低温处理棉织物增强全可降解复合材料的开发

来源 :东华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:baronsong2009
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当今社会的发展越来越离不开节约资源,保护环境,可持续发展这几个关键词,纺织也不再仅仅局限于服装领域,而在各个领域都有越来越多的应用。棉作为人类最早开发使用的纺织原料之一,在当今社会的用量更是与日剧增,这导致了棉花的种植成本逐年升高,且种植需要很多杀虫剂,易引起水污染等一些问题。此外大量的应用也就意味着会有大量的淘汰产品产生,这些淘汰下来的棉织物随意堆放或者燃烧,不仅是一种浪费,也会造成环境污染。由于棉纤维以及各类纺织原料的紧缺和物价上涨,如何开发二次使用废旧产品的新途径被广大研究人员所重视,如废旧军服生产再生纤维,废旧织物发电等。但由于回收的废旧棉织物性能下降,很难直接再利用,因此需要对废旧棉织物进行前期处理,以提高其各项性能,达到再利用标准。在传统纺织工艺中,棉纤维经丝光处理后会重组部分氢键,分子取向结构得到优化,有利于强力提升。受此工艺的启发,此章节选取碱尿素溶液改性方法,在一定温度下对材料进行优化并研究了最佳改性参数。在棉织物改性成功的基础上,为了拓宽废旧棉织物的应用,以低温改性棉织物为增强体,辅以可降解热塑性基体,探索复合材料的制备。最后分别通过对表面性能、力学性能、界面性能、结晶度、化学组成等方面的测试和分析,探究碱/尿素低温处理棉织物增强全可降解复合材料开发的可行性以及低温改性处理棉织物与树脂的作用机理。本文通过研究得出以下结论:(1)经低温改性处理后棉纤维表面变得粗糙,甚至还有一些沟壑的出现,这一现象有利于棉织物力学性能的增强以及复合材料的成型;(2)低温改性处理在提升织物各项性能,改善棉织物均匀性等方面具有显著效果。特别是力学性能上,经-5°C,5 min低温改性的棉织物拉伸性能达到57.46 MPa,相比原织物的断裂强度48.53 MPa,断裂强度提高了18.4%;(3)低温改性处理棉织物分别与聚乳酸(PLA)、醋酸纤维素(CA)制备的复合材料,与原织物制备的复合材料相比力学和界面性能有很大提升。其中聚乳酸(PLA)复合改性棉织物拉伸强度16.31%,拉伸模量提高了36.29%,弯曲强度提高了24.66%;醋酸纤维素(CA)复合改性棉织物拉伸强度提高了17.69%,拉伸模量提高了66.46%,弯曲强度提高了39.62%;(4)低温改性处理棉织物分别与聚乳酸(PLA)、醋酸纤维素(CA)制备的复合材料的土降解实验表明,最终200天时,醋酸纤维素(CA)/改性棉织物复合材料的强度保持未降解时的89.94%,聚乳酸(PLA)/改性棉织物复合材料的强度保持未降解时的76.20%,所以低温改性处理对于复合材料界面有着积极作用,进而可以提高复合材料的性能。本论文对Na OH/尿素低温改性技术和棉织物增强全可降解复合材料进行了系统性的研究,并从宏观到微观进行了表征,深入探究了其中的影响机理和规律,所得的数据及对技术的研究,一定程度上为绿色复合材料的探索和废旧棉纺织品的回收利用提供了借鉴的依据,是有着一定意义。
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