棉秆皮微晶纤维素/改性氧化石墨烯阻燃纤维的制备及其性能

为提高棉秆皮微晶纤维素(MCC)纤维的阻燃性能,采用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为改性剂对氧化石墨烯(GO)进行改性,将改性后的GO(DOPO-GO)与MCC共混,通过湿法纺丝制得MCC/DOPO-GO阻燃纤维,并对其阻燃性能、热学性能和力学性能进行分析。结果表明:添加DOPO-GO阻燃剂的MCC纤维的极限氧指数为27.3%,较MCC纤维提高了66.5%;与MCC纤维相比,MCC/DOPO-GO阻燃纤维热分解所需的热焓值由221.8 J/g提升至1502 J/g,热学稳定性得到提高;MCC/DOPO-GO阻燃纤维燃烧后形成的残炭致密且连续,石墨化程度提高;MCC/DOPO-GO纤维的力学性能也得到了极大改善,其断裂强度由MCC纤维的0.4 cN/dtex提高至2.2 cN/dtex。

棉秆皮纤维的提取及其结构、性能研究

为更有效地利用废弃农作物秸秆资源,研究了常温常压碱处理提取天然棉秆皮纤维的技术,讨论了氢氧化钠溶液质量浓度、温度和时间等碱提取工艺参数对棉秆皮失重率的影响,并采用FT-IR、SEM、XRD等方法对优化工艺提取的棉秆皮纤维的化学成分、表面形态、结晶结构、力学性能等进行了表征。结果表明,NaOH质量浓度为15g/L、液固比为30mL/g、处理温度为100℃、处理时间为120min时,棉秆皮失重率较大,木质素、半纤维素、果胶等杂质去除较多。天然棉秆皮纤维结晶度为53.72%,断裂强度约1.6cN.dtex-1,断裂伸长率为5.91%,性能接近天然纤维素纤维黄麻。

高温脱胶对棉秆皮纤维成分与结构的影响

研究棉秆皮纤维高温脱胶技术,讨论高温时NaOH用量对棉秆皮纤维成分与结构的影响。通过SEM、FT-IR、XRD对棉秆皮纤维高温脱胶前后的表面形态、聚集态结构进行了表征。通过测定脱胶后的黑液残碱量表明反应是否充分。对脱胶后的棉秆皮纤维进行断裂强力测试和热性能分析,从中得出脱胶效果较好的工艺参数。实验结果表明:高温脱胶后棉秆皮纤维半纤维素和木质素下降明显,纤维素含量接近93%;棉秆皮纤维的断裂强力和热稳定性与碱用量有关。

脱胶方法对棉秆皮纤维成分及结构的影响

对原棉秆皮不同部位进行化学成分分析,利用常温水沤、常压脱胶及高压脱胶对棉秆皮进行处理,对脱胶后棉秆皮进行化学成分分析。实验结果表明:高压脱胶后棉秆皮纤维中的半纤维素和木质素含量下降最为明显,纤维素含量提高。对不同方法处理后的棉秆皮纤维的长度、线密度进行测量,用SEM、FT-IR、XRD对处理后的棉秆皮纤维表面形态结构、聚集态结构进行了表征,同时对脱胶后的棉秆皮纤维进行强伸性能等测试并得出断裂曲线。

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。

棉秆皮脱胶工艺比较研究

以纤维的可挠度、残胶率、木质素为指标,对棉秆皮的三种脱胶工艺进行比较。实验结果表明,碱煮时间、碱的浓度等因素对棉秆皮纤维的残胶率影响较大;在一煮中加入亚硫酸钠和硫化钠,可以减少棉秆皮纤维中的木质素含量;棉秆皮纤维中木质素含量较小,纤维的可挠度较大。

X射线衍射法分析棉秆皮纤维结晶结构

棉秆皮纤维是从棉秆皮中提取的新型纤维素纤维。利用X射线衍射分析仪测试棉秆皮纤维,根据X射线衍射图的分峰结果计算棉秆皮纤维的结晶度、结晶指数和晶粒尺寸等结晶结构参数。

棉棉秆皮混纺纱性能的聚类分析

探讨棉棉秆皮混纺纱生产工艺以及运用聚类分析法优选工艺的途径。针对棉秆皮纤维较粗、较硬、较脆,抱合力差的特点,通过预处理提高其可纺性,并在各工序采取相应的工艺技术措施,用不同工艺纺制出12种混纺转杯纱。运用聚类分析法对混纺纱性能进行分析,将所纺12种纱线聚类为4类,通过对4类纱线性能的分析比较,优选出工业化生产中宜采用的较优工艺参数为棉/棉秆皮混纺比80/20,纺纱细度70 tex,捻系数600。指出:采用聚类分析法优选纺纱工艺参数可为工业化生产提供参考。

棉秆皮成分及其纤维性能研究

按照GB5888-89《苎麻化学成分定量分析方法》对棉秆皮成分进行测定,得出棉秆皮中含脂腊质2.36%,水溶物19.54%,果胶3.34%,半纤维素25.88%,木质素25.32%,纤维素23.65%.借鉴麻类的脱胶工艺制定了提取棉秆皮纤维的工艺及条件;同时测试了纤维的基本性能如长度、细度等.采用扫描电镜观测了提取的棉秆皮纤维外观形态,得到棉杆皮纤维表面不光滑,并具有明显沟槽.

模糊正交法用于棉秆皮纤维提取工艺参数优化的研究

模糊正交法是把正交试验结果模糊化,以模糊数学的理论和方法处理试验数据。与经典正交法相比,能在同样试验工作量的情况下获得更多的信息。应用模糊数学正交法,以模糊综合评价值作为目标函数,对制取棉秆皮纤维主要工序的工艺参数条件进行了优化,得到的优化条件是NaOH质量浓度12g/L,H2O2质量浓度17g/L,温度80℃,时间60min。

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。

脱胶工艺对不同段棉秆皮纤维性能的影响

定量测定棉秆皮各段成分含量,并采用化学二煮法脱胶方法对棉秆皮进行分段脱胶.以棉秆皮纤维细度、残胶率、断裂强度为指标,研究脱胶处理对提取的不同段棉秆皮纤维性能的影响.结果表明,在同一脱胶工艺条件下,不同段棉杆皮纤维的细度、残胶率、断裂强度有较大差异,棉秆皮应采用分段脱胶处理.合理的棉秆皮脱胶分段方案为:第一段根部,地表以下部分;第二段中段,地表以上长度25cm;第三段稍部,地表以上长度大于25cm.

低木质素含量棉秆皮纤维的提取和表征

为了实现棉秆皮纤维在纺纱上的应用,该文在150℃以上的温度下用质量分数为4%的碱从棉秆皮中提取了纤维,测定了温度和时间对棉秆皮纤维细度、木质素质量分数及力学性能的影响。将棉秆皮纤维与棉按质量比30/70的比例进行混纺,研究了木质素的质量分数对混纺纱性能的影响。结果表明:随着温度的升高和时间的延长,棉秆皮纤维的细度和木质素质量分数逐渐下降。但是,当温度升高至170℃后,棉秆皮纤维的断裂强度迅速降低。160℃、60 min提取的纤维性能较理想:纤维细度28.3 dtex、木质素质量分数4.5%、断裂强度1.8 c N/dtex、杨氏模量46 c N/dtex。与闪爆及常压碱处理等方法相比,高温方法提取的纤维木质素质量分数低60%以上。棉秆皮纤维的木质素质量分数从5.5%降至4.5%后,混纺纱的条干变异系数和毛羽指数分别降低了75.1%和29.6%,而断裂强度和伸长率分别提高了11.1%和9.8%。高温提取的棉秆皮纤维可纺出细度为22.4 tex、断裂强度为12.0 c N/tex的纱线。

柔韧棉秆皮纤维/PLA复合材料的制备与性能

采用抄造与热压相结合的方法,制备了薄且柔韧的棉秆皮纤维/聚乳酸(PLA)复合材料。该复合材料是由聚乳酸包覆、填充的棉秆皮纤维网,具有较好的柔韧性。研究了棉秆皮纤维与聚乳酸质量比和热压时间对复合材料结构、拉伸性能和弯曲刚度的影响。结果表明,棉秆皮纤维与PLA质量比为1/1,热压15 min(温度190℃)为最佳条件。该条件制得的复合材料厚(0. 126±0. 006) mm,干、湿态下的拉伸强度分别为12. 15、4. 88 MPa,断裂伸长率分别为1. 55%、1. 5%,杨氏模量分别为1 126、508 MPa,弯曲刚度为0. 35 N·cm2/cm。该研究为纤维增强热塑性复合材料的制备方法提供了新的思路,也有利于提高废弃棉秆皮的利用率。

棉秆皮化学脱胶工艺因素分析

通过浸酸、一次碱煮工艺单因素实验分析,用棉秆皮质量损失率表征其脱胶的效果,分别得出在H2SO48 g/L和NaOH10 g/L时,脱胶效果好。通过正交实验设计及单因素实验探索,得出精练的优化工艺条件是:NaOH浓度8 g/L,H2O2浓度12 g/L,浴比1∶100,时间30 min,洗衣粉1%(占溶液质量的百分比),温度60℃,常压。在此优化条件下,测得棉秆皮纤维的残胶率是5.35%。通过扫描电镜观察,棉秆皮纤维表面粗糙,单纤维间靠残余的胶质黏结,在高温高浓度碱性条件下,纤维易发生断裂,但断口整齐。

棉秆皮/棉混纺纱的丝光工艺

针对纤维素纤维制品的形态和化学性质,对棉秆皮/棉混纺纱线进行丝光处理,采用正交实验以丝光处理后纱线的钡值与纱线性能(断裂强度、断裂伸长率、失重率、回潮率、缩水率)为指标,分析纱线丝光处理的工艺条件.由直观分析方法可知,不同指标的优化工艺条件是不相同的.利用模糊正交法的实验数据处理方法得到,影响丝光后纱线性能指标的实验因素由大到小的顺序依次为NaOH质量浓度、温度、时间;丝光处理的工艺条件为NaOH质量浓度200g/L,温度20℃,时间200s.在此工艺条件下,丝光纱线的钡值为150,断裂强度为5.13cN/tex,缩水率为1.20%.

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。

棉秆皮剥取方法对棉秆皮纤维性能的影响:

提取棉秆皮纤维用做纺织原料是棉秆皮利用途径之一,但棉秆皮剥取方式要快速便捷,同时不能过于损伤纤维.设计不同的棉秆皮剥取方式,测试各方式所剥取的棉杆皮的剥净度、剥取长度、棉秆皮束纤维的断裂强力等,进行初步判断不同剥皮方法的优劣.通过进一步测试不同剥取方式的棉秆皮在脱胶后其工艺纤维的断裂强力、细度、残胶率等性能,研究可行的棉秆皮剥取方法.

棉秆皮纤维的草酸软化处理工艺

改进棉秆皮纤维在纺织中的应用,利用草酸对棉秆皮纤维进行软化处理。采用正交试验,并结合直观分析与方差分析,得到试验因素对棉秆皮纤维可挠度的影响程度以及棉秆皮纤维软化处理的最佳工艺参数。在最佳工艺参数下,棉秆皮纤维可挠度为2.55捻/(m·tex),断裂强度为3.13 c N/dtex;在显著水平α=0.01,焙烘温度对处理后棉秆皮纤维可挠度有显著影响。通过D/MAX-2400型X射线衍射分析仪对棉秆皮纤维测试与相关分析计算,得到软化处理后棉秆皮纤维的结晶度为64.9%,小于未处理棉秆皮纤维的结晶度。