体效率有待提升。在高端市场,尤其是品牌市场的长期发展能力方面,与发达国家相比差距明显。

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责任编辑:漫科学
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