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随着全球人民生活水平的不断提高,人均纺织品的消耗量逐年增加,导致大量废旧纺织品的产生。在众多废旧纺织品中,废旧涤棉纺织品占有量高达50%以上,同时在新型冠状病毒(COVID-19)大流行期间,一次性聚丙烯无纺口罩的使用量出现了急剧增长的现象,导致废旧聚丙烯无纺织物的产量暴增。目前,废旧纺织品的后端高值化利用体系缺失,大部分废旧纺织品被焚烧或填埋处置,这造成了极大的环境污染和资源浪费。不仅如此,在当前疫情防控的特殊环境下,被丢弃的无纺口罩仍然是病毒的潜在携带者,如果无法对其进行安全有效回收,可能会进一步导致COVID-19的广泛传播。因此,对废旧涤棉纺织品以及废旧聚丙烯无纺织物高值化循环利用技术的探索迫在眉睫。利用废旧热塑性材料与植物纤维类废弃物制备FDM 3D打印线材既能够解这两种材料的资源浪费与环境污染问题,又能够降低3D打印材料高昂的成本,日益受到众多科研工作者的关注。针对数量庞大的废旧涤棉纺织品难以高值化循环利用的难题,本研究采用稀酸-机械分离方法,对废旧涤棉纺织品中的棉纤维与聚酯纤维进行高效回收,然后分别对这两种纤维进行不同形式的熔融共混加工再生。其次,针对大量的废旧聚丙烯一次性口罩无法循环再生的问题,采用高温熔融共混的方法,回收聚丙烯材料的同时杀灭残留在废旧口罩中的病菌,使用玻璃纤维(GF)对r PP材料的高熔体流动性与高结晶度进行调控,制备3D打印GF/PP复合线材。本论文的主要研究成果归纳如下:(1)研究并优化了废旧涤棉交织纺织品的稀酸-机械法与酶解-机械法高效分离工艺。通过对两种分离方法的预处理条件进行单因素优化分析,明确了稀酸预处理的最佳分离条件为:盐酸浓度1.6wt%,时间100 min,温度90℃和固液比20 g/L;酶解预处理的最佳条件为:纤维素酶浓度1.5wt%,时间36 h,温度50℃和固液比20 g/L。研究结果表明,两种回收方法对棉纤维粉末的最大回收率分别为92.08%与62.4%。基于此,论文通过对两种分离方法的分离条件、分离效率以及分离得到的棉纤维粉末粒径进行对比分析,稀酸-机械法对废旧涤棉交织纺织品的分离达到了设计的回收效果,这一回收工艺的条件优化为大量的废旧涤棉交织纺织品的高效分离与再生奠定了坚实的技术基础。(2)利用在废旧涤棉交织纺织品中分离得到的再生棉纤维,成功制备出高含量纤维素/聚乳酸FDM 3D打印复合线材。研究结果表明,当KH550添加量为1wt%(相对于纤维素添加量的质量分数)、纤维素填充量为30wt%(相对于聚乳酸基体的质量分数)和ADR添加量为1wt%(相对于聚乳酸粉末的质量分数)时,不仅可以保持纤维素/聚乳酸3D打印材料稳定的熔体流动性,同时还具有较强的力学性能。在该条件下制备出的纤维素/聚乳酸复合材料的3D打印样品,在拉伸强度、抗弯强度与断裂伸长率方面,均比PLA基体材料的3D打印样品分别有38.3%,18.5%与38.2%的性能提高。上述研究结果表明,利用废旧植物纤维制备3D打印线材具有潜在的技术可行性,可以为大量的植物纤维类废旧纺织品的高值化循环利用提供一个可行的解决方案。(3)论文研究并提出了将废旧涤棉交织纺织品中分离得到的再生涤纶纤维(r PET)与原生聚酯颗粒(PET)熔融共混的新方法,成功制备出性能稳定的r PET/PET的FDM 3D打印线材。研究结果表明,r PET/PET复合材料的结晶度随着r PET共混比例的增加而提高,但是初始降解温度具有下降的趋势。进一步研究表明,在复合材料的力学性能方面,当r PET材料添加量为5wt%时,3D打印r PET/PET样品在拉伸强度、抗弯强度、冲击强度和断裂伸长率与原生PET材料3D打印样品的性能没有显著性差异,但是随着r PET材料添加量的增加,3D打印r PET/PET样品的上述机械性能呈现出显著降低的趋势。该研究结果表明,通过从废旧涤棉交织纺织品中分离中得到的再生涤纶纤维,制备3D打印线材具有技术上的可行性,可以为PET废旧纺织品的再生利用提供一个新的选择或利用途径。(4)研究表明,基于在废旧聚丙烯无纺口罩中回收得到的再生聚丙烯(r PP)材料,可以成功地制备出聚丙烯FDM 3D打印线材。研究结果表明,从废弃口罩中回收得到的r PP材料,通过与玻璃纤维GF以一定比例的复合,GF/r PP复合材料具有了良好的熔体流动性与浸润性,降低了3D打印样品中的孔隙率。进一步的研究表明,在复合材料结晶度方面,随着GF添加量的增多GF/r PP复合材料的结晶度呈现出降低的趋势,有助于降低3D打印样品在打印过程中翘曲现象的产生,提高了3D打印产品的一次成型率。研究还表明,使用废旧聚丙烯无纺织物制备出3D的打印样品的具有可实际应用的综合力学性能,表现出广阔的产业化应用前景。本研究创新了不同形式的熔融共混方法,将废旧纺织品与3D打印智能制造技术相结合,为实现废旧涤棉交织纺织品与废旧聚丙烯无纺织物的高值化循环再生,提供了一条可能的解决方法与利用途径,并有进一步降低3D打印原材料成本的潜在市场优势。更重要的是,该研究还为当前严峻的新冠疫情防控中废弃口罩的合理处置及可再生利用、进一步缓解我国大量废旧纺织品的不当处置对生态环境造成的严重负面影响提出了一个可能的解决方案,其研究成果不仅具有重要的科学与技术价值,也具有潜在的产业化应用潜力。