废旧涤/棉混纺织物回收再利用研究进展

随着人们生活水平不断提升,服装更换周期缩短,废旧纺织品的处理问题日益凸显。文章针对目前废旧涤/棉混纺织物量大但回收利用率低的现状,主要介绍了此类织物回收再利用的常用方法,详细阐述了醇解法、离子液体法、水热法分离涤棉的研究进展,并对回收利用废旧涤棉纺织品的前景进行了展望。

涤纶/棉混纺织物在水热体系中的降解

为实现废弃涤纶/棉混纺织物的循环利用,以金属盐硫酸铜作为添加剂,采用绿色、经济的水热法对废弃涤纶/棉混纺织物进行降解,研究在硫酸铜-水热体系中涤纶/棉混纺织物的降解行为。结果表明:棉与涤纶在硫酸铜-水热体系中表现出不同的降解行为;在低温水热条件下,棉纤维在非晶区发生降解生成粉末状纤维素及少量葡萄糖,而涤纶在低温下则保持其纤维形貌及理化性质不变,可实现双组分涤纶与棉的分离;在高温水热条件下,涤纶发生降解生成对苯二甲酸,其得率可达91%以上,而棉纤维在高温下则降解炭化形成富含含氧基团的炭材料,实现了涤纶与棉在同一体系中的同时降解;高温环境中涤纶与棉同时降解不会影响棉纤维炭产物的晶体结构,但会对炭产物的形貌有一定影响。该水热降解工艺在低温下可实现涤纶/棉混纺织物双组分的分离,高温下可实现涤纶与棉在同一体系中共同降解的行为,具有一定的实用价值,为废弃涤纶/棉混纺织物的回收利用提供了一定参考。

废旧棉/涤混纺织物的组分快速分离及其含量测定

基于高效溶解纤维素的低黏度离子液体/共溶剂体系,提出了一种废旧棉/涤(PET)混纺织物的组分分离与含量测定方法。考察了离子液体与共溶剂的种类及比例对废旧棉/涤混纺织物各组分的溶解能力、溶液黏度及分离过程对回收组分结构与性能的影响规律。结果表明:1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐/二甲基亚砜(质量比为1∶1)共溶剂体系可选择性高效溶解棉/涤混纺织物中的纤维素成分,所得纤维素溶液黏度较低,经简单过滤即可实现棉/涤混纺织物中纤维素和PET的高效分离,该溶解分离过程在25~60℃即可实现,纤维素组分几乎不降解,可进一步加工成膜、纤维及凝胶微球等材料,未经预粉碎的废旧织物分离后回收的PET纤维形态完整,纯度高。该方法不仅能实现棉/涤混纺织物的组分分离,而且能准确测定棉(纤维素)和涤(PET)组成含量,有助于废旧纺织物的高效回收与再利用,具有重要的应用前景。

碱性水解法分离废弃涤棉混纺织物工艺研究

采用常压条件碱性水解涤纶的方法分离废弃涤棉混纺织物中的涤纶与棉纤维,研究了水解时间、水解温度、固/液比、氢氧化钠溶液浓度等因素对涤纶水解反应过程的影响,并对水解分离后的产物结构进行了表征。结果表明:碱性水解法可以有效地分离废弃涤棉混纺织物中的涤纶和棉纤维,水解分离得到的棉纤维、对苯二甲酸、乙二醇均可再利用;水解最佳工艺条件为氢氧化钠质量分数2%,水解温度90℃,固/液比为5 g试样/200 mL氢氧化钠溶液,水解时间为2 h。

便携式近红外光谱仪对废旧涤/棉混纺织物中涤含量的快速检测

利用近红外光谱技术对252个涤/棉混纺织物进行研究,建立了不同光谱特征的涤/棉混纺织物的偏最小二乘(PLS)定量分析模型。将近红外光谱异常样本与光谱正常样本分别建模,显著提高了定量分析模型的预测精度、拓宽了模型的适用范围。以涤、棉主要吸收峰区间为基本建模波段,进行双向扩展,筛选出最佳建模波段,以相关系数(R)、预测集标准差(SEP)和验证集准确率优化建模条件,并与未分别建模的PLS模型相比较。用346个未参与建模的废旧涤/棉混纺织物对模型进行外部验证,外部验证准确率为92%,识别时间8s。

活化方法对废旧涤/棉混纺织物回收利用的影响

为更好地溶解废旧涤/棉混纺织物中的棉纤维,采用4种活化方法对废旧涤/棉混纺织物进行活化,并在4种活化方法中寻找最适合的活化方法,其原则是应尽量减少对涤纶各方面的影响和增加棉纤维素的溶解度。通过比较4种活化方法对废旧涤/棉混纺织物中涤纶的质量、拉伸性能、化学结构的影响,发现氢氧化钠和氢氧化钠+超声波处理方法对涤纶各方面的影响较小,可用于活化废旧涤/棉混纺织物。进一步探讨这2种活化方法对棉纤维素结构和溶解性的影响发现,氢氧化钠+超声波活化方法最适合用来活化废旧涤/棉混纺织物。

Mn-Zn铁氧体磁性固体催化剂催化降解涤棉混纺物

采用流变相前驱物法制备锰锌铁氧体磁性催化剂,将自制的磁性催化剂用于催化降解废弃涤棉混纺物。通过熔点、傅立叶变换红外光谱、质谱对降解产物进行表征。结果表明,降解产物主要为对苯二甲酸二乙二醇酯(BHET)单体,最高回收率达82%,回收的棉纤维物理力学性能没有破坏,催化剂可回收重复利用多次。

醇解法分离废弃涤棉混纺织物工艺研究

采用乙二醇醇解法分离废弃涤棉混纺织物中的涤纶与棉纤维,研究了反应温度、反应时间、解聚催化剂醋酸锌用量、投料比等因素对醇解反应过程的影响,并对分离后的产物进行了表征。结果表明:醇解法可以有效地分离废弃涤棉混纺织物中的涤纶和棉纤维,醇解分离后的残留纱线为棉纤维;延长反应时间,升高反应温度,增加催化剂用量,降低投料比均有利于醇解分离;最佳醇解工艺条件为废弃涤棉织物10 g,乙二醇80 g,反应时间2 h,反应温度180℃,醋酸锌用量0.04 g,醇解率达95%。

SiO2气凝胶改性再生聚酯非等温结晶动力学研究

废旧聚酯纺织品与SiO2气凝胶经原位共混并液相增黏后得到改性再生聚酯,利用差示扫描量热法(DSC)对SiO2气凝胶改性后的再生聚酯进行非等温结晶及其动力学研究。结果表明:SiO2气凝胶改性样品的结晶温度低于常规再生聚酯的结晶温度,并随SiO2气凝胶添加量增加而增加;所有样品相对结晶度-结晶时间(Ct-t)曲线斜率均随降温速率增加而增大,而半结晶时间(t1/2)减小;SiO2气凝胶改性样品结晶速率小于常规再生聚酯样品,随SiO2气凝胶添加量的增加,样品的t1/2呈现减小趋势;Mo方程能够描述本实验体系的非等温结晶过程;相较于常规再生聚酯样品,SiO2气凝胶改性再生聚酯样品在特定时间内达到所需相对结晶度需要的降温速率增加幅度更大。

硫酸-机械法分离废旧涤棉混纺织物

采用硫酸-机械法分离废旧涤棉混纺织物,研究优化了硫酸处理工艺,分析了分离前后棉和涤纶纤维的形态结构。结果表明:当硫酸质量分数为10%、处理时间为40min、处理温度为95℃时,涤纶纤维和棉纤维的分离效果最好,棉和涤纶纤维的回收率分别为93.5%和98.1%;分离后棉纤维表面出现裂缝和孔洞,长度和细度显著降低,化学组分和结晶结构无显著变化,但结晶度略有增大;分离后涤纶纤维的表面形态、化学组分和结晶结构均无明显变化,但结晶度略有提高,力学性能略有下降。

废旧涤纶/棉混纺军训服的化学分离回收

针对军训服每年产生大量的废弃,造成原料涤纶/棉混纺织物浪费的状况,将醋酸锌、尿素、尿素-醋酸锌共晶体系作为催化剂,通过乙二醇醇解法对废旧涤纶/棉混纺军训服中的涤纶组分进行解聚回收,并通过酸解法对棉纤维素组分进行回收;研究了催化剂种类、催化剂用量、反应温度和时间对废旧涤纶/棉混纺军训服、白色涤纶/棉混纺织物、白色涤纶织物醇解的影响;最后采用红外光谱仪、核磁共振波谱仪、差示扫描量热仪对醇解得到的对苯二甲酸乙二醇酯单体及酸解纤维素进行表征。结果表明:选用醋酸锌作为催化剂,催化剂相对用量为0.6%,反应固液比为1∶6,在196℃条件下醇解3 h效果较好;硫酸酸解过滤得到白色纤维素,达到对废旧军训服不同组分分离回收的目的。

废旧涤棉纺织品循环回用技术研究进展

近年来废旧纺织品数量急剧增长,其中以涤纶和棉为原料的纺织品数量居多,而废旧纺织品的组分构成复杂,根据纺织品用途不同,加工过程中添加的各种染料、颜料和助剂等给回收处理带来一定困难。针对废旧纺织品如何回收处理再利用,文章主要综述以涤纶和棉为原料的废旧纺织品的组分分离以及脱色处理的研究进展。详细阐述水热法、醇解法、离子液体法等分离纺织品的方法及最新研究进展;介绍不同组分构成纺织品的脱色工艺;并展望废旧纺织品回收利用的发展趋势。

基于纺织固废制备非织造再生复合材料及其性能

采用废旧的棉、涤纶和涤棉混纺织物为主要原料,双组分聚酯(4080)纤维为黏结剂,通过织物开松、混合梳理、纤维铺网、针刺预加固以及热压成型工艺制得非织造再生复合材料。根据纤维原料的特点,探究了纤维成分、混合比例以及热压温度对复合材料表面形貌和力学性能的影响。结果表明,所制备的复合材料具有良好的力学性能,且影响力学性能的主次因素依次为纤维成分、混合比例、热压温度。

磷酸水热法分离回收废旧涤棉混纺织物

采用磷酸水热法降解纤维素纤维,并运用于废旧涤棉混纺织物中涤纶组分与纤维素组分的分离。研究了磷酸浓度、水热处理条件对纤维素纤维降解的影响,并使用SEM、FT-IR、XRD和热重分析对水热反应前后纤维素及涤纶纤维的结构及性能进行表征,得到涤棉混纺织物的分离回收工艺参数为磷酸质量分数4%、水热处理温度140℃、水热处理时间3 h。研究表明,该方法将纤维素纤维降解为30~80μm的棒状Ⅰ型纤维素粉末,回收率高达91.67%,结晶度和热稳定性能有所提高;而涤纶仍以表面光滑的纤维形态存在,回收率为96.63%,其化学结构和晶体结构均无变化,结晶度和热稳定性能无明显影响。

废旧麻氨混纺面料的溶解工艺研究及回收再利用

通过单因素试验分析确定废旧复合纺织面料中氨纶的最佳溶解工艺,探讨了不同的溶解时间、浴比及溶解温度对氨纶组分溶解的影响,采用化学溶解法对复合面料进行溶解,先用DMAc对废旧复合面料中的氨纶组分进行溶解,观察溶解氨纶组分是否对麻纤维有影响,并将氨纶组分溶解液制成氨纶薄膜,并对再生产物进行性能表征。结果表明:氨纶的最优溶解工艺为:100%DMAc作为溶剂,氨纶与DMAc的浴比为1∶30,溶解温度为70℃,溶解时间为120 min,溶解效果最好,并且此溶解工艺并没有使剩余麻组分破损,经溶解后的氨纶组分的回收产物可进行再利用。

亚临界水条件下废旧涤棉混纺织物的分离

利用棉纤维和涤纶不同的耐酸性，结合亚临界水的特性，采用水热法对废旧涤棉混纺织物的分离回收进行了考察。以m（涤纶）：m（棉）=1：4的废旧涤棉织物为考察对象，HCl为催化剂，研究了水热温度、反应时间及HCl质量分数对分离过程的影响，并利用FTIR、XRD、SEM、HPLC及DSC对水热反应前后产物的物化性能进行了表征。结果表明：在水热温度150℃、反应时间3h、w（HCl）=1．5％的水解条件下，混纺织物中棉纤维一部分水解形成固体纤维素粉末，产率约为48．21％；其余水解生成水溶性糖类物质，其中葡萄糖质量分数为15．57％；水热处理后的涤纶纱线回收率高达96．24％，断裂强度约降低3％。含有水溶性糖类的水解液可循环使用5次。

废旧毛/丝/棉混纺面料的组分分析及其剥色工艺

为提高废旧纺织品的利用率,同时降低染料对回收方法和回收工艺的影响,分析了废旧混纺面料的组分,并采用H2O2/柠檬酸体系对面料进行剥色处理,通过单因素法优化剥色工艺,探讨了H2O2、柠檬酸、Na2SiO3、JFC质量浓度以及pH值、温度、时间等参数对面料白度和断裂强力的影响。结果表明:废旧混纺面料由羊毛、蚕丝和棉组成,且棉、丝、毛的混纺比为75/20/5;最优剥色工艺条件为:H2O2质量浓度10g/L,柠檬酸质量浓度2g/L,pH值6,温度80℃,时间80min,Na2SiO3质量浓度1.2g/L,JFC质量浓度2g/L,浴比1∶40;在最优剥色工艺条件下,废旧毛/丝/棉混纺面料的白度为54.27%,断裂强力为410.17cN。

废旧毛涤粘混纺面料正交法脱色

针对混纺织物的脱色研究,对3组分废旧毛涤粘面料进行脱色处理。首先对废旧毛涤粘面料进行溶胀,之后采用双氧水/活化剂脱色体系对毛涤粘混纺面料进行脱色处理,用正交法优化脱色工艺。结果表明,溶胀最佳工艺为:物料比1∶10,时间40 min,温度90℃,织物失重率达3.06%,K/S值为16.906;脱色最佳工艺为:H_2O_2 17.5 g/L,NaOH 4.8 g/L,TAED 3 g/L,Na_2SiO_3 3 g/L,JFC 2 g/L,温度80℃,时间80 min,浴比1∶30。最终织物的脱色率为67.71%,强力保留率为95.45%。

响应面法优化废旧毛涤粘面料溶解工艺

采用磷酸/多聚磷酸混酸溶剂体系对废旧毛涤粘混纺面料中的粘胶进行溶解,混酸溶剂体系溶解粘胶的最佳工艺为P_2O_5质量分数74%,固含质量分数14%,温度25℃。采用由尿素、亚硫酸氢钠和十二烷基硫酸钠(SDS)组成的还原C体系对混纺面料中的羊毛纤维进行溶解,通过响应面法探讨了尿素浓度、亚硫酸氢钠浓度、SDS浓度、时间等参数对羊毛溶解率和角蛋白提取率的影响,优化羊毛溶解工艺条件为:尿素400 g/L,亚硫酸氢钠40 g/L,SDS 20 g/L,时间6 h,浴比1∶20,p H为11;最优溶解方案下的羊毛溶解率和角蛋白的提取率分别是89.53%和49.32%。

废旧毛丝混纺面料的溶解回收

采用CaCl_2-乙醇-水组成的三元溶液体系溶解废旧毛丝混纺面料中的蚕丝纤维,分别回收羊毛和蚕丝。通过单因素试验和正交试验,探讨了CaCl_2浓度、乙醇体积分数和温度对丝素蛋白纤维的影响。得到优化的溶解工艺为:CaCl_2浓度4.5 mol/L,温度90℃,乙醇体积分数30%,浴比1∶30。通过红外光谱分析,发现经溶解工艺处理后,混纺面料中的蚕丝纤维成分被完全溶解,且对羊毛纤维没有影响。