棉秆的应用研究进展

文章介绍了我国的棉秆资源、棉秆的性能,以及在造纸、制板、建筑、农牧业、新能源、制炭、化工医药、制取棉秆皮等方面的应用现状,并预测了未来的发展前景。

连续式蒸汽爆破对PBS/棉秆皮纤维复合材料拉伸性能的影响

采用连续式蒸汽爆破装置对含水量分别为20%、30%、40%及50%的棉秆皮纤维进行预处理,并制备预处理后棉秆皮纤维填充量分别为20%、30%、40%及50%的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/棉秆皮纤维复合材料标准拉伸样条。从外观形态、扫描电镜观察方面分析棉秆皮纤维含水量对其蒸汽爆破改性效果的影响;通过扫描电镜观察分析复合材料拉伸断面形貌,从拉伸强度、拉伸模量及断裂伸长率三方面研究了连续式蒸汽爆破对PBS/棉秆皮纤维复合材料拉伸性能的影响。结果表明,连续式蒸汽爆破预处理方法能有效改善棉秆皮纤维与PBS基体的界面黏结;爆破前纤维含水量及爆破后纤维填充量对PBS/棉秆皮纤维复合材料拉伸性能起决定性作用;综合考虑,当爆破前纤维含水量为40%、爆破后纤维填充量为40%时,PBS/棉秆皮纤维复合材料拉伸性能最佳。

棉秆单根皮部纤维的形态及性能研究

为在不同领域更好地利用棉秆皮部纤维,采用纤维长度分析仪、纤维拉伸仪、激光共聚焦显微镜、X射线衍射仪对棉秆单根皮部纤维进行纤维形态、力学强度、横截面积和结晶度的研究。结果表明:棉秆单根皮部纤维的平均长度为(1484.43±753.78)μm,宽度为(18.90±6.61)μm,长宽比为65.75。棉秆单根皮部纤维实心或中空非常小,呈菱形或圆形。棉秆单根皮部纤维的应力--应变曲线线性度非常好,未见明显的屈服阶段。棉秆单根皮部纤维的弹性模量为13.66MPa,断裂伸长率为6.32%,柔韧性很好。棉秆单根皮部纤维的结晶度为21.66%,具有较大的吸湿性和化学吸附能力。

高温脱胶提取棉秆皮纤维工艺

为解决棉秆皮纤维手感硬、纤维分离度差等问题,对棉秆皮纤维的高温脱胶方法进行了研究。先通过预氧处理,再进行高温脱胶制备棉秆皮纤维,采用正交试验研究了影响脱胶效果的主要因素,如氢氧化钠的质量分数、温度、保温时间和浴比对纤维木质素含量和残胶率的影响,并结合正交试验结果采用二次正交回归分析进一步优化脱胶工艺条件,确定最佳处理工艺为:氢氧化钠的质量分数11.26%,温度132.4℃,保温时间50min,浴比1∶20。对处理前后纤维的纵向结构进行扫描电镜分析,高温脱胶后纤维分离度得到很大提高。

韧皮纤维的开发利用现状

总结韧皮纤维的开发利用现状。韧皮纤维主要由纤维素、半纤维素、果胶、木质素、水溶物等物质组成。介绍了麻类纤维、新型韧皮纤维的脱胶工艺、工艺条件,分析了制取的韧皮纤维素纤维的形态、结构及其性能以及制取的韧皮纤维素纤维的应用前景。认为:应加强麻类韧皮纤维在复合材料领域应用研究,加强棉秆皮纤维、芙蓉纤维、甘蔗皮纤维等新型韧皮纤维在纺织领域的应用研究。

均匀设计在棉秆皮纤维化学脱胶中的应用

依据GB 5889-86对棉秆皮的化学成分进行了测定,采用均匀试验设计方法对棉秆皮的化学脱胶工艺进行了分析研究,通过对试验结果进行多元线性回归分析,得出化学脱胶最优工艺参数:NaOH浓度13 g/L,煮炼时间76 min,多聚磷酸钠用量3%,Na2SO3用量2%.

棉秆皮机械生物酶联合脱胶工艺

利用机械生物酶联合脱胶工艺对棉秆皮进行脱胶。应用模糊数学法处理机械生物酶联合脱胶的正交试验评价指标值,解决了2个评价指标优化条件不一致的问题,得出机械生物酶联合脱胶优化工艺参数:酶浓度6%(o.w.f),pH值4.4,温度60℃,时间8 h,棉秆皮纤维的残胶率为8.09%,木质素残余率为9.64%。采用FTIR、SEM和XRD进行测试,讨论了棉秆皮纤维的化学结构、微观表面形态及纤维素结构的变化,为棉秆皮纤维的染色与产品开发提供理论指导。

超声波脱胶对棉秆韧皮纤维成分与结构的影响

对棉秆韧皮进行超声波脱胶处理,并通过扫描电镜、红外光谱仪与X射线衍射仪对棉秆韧皮纤维进行成分与结构的分析,并测试其力学性能。结果表明:超声波脱胶处理得到的棉秆韧皮纤维的纤维截面呈现不规则圆形,纤维内部随机分布不规则的条形空隙结构,且纤维的空隙尺寸较大;超声波在未改变棉秆韧皮纤维纤维素Ⅰ结构的同时,有助于对棉秆韧皮纤维中半纤维素与木质素的降解,提高了纤维的结晶度与晶粒尺寸,改善了纤维的力学性能。

废弃新疆棉秆皮脱胶技术及效果分析

探讨了废弃新疆棉秆皮脱胶技术。对棉秆皮进行了预碱预氧处理,为后续的脱胶打下基础。在脱胶试验中,采用了二次碱煮脱胶方法,并利用均匀试验设计对二次碱煮阶段工艺进行了优化验证。结果表明,棉秆皮的脱胶效果较好,残胶率为3.45%。

协效剂对棉杆皮聚乳酸复合材料力学性能的影响

在废弃棉秆皮纤维增强聚乳酸模压制成的复合材料板中添加阻燃剂后,由于其膨胀体系原理,严重影响了复合材料的力学性能.选用蒙脱土(MMT)和微纤化纤维素(MFC)作为协效剂,利用其特殊的物理结构来提高复合材料的力学性能.同时,蒙脱土也有协效阻燃作用,可以提高材料的阻燃性能.试验结果表明,在加入协效剂后,复合材料的力学性能均有提高,MFC对材料的拉伸强度和冲击强度提高较明显,可分别提高43.74%和41.50%.经XRD测定,加入MMT后,材料的片层间距增加到5.38 nm,说明MMT以片层的形式插入到纤维与基体中,同时极限氧指数增加了6.38%.

棉秆皮纱线材料的丝光处理

棉秆皮纤维是一种新型天然纤维素纤维材料,以棉秆皮纱线材料为主要对象,研究了丝光处理工艺条件对纱线材料性能的影响。实验结果表明:增加碱液质量浓度、处理时间与温度,纱线材料失重率、缩水率增大,而拉伸断裂强度先增大再减小;棉秆皮纱线材料适合的丝光处理条件为NaOH质量浓度250g/L,时间200s,温度20℃。该工艺条件下,棉秆皮纱线材料结晶度减小,且随着纱线材料中棉秆皮纤维质量分数增加,纱线材料的钡值增大,强度减小。

棉秆韧皮纤维化学-生物酶联合脱胶工艺研究

参照GB 5889—1986《苎麻化学成分定量分析方法》,测定经正交试验设计的化学-生物酶联合脱胶后棉秆韧皮纤维各组分的质量分数,寻找最优生物酶脱胶工艺;再利用红外光谱仪分析最优工艺条件下,生物酶处理前后棉秆韧皮纤维结构的变化,并对经过化学预处理与经过化学-生物酶处理的棉秆韧皮纤维的力学性能进行测试。研究表明:生物酶浓度4 g/L、p H值11、温度65℃、处理时间18 h,是棉秆韧皮纤维生物酶脱胶的最优工艺组合;化学-生物酶脱胶工艺并未改变棉秆韧皮纤维的纤维素Ⅰ结构,但其承重却提高了近2倍。

PP/棉秆皮纤维复合材料非等温结晶行为的研究

采用差示扫描量热法(DSC)研究了纯聚丙烯(PP)及PP/棉秆皮纤维复合材料的非等温结晶行为;研究了不同棉秆皮纤维含量对PP/棉秆皮纤维复合材料结晶行为的影响;并分别采用Avrami模型、Ozawa模型和Mo模型描述了PP/棉秆皮纤维复合材料的非等温结晶动力学。结果表明:PP结晶速率随棉秆皮纤维含量的增加而提高;棉秆皮纤维的存在提高了PP的结晶度,纤维含量对结晶度的影响较小。Avrami和Mo模型能够较好描述PP/棉秆皮纤维复合材料的非等温结晶动力学过程,而Ozawa模型则不适合。

偶联剂复配对棉杆皮纤维聚乳酸板材的影响

采用复配偶联剂改性处理棉杆皮纤维,再与聚乳酸(PLA)混炼制备阻燃复合板材,以进一步提高板材的力学强度。试验选用A171型硅烷偶联剂、KH550型硅烷偶联剂、TC114钛酸酯偶联剂两两进行复配,并对棉杆皮纤维进行改性处理。通过正交试验,得到偶联剂复配最优工艺条件为:KH550硅烷偶联剂与A171硅烷偶联剂复配、偶联剂总量3%、两种偶联剂比例1:1,所得复合板材的冲击强度、弯曲强度和拉伸强度均能达到最优,与未改性棉杆皮纤维的复合板材相比,各力学强度指标均有明显提高。

PP／棉秆皮纤维复合材料非等温结晶行为的研究

采用差示扫描量热法（DSC）研究了纯聚丙烯（PP）及PP／棉秆皮纤维复合材料的非等温结晶行为；研究了不同棉秆皮纤维含量对PP!棉秆皮纤维复合材料结晶行为的影响；并分别采用Avrami模型、Ozawa模型和Mo模型描述了PP!棉秆皮纤维复合材料的非等温结晶动力学。结果表明：PP结晶速率随棉秆皮纤维含量的增加而提高；棉秆皮纤维的存在提高了PP的结晶度，纤维含量对结晶度的影响较小。Avrami和Mo模型能够较好描述PP/棉秆皮纤维复合材料的非等温结晶动力学过程，而Ozawa模型则不适合。

新疆废弃长绒棉棉秆皮纤维的制备及表征

通过碱煮法对新疆废弃长绒棉棉秸秆进行脱胶处理来制备棉秆皮纤维。利用扫描电镜显微镜(SEM)、红外光谱法(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和热重分析仪(TGA)分析了棉秆皮纤维的纵向形态、聚集态结构、晶体结构和热学性能。结果表明,棉秆皮经过碱煮工艺处理后,木质素、半纤维素和果胶等物质含量明显下降,棉秆皮纤维长度为68mm,细度为31dtex,断裂强度为19cN/tex。

棉皮纤维增强聚丁二酸丁二醇酯复合材料的热性能及力学性能研究

采用连续式蒸汽爆破法对棉皮纤维进行预处理,将其与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行共混,制备了PBS/棉皮纤维复合材料。利用扫描电镜对棉皮纤维及PBS/棉皮纤维复合材料的微观形貌进行了分析,并研究了棉皮纤维含量对PBS/棉皮纤维复合材料熔融及结晶行为、热降解性能、热变形温度以及力学性能的影响。结果表明:经蒸汽爆破处理后,棉皮纤维直径变小,比表面积变大,在PBS基体中分散均匀;棉皮纤维的存在改变了PBS的熔融峰值温度,提高了其结晶度;与纯PBS相比,PBS/棉皮纤维复合材料在高温条件下的热稳定性得到改善维,卡软化温度和弯曲强度提高。