【摘要】：棉纖維是產(chǎn)量最高的天然纖維和最重要的紡織原料之一,隨著人們生活水平的不斷提升,棉紡織品的使用周期被極大的縮短,因而產(chǎn)生的廢棄棉紡織品也與日俱增。目前,處理它們的方式仍停留在當(dāng)做抹布或者被直接丟棄、掩埋、焚燒等,利用價值極低,同時也造成了環(huán)境的污染和極大的資源浪費(fèi)。針對這一問題,本研究以廢棄的碎棉布為原材料,首先,通過纖維解離工藝將其解離為纖維形態(tài);然后,以解離棉纖維為基體,異氰酸酯類膠黏劑PM-50為膠黏組分,利用自行設(shè)計(jì)的施膠系統(tǒng)、預(yù)壓模具和熱壓模具,采用熱壓成型的加工工藝制備了高性能的高密度棉纖維基復(fù)合材料。該復(fù)合材料的棉纖維含量高達(dá)80 wt%以上,各項(xiàng)物理機(jī)械性能均達(dá)到GB-T 31765-2015中的最高要求,內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度和耐水性均遠(yuǎn)超市售的進(jìn)口奧松板,為廢棄棉紡織品的高值化利用提供了全新的思路和堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。研究的主要內(nèi)容和結(jié)果如下所述:(1)以廢棄的碎棉布為原料,采用堿性過氧化氫機(jī)械制漿法對碎棉布進(jìn)行解離,研究了蒸煮溫度、蒸煮時間、NaOH濃度、H_2O_2濃度對解離過程的影響,并對解離棉纖維的長度、寬度、纖維篩分值、纖維形態(tài)、細(xì)胞壁厚、細(xì)胞腔徑、化學(xué)成分以及表面活性基團(tuán)進(jìn)行了研究。研究表明:當(dāng)NaOH用量為12 wt%,H_2O_2用量為3 wt%,蒸煮溫度為130℃,蒸煮時間為5 h時,可以獲得良好解離的棉纖維,其重均長度為1.01 mm,平均寬度為12.72μm,纖維長度分布比較合理,纖維表面擁有大量羥基等活性基團(tuán),理論上是作為高密度植物纖維基復(fù)合材料的良好基體。(2)以解離棉纖維為基材,自制的膠黏劑PM-50作為膠黏組分,采用自行設(shè)計(jì)的施膠系統(tǒng)、預(yù)壓模具和熱壓模具,通過熱壓成型工藝構(gòu)建了高密度棉纖維基復(fù)合材料。然后,使用正交實(shí)驗(yàn)法,研究了纖維含水率、熱壓時間、熱壓溫度、復(fù)合材料密度和施膠量等工藝參數(shù)對復(fù)合材料的靜曲強(qiáng)度、彈性模量、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度、24小時吸水厚度膨脹率以及濕靜曲強(qiáng)度等物理機(jī)械性能的影響。研究表明:當(dāng)纖維含水率為8 wt%、復(fù)合材料密度為1.08 g/cm~3、施膠量為20 wt%、熱壓溫度為160℃,熱壓時間為2 min時,所制備的復(fù)合材料的物理機(jī)械性能最優(yōu),其靜曲強(qiáng)度為47.2 MPa,彈性模量為4040.6 MPa,內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度為3.6 MPa,吸水厚度膨脹率為11.1%,濕靜曲強(qiáng)度為20.6 MPa。(3)制備了氯化石蠟防水劑和反應(yīng)型有機(jī)硅防水劑,進(jìn)一步研究了施膠量、氯化石蠟添加量、后期熱處理?xiàng)l件、在反應(yīng)型有機(jī)硅防水劑中的浸漬時間對復(fù)合材料的吸水厚度膨脹率和靜曲強(qiáng)度的影響。研究表明,改善高密度棉纖維基復(fù)合材料耐水性的有效方式分別為:增加施膠量至50 wt%、在200℃下對復(fù)合材料熱處理4 h以及采用反應(yīng)型有機(jī)硅防水劑對復(fù)合材料浸漬處理4 h,其吸水厚度膨脹率可分別減少至5.8%、7.4%、7.3%。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB33
【圖文】：

材料的物理機(jī)械性能具有更好的均一性。但是，第三組實(shí)驗(yàn)中的蒸煮溫度和過氧化氫濃度均偏高，會使實(shí)際生產(chǎn)過程中功耗更大、成本更高。因此，在第四組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，保持其它蒸煮條件不變，嘗試少量增加過氧化氫含量至 3 wt%，進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 2-4 中第 10 組實(shí)驗(yàn)所示。由表中數(shù)據(jù)可知，在 NaOH 用量為 12 wt%，H2O2用量為 3 wt%，蒸煮溫度為 130 ℃，蒸煮時間為 5 h 時，可初步獲得解離較好的纖維，但仍需對其性質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步研究。2.3.2 解離棉纖維結(jié)構(gòu)的研究2.3.2.1 解離棉纖維的物理形態(tài)和結(jié)構(gòu)分析用卡亞尼纖維分析儀研究了在 NaOH 用量為 12 wt%，H2O2用量為 3 wt%，蒸煮溫度為 130 ℃，蒸煮時間為 5 h 的實(shí)驗(yàn)條件下制備的解離棉纖維（后述解離棉纖維均指在此條件下制備的解離棉纖維）的長度、寬度及其分布，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 2-2 和圖 2-3 所示。

圖 2-3 解離棉纖維的寬度分布.Figure 2-3 The width distribution of defibrated fibers.由圖可知，解離棉纖維的重均長度為 1.01 mm，平均寬度為 12.72 μm，在 0.2-1.5 mm長度區(qū)間內(nèi)分布的纖維比例達(dá)到了 99 %。然后，通過測定纖維篩分值進(jìn)一步研究了解離棉纖維的長度分布狀況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 2-5 所示。表 2-5 解離棉纖維的纖維篩分值.Table 2-5 The fibers screening distribution of defibrated fibers.纖維目數(shù)（目） 0-30 30-50 50-100 100-200 >200纖維篩分值（wt%） 4.7 20.5 32.0 13.0 29.8由于高密度植物纖維基復(fù)合材料是以植物纖維為基體，因此，植物纖維必須有一定的比表面積和交織性能，才能為復(fù)合材料提供基礎(chǔ)的物理機(jī)械性能，這需要纖維得到較

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文30圖2-4 不同放大倍數(shù)下解離棉纖維的顯微鏡圖像.(a)放大倍數(shù)40×; (b) 放大倍數(shù)100×; (c)放大倍數(shù) 200×; (d) 放大倍數(shù) 400×.Figure 2-4 the microscope images of defibrated fibers in different magnification. (a)40×magnification; (b)100×magnification; (c)200×magnification; (d)400×magnification.表 2-6 解離棉纖維與其它植物纖維的長度、寬度對比[65].Table 2-6 The comparison of length and width among defibrated fibers and other plant fibers.纖維種類纖維長度（mm） 纖維寬度（μm）長徑比平均*最大 最小 一般 平均*最大 最小 一般解離棉纖維 0.54 1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳旭紅;張永芳;史晟;戴晉明;侯文生;;廢舊棉紡織品的回收再利用技術(shù)進(jìn)展[J];紡織導(dǎo)報(bào);2013年09期

2 郭燕;;廢舊紡織品的回收及再利用[J];再生資源與循環(huán)經(jīng)濟(jì);2013年01期

3 羅艷輝;蒲宗耀;黃玉華;;廢舊紡織品回收再利用的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J];紡織科技進(jìn)展;2012年03期

4 王中珍;;廢舊紡織品的舊物新說[J];中國紡織;2011年10期

5 宋琳瑩;辛寅昌;;反應(yīng)型防水劑的制備及對中密度纖維板防水性能的評價[J];化工學(xué)報(bào);2007年12期

6 裘愉發(fā);;廢棄紡織品的綜合利用[J];江蘇紡織;2007年06期

7 彭萬喜;李凱夫;范智才;彭金美;溫福泉;;我國中/高密度纖維板發(fā)展現(xiàn)狀與思考[J];木材工業(yè);2006年05期

8 阮林光;李志君;;天然植物纖維聚合物基復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J];熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué);2006年04期

9 張素梅;天然植物纖維[J];中國纖檢;2004年11期

10 顧繼友,艾軍,高振華,王東香,譚海彥;刨花板用異氰酸酯膠粘劑合成工藝的研究[J];中國膠粘劑;1999年05期

相關(guān)會議論文 前1條

1 于文吉;;無醛人造板產(chǎn)品與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景[A];第六屆全國人造板工業(yè)科技發(fā)展研討會論文集[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 趙安珍;狼尾草中密度纖維板的研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 何德柳;基于聚硅氧烷基聚氨酯的新型醫(yī)用敷料的設(shè)計(jì)、制備與性能研究[D];華南理工大學(xué);2016年

2 孟靜;廢棄紡織纖維在造紙中應(yīng)用的基礎(chǔ)研究[D];武漢紡織大學(xué);2014年

3 白潔;基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)的我國廢舊紡織品回收再利用體系構(gòu)建研究[D];北京服裝學(xué)院;2013年

4 胡英華;廢紙纖維包裝材料加工工藝研究[D];天津科技大學(xué);2010年

本文編號：2749189