废旧涤/棉纤维增强复合材料的制备及性能研究

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随着纺织品需求量不断增加,废旧纺织品存量也越来越多,与纯纺织物相比,混纺织物的回收再利用更加困难。在混纺织物中,涤/棉混纺织物占半数以上,所以开发合适的工艺来回收再利用废旧涤/棉混纺织物至关重要。废旧涤/棉织物通常采用机械开松法、物理或化学分离法进行回收再利用,但是机械开松法会造成纤维强力损失,降低产品附加值;物理或化学法分离法往往分离不彻底,且成本较高。针对以上问题,本研究采用废旧涤/棉混纺织物开松后得到的散纤维来增强通用塑料,通过密炼、注塑工艺来制备废旧涤/棉纤维增强聚丙烯(PP)及低熔点聚酯(LMPET)复合材料,并研究了废旧涤/棉纤维含量、纤维配比以及纤维长度对复合材料性能的影响。(1)废旧涤/棉纤维增强PP复合材料的性能研究,结果表明:当废旧涤/棉纤维配比及长度一定时,随纤维含量增加,复合材料的拉伸及弯曲强度先增加后降低,冲击强度不断增大,热稳定性逐渐变差。当纤维含量为30 wt%时,复合材料的拉伸及弯曲强度最大,但超过30 wt%时,纤维容易在PP中团聚导致复合材料拉伸及弯曲强度反而降低。固定废旧涤/棉纤维配比为65:35,纤维长度为8 mm:当纤维含量为40 wt%时,与PP相比,复合材料的冲击强度最大提高了390.13%,因为纤维含量越高,从基体中拔出需要吸收能量就越大,冲击强度就越大。当纤维含量及长度一定时,由于棉的强度比涤纶小,所以涤/棉纤维配比越小,即棉纤维含量越高,复合材料力学性能越差。当废旧涤/棉纤维含量及配比一定时,随纤维长度增加,复合材料的力学强度先增加后降低,热稳定性基本不变。当纤维长度为8 mm时,复合材料的力学性能最佳,但超过8 mm时,纤维容易相互缠结,受力时容易产生应力集中,导致力学强度反而下降。综合比较,当纤维含量为30 wt%,涤/棉纤维配比为95:5,纤维长度为8 mm时,复合材料的拉伸和弯曲强度最佳,此时该材料可用于制备抗拉抗弯型产品,如塑料撑杆;当纤维含量为40 wt%,涤/棉纤维配比为95:5,纤维长度为8 mm时,复合材料的冲击性能最佳,此时该材料可用于制备抗冲击型产品,如汽车仪表板。(2)废旧涤/棉增强LMPET复合材料的性能研究,结果表明:当废旧涤/棉纤维配比及长度一定时,随纤维含量增加,复合材料力学性能逐渐增大,热稳定性逐渐变差。因为纤维与LMPET相容性较好,当纤维含量为40 wt%时,复合材料拉伸及弯曲强度最大。当纤维含量及长度一定时,随废旧涤/棉纤维配比的减小即棉纤维含量的增加,复合材料的力学强度逐渐降低。当废旧涤/棉纤维含量及配比一定时,随纤维长度增加,复合材料的力学强度先增加后降低。综合比较,当涤/棉纤维含量为40 wt%,涤/棉纤维配比为95:5,纤维长度为8 mm时,复合材料的拉伸、弯曲及冲击强度最高,此时该复合材料可以用于制备电器外壳、办公桌椅等产品。对比两种复合材料,纤维含量由30 wt%增加到40 wt%,纤维容易在PP中团聚,造成拉伸、弯曲强度反而降低,而纤维与LMPET相容性较好,拉伸、弯曲强度继续增加。并且LMPET基复合材料的拉伸、弯曲强度整体比PP基复合材料的高,故在高刚性材料领域,LMPET基复合材料的应用范围相比PP基体更加广泛。
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