中国废旧军服面料回收利用的研究现状及发展前景

为促进废旧军服面料的高值化回收利用,总结了国内07式军服的种类及其面料特征,系统分析了目前开纤纺纱法、再生聚酯切片法、涤棉分离技术等废旧军服面料的回收利用方法,并对废旧军服面料回收再利用的发展前景进行展望。分析表明:目前废旧军服面料的回收利用主要聚焦于简单再利用或回收涤纶组分制备高值再生聚酯切片,较少关注军服面料中其余组分的高值回收利用。针对废旧军服面料中含量相对较高的涤棉混纺面料,采用有效的涤棉分离技术高效分离涤纶和棉纤维,并以此作为原料分别制备再生聚酯切片和再生溶解浆,进一步以再生棉浆粕为原料制备再生纤维素产品将非常有前景。因而,开发高效的涤棉分离、废旧涤纶和棉纤维的高值化利用技术是实现废旧军服面料综合利用的重要发展方向。

基于废旧棉织物的CNCs制备及增强应用研究

为实现废旧棉织物的高值化回收利用,采用酸解法将其水解制备成纤维素纳米晶体(CNCs),通过多种表征方法分析了制备的CNCs的形貌尺寸及理化特性,并探究CNCs对PVA膜力学性能的增强效果。结果表明:制备的CNCs呈短棒状结构,长度168 nm±71 nm,直径19 nm±11 nm,收率54.2%;CNCs的Zeta电位值-31.8 mV,分散稳定性良好,且热稳定性较棉织物有一定程度下降;CNCs仍为纤维素Ⅰ型结构,结晶度80.8%。CNCs质量分数为5%时,PVA复合膜拉伸断裂强度和断裂伸长率较原PVA膜分别提高了37.8%和32.7%。认为:硫酸水解废旧棉织物制备CNCs性能良好,显著增强了PVA复合膜的力学性能,拓宽了废旧棉织物循环利用途径。

废旧棉织物的资源能源化利用研究进展

废旧棉织物蕴含丰富的纤维素和高含碳量,是低成本的资源能源化利用原材料,其产生量占废旧纺织品总量的24%。因此,废旧棉织物的回收再利用可避免填埋或焚烧处理造成的资源浪费,对纺织行业降低碳排放、助力实现“碳达峰、碳中和”目标具有重要意义。本文在分析国内外废旧纺织品回收利用现状的基础上,提出了废旧棉织物回收利用的必要性和意义。重点阐述了废旧棉织物回收利用制成再生棉纤维/纱线、制备碳材料(如炭微球、再生纤维膜、棉纤维基活性炭和活性炭纤维等),生产微晶纤维素,以及生产甲烷、乙醇和丁醇等生物能源的利用途径,指出了废旧棉织物资源能源化利用面临的挑战及未来的研究重点。

纤维素基废弃棉织物吸附材料的制备及性能研究

本研究以纤维素基废弃棉织物为原料,先通过润胀处理使棉织物疏解并使羟基暴露,后通过交联反应将聚乙烯亚胺(PEI)负载到纤维素上制备吸附材料,使用氨基黑10B(AB10B)模拟染料废水测试其吸附能力。探讨了不同润胀方式(浓碱、碱尿素和PEI)对PEI负载纤维素及对吸附材料性能的影响。结果表明:经PEI润胀处理制备的吸附材料,其吸附性能更优。随着PEI用量的增多,材料的吸附能力呈现先增强后减弱的趋势。此外,PEI分子量越大,材料的吸附性能越强。当PEI分子量为10000,制备的纤维素基吸附材料投放量为1 g/L时,其在2 h内对100 mg/L氨基黑10B废水的移除率可达99.63%,吸附过程符合Langmuir等温线模型和准二级动力学方程,属于化学单层吸附。

废旧棉用于直接油墨书写3D打印面料及服装

为实现废旧棉织物的绿色和高值化利用,将废旧棉织物经漂白、活化后再溶解在LiCl/DMAc溶剂中,加入羟乙基纤维素以调节油墨的可打印性。对处理前后的废旧棉织物的外观形貌及内部结构分析,发现处理后废旧棉织物有助于进一步的溶解。对油墨的流变性能研究,发现油墨表现出剪切变薄的行为。通过直接油墨书写3D打印技术成功制备出纤维素面料,改善打印面料的舒适性。讨论3D打印纤维素面料的形貌结构、机械强度和舒适性等。结果表明:与3D打印PLA面料相比,3D打印纤维素面料在柔韧性和润湿性方面都有所改善,其机械强度能满足服用要求,各项性能更接近于棉织物。最后,使用纤维素油墨打印不同花型的面料和服装,扩大纺织材料在3D打印领域的应用。这种新颖方法将废旧棉织物得到再利用,也为3D打印柔性面料和服装带来了广阔的前景。

废旧深蓝色棉/涤织物的脱色工艺与机制研究

以硫化蓝染色的废旧深蓝棉涤织物为原料,采用氢氧化钠和二氧化硫脲脱色体系对其进行脱色处理。以明度和脱色率为评价指标,通过单因素实验研究了脱色工艺,并探讨了脱色体系的作用机理。结果表明:在20 g/L氢氧化钠和5g/L二氧化硫脲、脱色温度为90℃、脱色时间为60 min的工艺下,织物脱色后的明度值可达60以上,脱色率为81.5%。脱色体系中的氢氧化钠通过水解作用剥离织物上的染料使其脱色,二氧化硫脲则通过还原作用破坏染料的发色基团而使织物脱色,且其在碱性体系中可进一步提升脱色效果,因此二者具有协同脱色作用。脱色处理对织物的化学结构和晶体结构基本没有影响,脱色后织物的断裂强力下降不大,因此该脱色体系可实现废旧棉混纺织物的温和脱色。

废旧棉制备再生纤维素气凝胶实现盐晶收集及高效海水淡化

从回收再利用废旧棉布出发,结合边缘结晶效应,制备了集太阳能蒸发与盐收集于一体的气凝胶蒸发器。以碳纳米管为光热材料,通过对气凝胶的亲疏水区域复合以及形状设计,实现了边缘结晶。研究了蒸发器的水传输行为、区域化温度差异以及不同浓度的盐溶液对蒸发速率的影响,并在3.5%NaCl溶液中实现了1.93 kg/(m^(2)·h)的蒸发速率、高达91.5%的蒸发效率以及高达99.5%的离子去除率。

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。

基于离子液体微溶焊接的可降解薄膜制备及其性能

针对废旧棉纺织品回收利用率低、再生困难及再生产品品质差等问题,采用离子液体微溶热焊接工艺,成功制备了一种高强度的全纤维素可降解疏水类塑料复合薄膜材料。首先,将废旧棉织物在1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)离子液体水溶液中浸泡,然后加热去除水分、激活离子液体,使纤维素发生部分溶解,再经热压将溶解部分与未溶解纤维素基质焊接黏合,在热压过程中可同时进行聚二甲基硅氧烷(PDMS)疏水功能化改性,得到全纤维素可降解疏水类塑料薄膜材料,并对其形态结构、力学性能及降解性能等进行测试与分析。结果表明:薄膜材料表现出优良的力学性能,其最大拉伸强度达到39 MPa,拉伸断裂伸长率约为40%,最大弯曲强度高达120 MPa,弯曲断裂伸长率约为5%,水接触角为110°,水蒸气透过率低于10%,具备良好的疏水性和防潮性;同时,该薄膜材料可完全生物降解,土壤填埋60 d后降解率达到86%。该方法不仅环境友好,还有助于高效快速实现废旧棉织物的高附加值回用,具有重要的应用前景。

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。

废食用油-水无盐体系活性染色棉织物的服用性能

针对活性染料传统水相染色工艺会产生大量含有高浓度染料和盐的废水的现状,提出了一种新型废食用油-水两相活性染料染色体系。比较了在油水两相体系与传统水相体系中染色的棉织物在常规服用性能以及织物手感方面的差异。结果表明:传统水相染色棉织物的经纬向毛细高度均稍低于油水染色棉织物的经纬向毛细高度;2种染色织物的极限氧指数相近,约为18%,磨破次数也十分相近,分别为25±2和24±2;传统水相染色棉织物的经纬向缓弹回复角比油水染色棉织物的分别高17%与19%,前者受到外力时有更好的形状回复能力;在综合手感总指数方面,油水染色棉织物的0.58±0.2与传统水相染色棉织物的0.60±0.2相比,差异不大;油水两相溶剂染色体系染色得到的棉织物与传统水相染色体系相比有微小差异,但是大部分性能可达到行业标准。

基于废旧棉织物制备导电再生纤维素纤维

利用磷酸水溶液直接溶解废旧棉织物制备纺丝液,并通过湿法纺丝制备力学性能良好的再生纤维素纤维,然后在其表面原位沉积聚吡咯,赋予其导电性能。最后,对所制得导电再生纤维素纤维的温度敏感性和电热性能进行了探究。当三氯化铁与吡咯的摩尔比为1∶1,沉积时间为48 h时,纤维电导率为566S/m,强力较沉积前提高了13%。导电再生纤维素纤维的TCR值为-0.245/℃,经过7次循环,电热性能无明显变化。导电纤维在3V下可升温至37℃,6V下可升温至110℃,经过9次循环其电热性能良好。

制浆用废旧棉织物的脱色性能及其机制

针对废旧棉织物制备棉浆粕中存在的能耗高和纤维素降解严重等问题,急需开发温和脱色技术实现清洁制浆。采用氢氧化钠-保险粉体系进行废旧棉织物的脱色处理,研究脱色过程中各因素的作用,以及脱色处理对棉织物结构与性能的影响,探究温和脱色机制。结果表明:氢氧化钠可以提升保险粉的稳定性,同时促进棉织物上的染料发生水解扩散到脱色液中;保险粉通过还原作用破坏织物上以及脱色液中染料的发色团,提升染料水解反应程度;在氢氧化钠和保险粉的协效作用下,脱色后棉织物上无染料残留,明度值从16.52提升至70.00以上;脱色处理过程中棉织物的化学结构和结晶结构几乎不受影响,纤维素分子质量及其分布变化不大,脱色棉织物断裂强力保留率在98%以上,不影响后续制浆使用。

深层发酵真菌菌丝体制备生物基仿皮纺织材料

探索利用深层发酵真菌菌丝体制备生物基仿皮纺织材料的可行性。采用深层发酵技术,通过培养真菌菌丝体来制备具有仿皮特性的生物材料,既具有人造皮革的质感,又有可降解的环保特性。对菌种进行筛选,通过深层发酵得到大量菌丝体,继续与棉织物共同培养,然后对其进行物理和化学处理进一步提高其性能,最后对仿皮材料进行性能测试。结果显示:通过深层发酵真菌菌丝体制备的生物基仿皮纺织材料具有良好的力学性能,同时也具有良好的可降解性能,可以作为一种环保替代品来制造人造皮革。

黄麻混纺交织物的风格测试与分析

针对黄麻纤维织物能否代替部分中低档亚麻纤维织物及其市场应用方向的问题,探讨棉与黄麻/棉混纺纱交织物的风格特征,并与棉与亚麻/棉混纺纱交织物进行对比。选取1种亚麻/棉混纺纱、5种不同混纺比的黄麻/棉混纺纱与棉纱交织成6种试样,测试并对比分析其用于女士轻薄型外衣面料的各项力学性能和基本风格。结果表明,黄麻纤维织物能代替部分中低档亚麻织物,且同等混纺比的黄麻/棉混纺交织物与亚麻/棉混纺交织物相比,亚麻/棉织物适合制作偏悬垂的合体型服装,黄麻/棉织物适合制作造型性较强的合体型休闲服,尤其是以褶裥为装饰的轻薄型度假服装。

废旧棉织物活性炭的制备与性能

以日常生活中废旧棉织物(WCF)为原料,采用氯化锌法活化制备了废旧棉织物活性炭(AC-WCF),考察了氯化锌质量分数、氯化锌浸渍时间、活化温度和活化时间4个因素对AC-WCF吸附性能的影响。采用比表面积及微孔/中孔分析仪、扫描电镜(SEM)和红外光谱仪(FT-IR)对AC-WCF样品进行表征。结果表明,AC-WCF各项吸附性能良好,该条件下制备的AC-WCF的比表面积高达1 462 m2/g,总孔容积为0.78 cm3/g,平均孔径为2.1 nm,碘吸附值为1 193.8 mg/g,亚甲基蓝吸附值为25 m L/0.1 g,苯酚吸附值为160.7 mg/g,且对模拟染料废水具有良好的脱色效果。

废旧涤棉混纺织物稀酸法分离工艺研究

以废旧涤棉军装为原料,采用稀酸法分离废旧涤棉混纺织物中的涤纶和棉纤维,考察了盐酸浓度、反应温度、反应时间等工艺条件对涤、棉的分离效果以及分离后涤纶、棉纤维的形貌及结构性能的影响。结果表明:当盐酸质量分数10%,反应温度90℃,反应时间90 min时,废旧涤棉军装中的涤纶与棉纤维分离效果最佳;经盐酸处理后,织物中剩下涤纶,棉纤维被去除,棉纤维小部分降解为还原性糖,大部分降解为棉渣粉末;盐酸处理后的涤纶化学结构、断裂强度、纤维形貌基本无变化,但初始模量显著下降;棉纤维经盐酸处理后形成的棉渣粉末仍为纤维素结构,但其结晶度有所提高。

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。

几种废旧纤维材料的吸油性能

为了对比分析废旧纺织纤维的吸油性能,进而为废旧纤维在吸油材料领域的应用提供参考,选用废旧棉、亚麻、羊毛、丙纶为原料,测试吸油倍率、保油率,研究吸附时间、含油废水温度、废水含油量对纤维吸油倍率的影响。实验结果表明:纤维的形态结构对吸油能力影响大,4种废旧纤维中亚麻的吸油倍率最高,保油率最低;丙纶的吸油倍率最低,保油率最高;棉和羊毛的吸油倍率和保油率均居中。羊毛的吸油速率最快,吸附10 min达到吸油饱和,棉、亚麻、丙纶的吸附饱和时间为20 min。含油废水温度越低越利于纤维对油液的吸附,亚麻、棉和羊毛适合吸附含油量小于200 m L/L的含油废水,丙纶适合吸附小于100 m L/L的含油废水。

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。