废旧棉纺织物回收溶解浆制备防水纤维素膜的研究

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我国的废旧织物的产量已有近1.5亿吨之多,但回收利用率却不足10%。现今,废旧棉纺织物回收主要以物理回收及化学回收为主,但物理回收难以像化学回收那样实现多次循环再利用。将废旧棉织物回收制备溶解浆,从而制备再生纤维素制品具有巨大的应用潜力。再生纤维素膜具有诸多优点,在包装领域具有非常广泛的应用。目前市场上的再生纤维素膜多为采用粘胶法生产的玻璃纸,生产工艺过程对环境污染较大,然而随着经济的高速发展,国家对生态环境愈发重视,将废旧棉织物回收利用制备溶解浆后制备Lyocell纤维素膜,对化纤行业可持续发展有重要意义。本课题在现有基础上重新设计制备Lyocell纤维素膜的制膜组件,探究利用废旧棉织物回收溶解浆制备Lyocell纤维素膜的方法及工艺,比较废旧棉回收溶解浆和国内原生棉浆粕制备的Lyocell纤维素膜的结构与性能差异,并对其进行防水改性处理。取得了如下结果:制备的原生棉浆及废旧棉浆Lyocell纤维素流体体系及平膜性能表征结果表明,两者的表面均较为光滑,随着卷绕速率提高,两种平膜的结晶度均增大,原生棉浆纤维素平膜的拉伸强度增至218.1 MPa,废旧棉浆纤维素平膜的拉伸强度增至140.6 MPa。塑化后原生棉浆和废旧棉浆的水接触角分别为10.5o、20o;塑化后原生棉浆和废旧棉浆平膜力学性能降低。上述研究不仅验证了Lyocell纤维素平膜装置及废旧棉浆制膜的可行性,也表明废旧棉浆的制备工艺仍需优化,性能有提高的空间。制备的原生棉浆及废旧棉浆Lyocell纤维素管膜性能表征结果表明,两者的表面光滑度有限。随着卷绕速率的提高,原生棉浆Lyocell纤维素管膜的拉伸强度增至99.9 MPa,废旧棉浆纤维素管膜的拉伸强度增至86.2 MPa。原生棉浆纤维素管膜接触角最低为13.0o,废旧棉浆纤维素管膜接触角最低为15.6o;塑化处理后的两种纤维素膜拉伸强度降低,断裂伸长率提高,同时了改善其易脆易折的问题。上述研究验证了Lyocell纤维素管膜装置及废旧棉浆制膜的可行性,其工艺还可优化以进一步提高管膜的力学性能。最后,探索了利用KH550及PLA对玻璃纸防水改性的最优工艺,而后利用其对制备的废旧棉浆Lyocell纤维素平/管膜进行防水改性,其性能表征结果表明,当玻璃纸、废旧棉浆纤维素平膜及废旧棉浆纤维素管膜经过0.5 wt%KH550/乙醇处理后,拉伸强度均有提高,水接触角分别增至96.9o、46.1o和65.3o。经过处理后的玻璃纸防水时间较好,废旧棉浆管膜防水效果最差。利用0.6 wt%PLA/二氯甲烷处理上述薄膜,玻璃纸、废旧棉浆纤维素平膜及废旧棉浆纤维素管膜的水接触角和拉伸强度均有变化;经过0.6 wt%PLA处理后的玻璃纸防水效果最好;废旧棉浆平膜和管膜防水效果略有降低。而且PLA有效改善了三种再生纤维素膜的热封性能,其中玻璃纸热封效果最优。本论文建立了利用废旧棉浆制备Lyocell纤维素膜及对其防水改性的方法及装置,该方法既可利用废旧棉织物,又能制备出Lyocell纤维素膜,且防水改性效果良好,未来有望推动实现Lyocell纤维素膜产业化,对化纤行业的可持续发展有重要意义。
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