棉短绒非织造布的制备及吸附性能研究

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石油在日益发展的工业领域是重要的生产能源,但是在其开采、生产、运输过程中会产生泄漏,对环境产生危害。本课题以棉短绒为原料以针刺工艺加工制备的棉短绒非织造布为研究对象,测试棉短绒非织造布的油液吸附特性,揭示影响棉短绒非织造布吸油性能的因素,为棉短绒非织造布在油液吸附领域的应用提供参考依据。  论文主要研究内容与结论包括4个方面:  (1)棉短绒非织造布的制备与结构  以棉短绒为原料,采用针刺工艺将其制备出3种不同规格的棉短绒非织造布以及丙纶/棉短绒复合非织造布,采用扫描电子显微镜(SEM)观察了棉短绒非织造布的形态结构,利用孔隙率公式计算得其孔隙率范围在85~97%。  (2)棉短绒非织造布吸油性能  以吸油倍率、保油率、芯吸高度为棉短绒非织造布吸油指标,评价棉短绒非织造布吸油性能。研究表明,棉短绒非织造布的吸油倍率在9~20g/g之间,优于丙纶非织造布的吸油倍率为3~7g/g,保油率均在80%以上,棉短绒非织造布的保油率大于丙纶非织造布的保油率。所有试样的经向芯吸高度均大于纬向芯吸高度,丙纶非织造布的芯吸高度稍大于棉短绒非织造布的芯吸高度。  丙纶/棉短绒复合非织造布对油液的吸油倍率在8~9.1g/g之间,低于棉短绒非织造布的吸油倍率,这在一定程度上说明复合工艺影响了其吸油性能。丙纶/棉短绒复合非织造布保油率均在80%以上,与棉短绒非织造布无明显差异。  (3)棉短绒非织造布微观油液吸附性能  以静态接触角和动态浸润时间考查棉短绒非织造布油液吸附性能。利用 OCA15EC光学接触角测量仪测试棉短绒非织造布与机油、柴油、润滑油、水的静态接触角,以及油液在试样表面的动态铺展过程。研究发现,棉短绒非织造布具有疏水亲油性能,与机油、柴油、润滑油的静态接触角均小于60°,与水的静态接触角大于110°。且棉短绒非织造布与水的接触角不随时间变化,而3种油液在棉短绒非织造布上需要1500ms左右油液完全被吸收,时间快于丙纶非织造布的2000ms左右,且其接触角随时间变化均符合线性规律。丙纶/棉短绒复合非织造布具有与棉短绒非织造布相似的油液吸附性能,但棉短绒非织造布具有更好的油液亲和性。  (4)影响吸油性能的因素  利用扫描电镜测试棉短绒非织造布形态结构以及单根纤维的形态结构,利用SNB-2数字旋转粘度计和DCAT11表面张力/动态接触角测量仪测试油液的粘度、密度和表面张力等液体的特性。  研究表明,棉纤维中腔结构以及纵向具有天然转曲,具有良好的储存能力。棉短绒非织造布是多孔的纤维絮片,为油液在棉短绒非织造布内部的浸润和传递提供通道和空间;此外,对油液而言,油液粘度越大,铺展速度越慢,表面张力越大,油液铺展越慢。
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