Cellulose Material – Advantages, Applications & Production

Bạn đã bao giờ nghe nói về vật liệu cellulose? Vậy Cellulose là gì? Nó ảnh hưởng như thế nào đến cuộc sống con người? Cellulose có lợi hay có hại cho sức khỏe con người? Hãy cùng đọc bài viết này Dugarco để tìm ra ưu điểm, ứng dụng và sản xuất của nó.

>>> CLICK NGAY: 11 loại chất liệu quần áo thân thiện môi trường được ưa chuộng nhất

1. Nguyên liệu xenlulozơ là gì?

Nhiều người thắc mắc về ý nghĩa của vật liệu cellulose . Vậy, vật liệu cellulose là gì? Là vật liệu được sử dụng trong quần áohay không? Cellulose là một polysacarit bao gồm một chuỗi tuyến tính gồm vài trăm đến hàng nghìn (14) đơn vị D-glucose được kết nối với công thức (C6H10O5)n.

Cellulose không có hương vị, không mùi, có góc tiếp xúc 20–30 độ, không hòa tan trong nước, là chất bất đối và có khả năng phân hủy sinh học trong hầu hết các dung môi hữu cơ. Bằng cách xử lý nó bằng axit khoáng đậm đặc ở nhiệt độ cao, nó có thể bị phân hủy về mặt hóa học thành các thành phần glucose.

Khả năng phục hồi cấu trúc đáng chú ý của ma trận gỗ là do tác động cơ học của các sợi cellulose trong ma trận. Các đặc tính cơ học của cellulose trong thành tế bào sơ cấp của thực vật có liên quan đến sự phát triển và mở rộng của tế bào thực vật. Sợi bông chứa hơn 90% cellulose, khiến chúng trở thành dạng polysacarit tự nhiên tinh khiết nhất.

2. Ưu điểm của vật liệu xenlulo

Chất liệu vải Cellulose có nhiều ưu điểm vượt trội và được nhiều nhà sản xuất quần áo thân thiện với môi trườngsử dụng. Một số ưu điểm nổi bật của nó là:

• Một trong những đặc điểm cơ bản nhất của vật liệu xenlulo là, với tư cách là chất đúc than, chúng để lại một lượng cặn đáng kể, phần lớn là cacbon, đặc biệt là trong môi trường thông gió.
• Chúng được sử dụng trong các viện nghiên cứu nông nghiệp, cũng như các ngành công nghiệp nhựa và bột giấy, để phân hủy các vật liệu cồng kềnh, mềm, cứng vừa, dạng sợi và xenlulo.
• Vải xenlulo màu azoic cung cấp chất lượng giặt nhanh. Ở giai đoạn sôi, tất cả các tổ hợp azoic đều chịu được xà phòng. Các màu tối đặc biệt sáng. Tuy nhiên, độ bền ánh sáng là tốt ở mức trung bình và màu nhẹ.

Bông bao gồm cả thành phần xenlulo và không xenlulo. Lớp biểu bì, được bao phủ bởi sáp và pectin, là lớp ngoài cùng của sợi bông, tiếp theo là vách chính được tạo thành từ các chất xenlulo, pectin, sáp và proteinic. Vách thứ cấp, được phân mảnh thành nhiều lớp sợi xenlulo song song, và lòng mạch tạo nên phần bên trong của sợi bông. Sợi cơ bản, được tạo thành từ các bó chuỗi cellulose dày đặc, là đơn vị nhỏ nhất trong số các sợi. Các phần (tinh thể) có thứ tự cao xen kẽ với các vùng ít thứ tự hơn (vô định hình) theo hướng dọc. Pectin, sáp, vật liệu proteinic, các hợp chất hữu cơ khác nhau và khoáng chất tạo nên vật liệu không xenlulo.

3. Vật liệu cellulose trong các ứng dụng sinh học

Trong các ứng dụng y sinh, vật liệu chức năng dựa trên cellulose có rất nhiều tiềm năng. Vật liệu tổng hợp cho thấy khả năng giải phóng nhanh chóng lên đến 1 giờ trong ống nghiệm ở độ pH 8, cho thấy rằng chúng có thể được sử dụng làm chất mang thuốc tương thích sinh học và có thể phân hủy sinh học để phân phối qua da. Do tính tương thích sinh học của chúng, các vật liệu chức năng dựa trên cellulose có thể được sử dụng trong liệu pháp điều trị ung thư. Vật liệu tổng hợp tương thích sinh học với độ bền cơ học cao có thể hữu ích trong việc tái tạo xương.

4. Ứng dụng xử lý và tách nước

Vật liệu chức năng dựa trên cellulose thường được sử dụng trong các ứng dụng tách, đặc biệt là xử lý nước. Chất tạo màng sinh học hấp phụ các ion kim loại nặng từ dung dịch nước bao gồm sợi nano chitosan, lignocellulose, chitosan, chitin, cellulose và lignin. Đối với các ứng dụng xử lý nước, vật liệu chức năng gốc cellulose có khả năng hấp phụ cao.

Xử lý nước thải Phương pháp siêu âm được sử dụng để điều chế chất hấp thụ polyme hỗn hợp Cellulose-methyltrioctylammonium chloride dùng để hấp phụ crom(VI) chất gây ung thư. Các ứng dụng kéo sợi điện phân tách đã được sử dụng để tạo màng polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene chứa nhiều lượng CNC khác nhau để sử dụng trong quá trình chưng cất màng.

5. Vật liệu cellulose trong các ứng dụng cảm biến

Vật liệu chức năng gốc cellulose hiện đang được sử dụng làm vật liệu cảm biến, điều này phù hợp với xu hướng phát triển khoa học công nghệ trí tuệ nhân tạo. Hàng trăm dãy điện cực vàng tự thiết kế trên màng xenlulo được chế tạo bằng máy in phun giá rẻ để tạo ra các mảng điện cực vàng trên giấy. Là nền tảng cảm biến màng mỏng, các vật liệu có nhiều phẩm chất độc đáo khác nhau, bao gồm độ dẫn điện vượt trội, tính linh hoạt tuyệt vời, khả năng tích hợp cao và chi phí thấp.

Một cảm biến amoniac đã được sử dụng để sản xuất ống nano carbon (CNT) trên giấy và vật liệu tổng hợp CNT-cellulose. Các cảm biến hiện nay có các đặc điểm sau: tính linh hoạt, giá thành rẻ và phù hợp với các ứng dụng dùng một lần.

Bao bì tích cực, cảm biến sinh học, kỹ thuật mô, bề mặt kháng khuẩn, phân tách và phát hiện, quần áo thông minh và hệ thống giải phóng thuốc đều có thể được hưởng lợi từ các vật liệu thông minh dựa trên xenlulo với các chuỗi polyme bên phản ứng với kích thích được ghép.

>>>> XEM NGAY: Bông biến đổi gen: Tác động và lợi ích của bông GMO

6. Trends in the Cellulose-Based Textiles

Nhận thức về môi trường và mối quan tâm của xã hội về tác động môi trường của ngành dệt may đang ngày càng mở rộng, nhấn mạnh nhu cầu ngày càng tăng trong việc tạo ra các kỹ thuật xanh và bền vững trong chuỗi cung ứng của ngành. Ở thượng nguồn, các nguyên liệu và kỹ thuật bền vững mới được yêu cầu do sự gia tăng dân số và tăng tiêu thụ sợi dệt.

Xenlulo, là nguồn tài nguyên tái tạo sẵn có và quan trọng nhất cho hàng dệt may, có những đặc điểm cấu trúc độc đáo. Các sự kiện thay đổi vật lý và hóa học dẫn đến sợi là khá quan trọng trong thị trường ngày nay. Những tiến bộ công nghệ gần đây cho phép tạo ra các sợi có độ bền kéo cao nhất mà không cần sử dụng các quy trình hóa học phức tạp hoặc nguy hiểm. Vì vậy, các loại sợi không có dung môi đang gần được thương mại hóa.

>>>> BÀI VIẾT LIÊN QUAN: Thời Trang Bền Vững Tại Việt Nam 2024 | Chất lượng – Uy tín

7. Đánh giá tính bền vững của vật liệu xenlulo trong ngành dệt may

Vật liệu làm từ lignocellulose phải có đặc tính tương đương hoặc tốt hơn vật liệu làm từ hóa thạch để đạt được lợi thế cạnh tranh thương mại. Họ có thể cải thiện khả năng cạnh tranh của mình bằng cách bổ sung các tính năng như độ dẫn điện, đặc tính từ tính, hoạt tính sinh học, khả năng chống thấm nước, hiệu ứng bề mặt tự làm sạch và khả năng chống cháy. Công nghệ vi sinh và sản xuất hóa chất dựa trên sinh học đều có thể góp phần đáng kể vào quá trình chuyển đổi sang Nền kinh tế sinh học trong tương lai.

Để đáp ứng nhu cầu và mong muốn của mọi người, nhiều loại sợi đã được phát triển, trong đó phổ biến nhất là polyester, cotton và visco. Tuy nhiên, quá trình chế biến và vận chuyển nguyên liệu thô, tạo ra các sợi nhỏ, và xử lý hàng hóa và các sản phẩm phụ đều có tác động đến môi trường. Kỹ thuật Lyocell hiện sản xuất sợi cellulose thân thiện với môi trường nhất trên thị trường.

8. Nguồn Cellulose và Nanocelluloses mới lạ

Một số nano xenluloza (NC) có nguồn gốc từ vi sinh vật và thực vật đã được khám phá như một nguồn sợi dệt trong những năm gần đây. Lý do chính cho sự quan tâm đến NC là tận dụng khả năng kết tinh tăng lên của chúng, giúp thúc đẩy khả năng chống cơ học mạnh mẽ. NC không phải là một loại vật liệu đơn lẻ, mà là một nhóm vật liệu có nhiều đặc tính khác nhau, do nhiều nguồn và quy trình chế biến khác nhau.

8.1. Nanocellulose vi khuẩn

Nanocellulose vi khuẩn (BNC) là một homopolysacarit được sản xuất bởi vi khuẩn Gram âm thuộc chi Komagataeibacter, Acetobacter, Rhizobium, Agrobacterium, Pseudomonas, Salmonella, Alcaligenes và Sarcina, chi vi khuẩn Gram dương duy nhất.

Những nỗ lực khác để cải thiện sản lượng BNC bao gồm các lò phản ứng tăng cường, môi trường nuôi cấy phức tạp và thậm chí cả sự phát triển của hệ thống enzym không tế bào. Độ bền cơ học cao, khả năng giữ nước, độ ổn định về kích thước, độ kết tinh, tính tương thích sinh học và khả năng phân hủy sinh học là tất cả các đặc điểm độc đáo của cấu trúc này.

Nhiều ứng dụng của BNC đã được nghiên cứu, bao gồm băng vết thương, tái tạo / thay thế mô, hệ thống phân phối thuốc, cảm biến sinh học và chẩn đoán ung thư trong lĩnh vực y sinh.

8.2. Nanocelluloses thực vật

Các nhóm hydroxyl trên một chuỗi cellulose liên kết với các nhóm hydroxyl của chuỗi kia để tạo thành các phân tử cứng và ổn định, mang lại độ cứng và sức mạnh cho cây. Sợi nano xenlulo (CNF) và tinh thể nano xenlulo là hai loại NC thực vật (CNC). Nguồn và điều kiện sản xuất có ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất hóa lý cuối cùng của NC. Độ bền và độ cứng cao, mật độ thấp, khả năng phân hủy sinh học, diện tích bề mặt cao và độ giãn nở nhiệt thấp của NC đã thúc đẩy rất nhiều nghiên cứu và phát triển trong suốt hai thập kỷ qua.

Vật liệu tổng hợp, lĩnh vực giấy và bìa, hàng hóa hấp phụ, thực phẩm và đồ uống, sơn và chất phủ, chất kết dính, bao bì, dầu khí, điện tử và các mặt hàng y tế, dược phẩm và mỹ phẩm đều được sử dụng cho CNC và CNF.

>>>> BẤM NGAY: Tìm hiểu về sản xuất và tiêu thụ bông ở Châu Phi

9. Công nghệ sản xuất sợi dệt cellulose

Dưới đây là danh sách các công nghệ sản xuất sợi dệt cellulose hiện nay:

9.1. Sợi xenlulo tái sinh

Hòa tan xenluloza, nguyên chất hoặc được tạo ra, từ bột gỗ hoặc sợi thực vật tạo ra sợi xenlulo tái sinh. Sợi bột gỗ quá ngắn để sử dụng trong dệt may, do đó chúng phải được xử lý bằng công nghệ kéo sợi và tái sinh liên tục.

Vào thời kì đầu của sự phát triển của ngành dệt may, đầu thế kỷ XX, xenlulo tái sinh là loại sợi nhân tạo đầu tiên được sử dụng. Vải được làm từ chất liệu Cellulose có độ mịn và bóng như lụa cũng như khả năng hút nước đặc biệt của bông. Do độ bền kéo và độ mịn của chúng, sợi xenlulo tái sinh được sử dụng trong nhiều loại vải, từ quần áo thể thao đến hàng dệt may chăm sóc sức khỏe, riêng lẻ hoặc kết hợp với các loại sợi tự nhiên hoặc tổng hợp khác.

9.2. Viscose Rayon

Quy trình Viscose là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để tạo RCF trên thế giới. Mặc dù được tạo ra từ gỗ, quy trình Viscose được biết là gây ra những hậu quả đáng kể về môi trường và vật liệu cách nhiệt xenlulo do việc sử dụng rộng rãi các hóa chất như natri hydroxit, tạo ra natri sunfat như một sản phẩm phụ. Các hậu quả khác liên quan đến cách hóa chất được tạo ra và tái chế, cũng như việc sử dụng năng lượng, sử dụng nhiên liệu hóa thạch và phá rừng, được bao gồm trong vòng đời của quy trình Viscose.

Nanollose gần đây đã tiết lộ việc phát hiện ra công nghệ tạo nhớt dựa trên BNC. Quá trình này chuyển đổi BNC thành sợi Viscose không có cây Nullarbor bằng cách sử dụng thiết bị sản xuất tiêu chuẩn công nghiệp.

9.3. Lyocell Rayon

Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã nghiên cứu sự hòa tan trực tiếp của vật liệu vải cellulose (không tạo dẫn xuất). Phương pháp này có thể đơn giản hóa việc sản xuất xenlulo tái sinh bằng cách loại bỏ một số quy trình. So với phương pháp Viscose, công nghệ hòa tan trực tiếp cellulose là một quá trình đơn giản hơn, sử dụng ít hóa chất hơn mười lần. Dung môi trực tiếp cũng dễ tái chế hơn vì không tạo ra chất thải, làm cho nó trở thành một phương pháp thân thiện với môi trường hơn. Tuy nhiên, do chi phí dung môi cao và việc sử dụng nhiệt độ cao để hòa tan xenluloza, chi phí sản xuất Lyocell cao hơn Viscose.

Qua bài viết này của Dugarco, chúng tôi hy vọng bạn có thể có được nhiều kiến thức về vật liệu cellulose về lợi ích, ứng dụng và sản xuất của nó.

Thông tin liên hệ:

• Địa chỉ: Số 59, Phố Đức Giang, Phường Đức Giang, Quận Long Biên, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
• Điện thoại: 024 3655 7930.
• Email: dugarco@mayducgiang.com.vn
• Website: https://dugarco.com/vi/

>>>> CÓ THỂ BẠN CHƯA BIẾT:

• Báo cáo chi tiết về thị trường sợi và vật liệu được ưa chuộng hàng năm
• Xây dựng thương hiệu thời trang của bạn bền vững chỉ với 9 cách

Hoang Ve Dung

Dugarco dưới sự lãnh đạo và dẫn dắt tài ba của Ông Hoàng Vệ Dũng đã từng bước trở thành nhà sản xuất quần áo lớn của Việt Nam, cung cấp quần áo cho nhiều thương hiệu nổi tiếng đến từ nhiều quốc gia khác nhau như Anh, Mỹ, Úc.