《华理教授研发纤塑复合材料制备新技术 让废旧纺织品循环利用》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2019-09-26
  • 看着衣橱满满却仍然“缺少”合适一件的你,可能永远不会想到的一个事实是:中国现在每年新增废旧纺织品大约2600万吨,存量已高达1.5亿吨,闲置、浪费的化学纤维和棉纤维相当于一年用掉了半个大庆油田;另一方面,目前中国对废旧纺织品的资源化利用仅限于做拖把、手套、擦机布、大棚保温被、隔音罩等低端产品,再生利用率不足10%;与此同时,如果是填埋或焚烧处理,大约掩埋一吨废旧织物需要5平方米的土地,每吨的焚烧碳排量则是3.2t,并且会释放二噁英等有害气体。   巨大的经济价值,惊人的浪费,令人头疼的处置难题,三者同时并存,如何才能更好地实现废旧纺织物的资源化增值化再利用呢?   在刚刚开幕的第21届中国国际工业博览会上,华东理工大学材料学院吴驰飞教授的展品和他的技术项目“涤纶为主的废旧纺织品循环利用产品”,给我们提供了一个非常具有启发性和操作可行性的答案。      在华东理工大学的工博会展位上,吴老师提供的展品,包括展位的地板、墙板、桌椅、样品柜,以及其他诸如管道、片板带材料、花盆、穴盘、排水板、类“木塑”的纤维增强复合材料等,都是应用他的新技术由废旧纺织品纤维增强聚烯烃改性材料制备而成。   在材料设计创新性方面,吴驰飞老师提出了废弃纺织纤维循环利用的新思路,实现了废纺纤维作为塑料的增强材料的资源转换、增值循环利用;在工艺创新性方面,他开发了先塑化、后分散,低温强挤出的新工艺,实现了锥双强制喂料→单螺杆预分散→异向平双挤出分散的集成创新。目前,他们已经推出了首款No-PVC的FPC纤塑新型环保地板。   原先形状、质地各不相同的废旧织物,现在却能制成各式各样的纤塑制品,个中的奥秘,其实都在吴老师他们这些科研人员的手中掌握。简单地说,首先需要将按目前的技术回收困难的混杂纤维或者复合纤维材料直接破碎成废旧纤维,然后要通过控制纤维的尺寸、纤维在复合材料中的比例以及分散情况,设计出性能各异的复合材料,实现从纤维到工程塑料的转变。与基体聚烯烃相比,用吴老师研发技术制备出的复合材料具有强度和模量高、熔体流动速率低等特性,可成型加工成管材、片材、板材、型材等高附加值产品。   “这种从废旧纤维到纤维增强塑料的转变,不仅开拓了纤维回收的新方式,而且通过‘同质复合’的理念成功制备出可多次回收利用的高分子纤维增强高分子基体的复合材料,为废旧纤维的资源回收再利用提供了新的途径。”吴驰飞说。   据介绍,这些纤维增强塑料可应用到各个领域中,例如工业领域的管道、定制托盘、土工格栅、土工格室、铲板,农业领域的穴盘、排水板、花盆,潮汐苗床,建筑领域的地板、墙板,生活领域的箱包,等等。   据业界粗略估计,目前由环境污染造成的损失已占到我国GDP总值的15%,严重影响国家的可持续发展。如果我国聚酯纺织品再生能突破1000万吨/年,则年直接碳税效益就有3.2亿-6.4亿美元。如果我国废旧纺织品能全部循环利用,相当于每年可节约原油2400万吨和近三分之一的棉花种植面积,可减少8000万吨的二氧化碳排放。所以,作为国家战略新兴产业和无废城市建设的重要组成,废旧纺织物的资源化增值化利用其实蕴藏着巨大的空间,仍然需要科研人员持之以恒的努力。

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    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-01-29
    • SMARTCOMP是基于Textronic 元素和功能材料实施的智能复合材料的研究和开发的项目,该项目的实施旨在研发用于装饰,室内设计,住处和创新产业复合材料制造的智能纺织品结构。 项目负责人AITEX 分享智能纺织品广泛应用所需的丰富经验,其中包括研究所将传感器集成到复合材料中,创造出一种能够对外部刺激做出剧烈反应的纺织品的能力。 AITEX在SMARTCOMP 项目范围中,开发智能功能材料的措施包括以下内容。 纺织绣花电路技术。 刺绣技术可以将股线编织成柔软的表面,该技术用于将高性能导电纱线插入到不同类型的织物中。 这是将传感器、执行器、连接和能量供应系统集成到布料中的一种高效方式。 这种方式也适用于丝绸,羊毛和亚麻纱等,允许插入各种形状和尺寸的亮片,并可以编织或插入胶带和鞋带。 刺绣所提供的多样化功能也可以用于该项目应用领域的功能复合材料的开发。 柔性电路的数字印刷技术。电子印刷允许使用与印刷技术更通用的技术,将电子或光子装置压印到织物上,两者主要区别在于使用导电或半导电油墨。电子印刷不再处于实验阶段,今天已经成为现实,该技术开创了无数种可能,蕴藏着巨大的潜力。电子印刷技术赋予商业上可获得的纺织产品的创新功能和不同特性。其最突出的特点是灵活性、易集成性、适应不同环境的能力、成本效益以及它能够相对容易地扩展成更大格式。现代印刷设备和油墨的发展使得能够将连续的层叠加在彼此之上,每层是由具有不同导电性和电化学特性的材料制成的,目的是能够创建新的应用和开发功能性纺织品,诸如电致发光,加热织物和具有传感功能等特性的织物。 连续层压技术。有多种类型的层压可用。连续层压技术是使用一种不间断的系统,该系统通过施加压力和温度来粘合不同类型的基材。该过程在隧道中进行,通过该隧道将材料在涂有聚四氟乙烯涂层的传送带上传送。该系统包括完全独立的加热和冷却组件,目的是确保材料和粘合剂被加热到正确的温度并成功粘合。然后将复合物冷却以确保各层保持稳定并完全对齐。该系统可以粘合各种各样的部件以形成一个完整的复合材料,包括刚性和柔性的纺织品、泡沫、聚合物等,以及不同的厚度,重量和性能。压力、温度、速度和皮带之间的间隙都可以调整到最佳状态。连续层压与其他方法不同之处在于其能够使用各种粘合剂(粉末、膜或膜等中的粘合剂)生产长期的复合材料。除了在部件层之间提供必要的粘附性之外,粘合剂还根据所施加的热塑性聚合物和层压期间使用的重量的不同而施加不同的机械性能。该系统在包含智能纺织部件的层压复合材料的开发中具有巨大的潜力。 通过这种方法,SMARTCOMP 项目旨在验证用于开发和制造增强型功能性物品的有效雏形。
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    • 编译者:李丹
    • 发布时间:2023-11-12
    • 作者:甘晓 来源:中国科学报 6月26日,中国科学院过程工程研究所牵头的“电石渣深度净化制备钙基材料低碳技术及应用”项目,通过中国循环经济协会组织的科技成果评价。 评价会上,由中国工程院院士、清华大学教授贺克斌担任主任,北京航空航天大学教授朱天乐等6名专家担任委员的委员会一致认为:项目总体技术达到了国际领先水平,建议加快该技术的产业化推进。 目前,电石渣深度净化制备钙基材料成套化低碳技术已建成示范工程5项,近三年累计实现电石渣高质量利用约360万吨,吨电石渣利用过程二氧化碳大幅减排,实现了电石渣从低端建材化利用到中高端钙基矿物材料低碳制备的高价值利用转变。 据了解,过程工程所资源环境绿色过程工程研究部于2011年启动电石渣规模化高质利用技术创新研究工作,基于钙基固废高质利用的多年研究积累,开发了大风量涡流分选与快速脱炔、多外场强化解聚与杂质深度脱除、强化脱硫与石膏结晶调控、低温煅烧制备冶金级活性氧化钙等关键技术。 根据专家组评价,涡流风选过程乙炔脱除率达90%以上,高钙电石渣组分氢氧化钙含量高于94%,细粒电石渣适用于电厂高硫煤燃烧脱硫,脱硫率可达99%以上,冶金级活性氧化钙产品满足相关标准要求。 科研人员介绍,该技术的实施可综合解决电石渣现有利用过程反应效率低、存在燃爆安全风险等问题,支撑破解电石渣高值化低碳利用过程的关键难题,开拓电石渣深度净化跨产业高质量循环利用低碳新链条,将为大宗煤基固废的高质量绿色低碳利用提供技术支撑,助力国家“双碳”战略目标实施。 该项目由过程工程所与浙江大学、北京亘源环保有限公司、华能沁北发电有限责任公司、绵阳西金科技发展有限公司、安徽华塑股份有限公司、青海盐湖元品化工有限责任公司、内蒙古亿利化学工业有限公司等单位合作完成。 相关研究先后获得“863”计划课题、国家重点研发计划、中国科学院绿色过程制造创新研究院自主部署项目、国家自然科学基金等项目的资助,研究成果入选《国家工业资源综合利用先进适用工艺技术设备目录(2021年版)》及“十三五”科技创新成就展,授权国家发明专利13件,主编并发布团体标准2项,参编行业标准1项。