基本信息
- 项目名称：
- 棉秸皮纤维/聚丙烯复合材料的制备及性能研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 近年来，人们发现棉秸皮纤维与麻纤维性能相近，麻纤维可以作为复合材料中的增强材料，因此棉秸皮纤维也可作为复合材料的增强材料。棉秸皮属于农业废弃品，棉秸皮纤维的开发不仅节约资源，同时又能减少环境污染。同时，由于聚丙烯是一种热塑性树脂，其本身具有成本低、结晶度高、密度小、耐热性好、耐化学品性能优良的特点，且力学性能如拉伸强度、压缩强度、弹性模量及硬度等均较好，是用于纤维增强复合材料基体的最重要的聚烯烃。
- 详细介绍：
- 1.第一步进行预处理：新鲜棉杆经脱枝、缒秆、剥皮、吊把浸泡、发酵脱胶、敲打漂洗等工序加工，加工方法的步骤：剥皮→除渣→脱胶→烘干→切断→开松→养生→鞣制→打纤→梳理至集装。 2.第二步进行棉秸皮纤维/聚丙烯复合材料的制备：用经预处理后的棉秸皮纤维和聚丙烯纤维以不同质量比例混合，然后在小型梳毛机上进行开松与混合，并形成纤维网状。在保证聚丙烯纤维能热熔并能完全流动的情况下，用压膜成型机压膜成型。 3.第三步对复合材料性能进行研究：对于制得的复合材料，通过改变模压温度，压力大小和棉秸皮纤维所占的比例进行实验，进一步研究该复合材料的力学性能和弯曲性能。 4.第四步研究该复合材料的用途：通过对棉秸皮纤维/聚丙烯复合材料的性能研究，相信其可用在汽车、家具、装潢等行业。而且我们还会对该复合材料作进一步的研究，设计出更多廉价实惠的纺织品，为人类创造更多的财富。
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撰写目的和基本思路
- 1．目的：①为了充分利用农业废弃资源，弥补我国天然纤维资源的短缺，研究从棉杆皮中分离纤维的技术与工艺, 以及棉杆皮纤维纺织应用价值 。②为棉杆资源的应用开辟一条新的途径, 为纺织工业以与其它产业联合开发一种新型天然纤维素纤维作为增强材料的复合材料，即棉秸皮纤维/聚丙烯复合材料。 2．基本思路：在脱胶、柔软、纺纱的基础上，开发棉秸皮纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，并研究其性能。
科学性、先进性及独特之处
- 1．科学性：通过之前对棉秸皮纤维研究发现其与麻的外观形态及其相似，而且具有与麻纤维接近的性能。故可将棉秸皮纤维作为复合材料的增强材料。2．先进性：①棉杆皮本是废弃品，开发它能节约资源且减少环境污染，②棉秸皮纤维作为增强材料可使复合材料的力学性能得到改善 3．独特之处：①棉秸杆纤维属于天然韧皮纤维，其性能指标与麻相近。②棉秸皮纤维是棉副产品中最多的一种，且属于废弃物的回收利用
应用价值和现实意义
- 棉秸皮纤维/聚丙烯复合材料可应用于汽车内饰材料，建筑填充材料等。随着现代社会的不断发展，其复合材料也必将具有更大的经济效益和社会效益棉秸皮纤维的利用时属于废弃物回收再利用，价格低廉，而且不会造成环境污染
学术论文摘要
- 为了充分利用农业废弃资源，实现“资源节约型、环境友好型社会”的目标，在研究棉秸皮纤维的脱胶、漂白、纺纱等工艺基础上，本课题利用脱胶后的棉秸皮纤维与聚丙烯复合，开发出棉秸皮纤维/聚丙烯复合材料。通过改变纤维长度，模压温度，热压压力以及复合材料中棉秸皮纤维所占比例等影响因素进行正交试验，并对制得的棉秸皮纤维/聚丙烯复合材料进行相关的力学性能测试，最后得出最优化的生产工艺。本研究为棉秸皮资源的应用开辟了一条新的途径，为复合材料中增强纤维提供了新的品种
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]杨长德,棉杆-纸板工业的优质原料[J].四川造纸1998 (3) 141. [2]何东保,柯昌祥,李黎明.棉杆制纤维素衍生物用浆的研究[J]化学世界.1996 (12):652. [3]中国热带农业科学院科技处.我国菠萝叶的综合开发利用[J]中国热带农业,2006(3):938. [4]田永生,邵自强,徐坤.小麦秸秆SE活化改性后的成膜性能[J].高分子材料科学与工程,2004,(3):194. [5]朱艳丽,彭金辉,张利波,等. 微波辐射氢氧化钾法制备黄麻杆活性炭纤维[J].云南化工,2005(3):11 [6] 叶颖微,冼定国, 冼杏娟.竹纤维和椰纤维增强水泥复合材料[J].复合材料学报,1998(3):92 [7] Zhijian Li, Lijing Wang, Xungai Wang. Flexural characteristics of coir fiber reinforced cementitious composites [J]. Fibers and Polymers, 2006 (3): 286.
同类课题研究水平概述
- 棉秸皮纤维是面副产品中产量最多的一种废弃物，其性能与麻相近，属天然韧皮纤维。棉秸皮纤维本身的力学性能较低。现将棉秸皮纤维/聚丙烯复合材料作为一种新型材料的利用，不仅降低了废弃物对环境的污染，而且还可获得可观的经济效益。 经有关科研人员的研究，目前棉杆开发利用的主要途径有[1,2]：（1）造纸及包装箱纸板（2）加工刨花板（3）加工纤维板（4）用棉杆皮制作麻袋和绳索（5）加工建筑材料（6）棉杆发酵饲料。并取得了初步的成绩。例如，我国湖南润久科技有限公司的科技人员经过多年的开发研究，现已成功研发出棉秸皮生产天然纺织的新技术，并将棉秸皮加工成脱胶纤维、单质纱高附加值的新产品。广东省天维纺织科技（深圳）有限公司研发了棉秸皮纤维无纺布及其加工方法等等。 在农作物秸秆综合应用方面有如下研究报道[3-7]。中国热带农业科学研究院的菠萝叶的综合开发利用，北京理工大学对小麦秸秆进行蒸汽闪爆活化处理制备再生纤维素功能膜和丝产品，昆明理工大学利用黄麻杆制备活性炭材料，香港理工大学、澳大利亚Deakin 大学研究椰纤维增强水泥基复合材料，印度利用椰纤维开发纺织新型纱线以及产业纺织品，日本清纺公司已独自开发出香蕉纤维的生产技术，并利用香蕉纤维开发出了牛仔服，美国科学家采用小麦秸秆纤维开发出对环境无污染的包装快餐新材料等。天然纤维复合材料开发有麻类纤维作为纺织原料和复合材料的增强材料，但目前国内尚无对棉秸皮纤维复合材料的研究和开发。 棉秸皮/聚丙烯复合材料的研究方兴未艾，并将从实验室走向工程应用。此类复合材料具有环境友好性，随着研究的不断深入及成型加工更加成熟。在如今人们提倡绿色消费、可持续历史背景下，必将拥有广阔的应用市场。
