CN104962086A - 一种源于废弃毛绒织物的复合材料制备方法 - Google Patents

Abstract

废弃毛绒织物是指采用羊毛、兔毛、牦牛绒、山羊绒、骆驼绒纤维纯纺的废弃织物或者这些纤维混纺的废弃织物。本发明涉及一种以废弃毛绒织物为原料制备生物基复合材料的方法。该方法包括以下步骤：清洗→吸附增塑剂→烘干→铺层→低温预压→高温热压成型→冷却。增塑剂分别为乙二醇、丙三醇、三乙醇胺，控制废弃毛绒织物吸附增塑剂的量为其干燥重量的40～100％。毛绒纤维外层增塑剂含量高于内层，在同样的热压温度下，纤维外层部分软化或熔融，将相邻纤维、相邻织物层粘结起来，相当于基质部分；而纤维内层部分基本不软化或熔融，相当于增强纤维。经过上述步骤，得到柔韧、力学性能好、表面光滑、半透明的源于废弃毛绒织物的复合材料。

Description

一种源于废弃毛绒织物的复合材料制备方法

技术领域

本发明涉及一种采用废弃毛绒织物制备复合材料的方法。

背景技术

在全球资源特别是石油日趋紧缺、环境问题日益严重的今天，有关废弃物的资源化再利用己成为一个重要课题。我国每年都产生大量的废弃毛绒织物，但这些天然蛋白质资源目前尚未得到合理利用，大多采用填埋处理，既占用土地，又对大气、水体、土壤等造成严重的污染。因此，利用这些废弃毛绒织物制备材料，具有非常重要的经济意义及社会效益。

废弃毛绒织物是指采用羊毛、兔毛、牦牛绒、山羊绒、骆驼绒纤维纯纺的废弃织物或者这些纤维混纺的废弃织物。羊毛、兔毛、牦牛绒、山羊绒、骆驼绒纤维均为角蛋白纤维，大分子通过分子间二硫键形成稳定的结构，在热的作用下，不发生熔融。目前，关于废弃羊毛的资源化利用主要集中于制备纤维，如武汉纺织大学发明“一种角蛋白晶须增强的同质复合纤维及其制备方法”(专利公开号：CN101575749)，该纤维是由提取自废弃羊毛的角蛋白基质和角蛋白晶须组成，角蛋白晶须分散在角蛋白基质中，形成同质复合纤维。发明专利“一种用天然蛋白纤维超细粉体改性的化学纤维及其生产方法”(专利公开号：CN1594682)提供了一种采用源自天然蛋白纤维的超细粉体改性的化学纤维及其生产方法，改性纤维中蛋白质粉体含量为5％～10％，化学纤维原料成分含量为90％～95％，以期通过蛋白质粉体改善改性纤维的吸湿性能、抗静电性能、染色性能等。发明专利“一种毛绒织物蛋白纤维及其制备方法”(专利公开号：CN102733001A)，介绍了一种毛绒织物蛋白纤维及其制备方法，可以有效地使毛绒织物蛋白与化学纤维充分混匀，从而达到纺丝的目的。发明专利“利用废弃毛绒织物生产的香蕉专用生物有机肥的工艺及其产品”(专利公开号：CN102924136A)，介绍了一种利用废弃毛绒织物生产的香蕉专用生物有机肥及其工艺，属于农业集约化生产技术。发明专利“一种毛绒织物蛋白粉的制备方法”(专利公开号：CN104286372A)介绍了一种毛绒织物蛋白粉的制备方法，产品可加工为氨基酸产品和饲料添加蛋白，涉及动物饲料加工技术领域。发明专利(专利公开号：CN103407054A)涉及一种基于废弃角朊的生物塑料的制备方法，该方法包括以下工艺步骤：废弃角朊→120～135℃高温热水处理→烘干→粉碎至颗粒尺寸为5～200μm→添加甘油、乙二醇、丙二醇等增塑剂的一种并进行混合→二次烘干→在热压温度150～165℃、热压压力30～70MPa条件下热压成型8～20min→自然冷却→废弃角朊生物塑料.该方法高温预处理程序可破坏羊毛纤维中的大部分二硫键，含有较少二硫键交联的羊毛粉末可与增塑剂充分作用，然后在热压的条件下可充分软化或熔融，制备出透明、匀质的生物塑料。但是，该生物塑料强度较低。未处理的羊毛纤维本身并不熔融，我们是否可以通过一些处理方法将羊毛纤维外围部分软化或熔融，芯层仍然保持原来的结构，制备复合材料？

增塑剂可以增塑角蛋白材料，其种类包括乙二醇、丙二醇、丙三醇等。增塑剂可以进入角蛋白大分子链中，增大多肽链间的距离，从而可断开多肽链之间的部分化学键，降低分子之间的作用力，从而降低材料的软化点或熔点。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用废弃毛绒织物制备复合材料的方法。该方法不需要经废弃毛绒织物中的纤维先制备成粉末，而是直接将片状的毛绒织物浸泡在增塑剂中，通过简单的方法制备出强度好、呈半透明状的复合材料。

本发明源于废弃毛绒织物的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)清洗：将回收的废弃毛绒织物，进行清洗、干燥，去除表面油污，从而有利于增塑剂的渗透。

(2)吸附增塑剂：将清洗后的毛绒织物浸泡在温度为30～80℃的增塑剂中2～4h，使毛绒织物充分吸附增塑剂后，在0.1～0.5MPa压力作用下经过轧车，反复2～4次，控制毛绒织物吸附增塑剂的含量为其干燥重量的40～100％。浸泡之后的毛绒织物在不同压力下经过轧车，并反复不同次数，一方面有利于增塑剂的渗透，提高热压时的增塑效果，另一方面，可将未被毛绒织物吸附的多余增塑剂挤出，从而可控制毛绒织物上增塑剂的含量。所述增塑剂可为乙二醇、丙二醇、丙三醇。

(3)烘干：将吸附了增塑剂的毛绒织物在80～100℃条件下烘4～12h，去除织物中的水分。如果毛绒织物含有水分，在随后的热压过程中，所含水分会变成水蒸汽挥发出来，不利于热压成型。

(4)铺层：将烘干的毛绒织物层叠不同层数，达到1～10mm厚。层叠的织物厚度不可超过此范围，如果太厚，会造成热压过程中中间层不能达到足够高的温度，影响角蛋白软化或熔融。

(5)低温预压：将层叠的毛绒织物置于热压机上进行预压，预压温度60～80℃，预压压力30～45MPa，预压时间5～10min。预压的目的是使增塑剂进一步渗透进入毛绒纤维内部，并压出毛绒织物层间的空气。

(4)高温热压成型：将经过预压的毛绒织物再次进行高温热压，热压温度150～165℃、压力80～90MPa、时间5～20min。毛绒纤维外层增塑剂含量高于内层，在同样的热压温度下，纤维外层部分软化或熔融，将相邻纤维、相邻织物层粘结起来，相当于基质部分；而纤维内层部分基本不软化或熔融，相当于增强纤维。热压的时间与织物层叠的厚度有关，厚度越厚，热压时间越长。

(5)冷却:在常温下自然冷却得到柔韧、力学性能好、半透明的源于废弃毛绒织物的复合材料。

具体实施例：

实施例1：一种源于废弃羊毛织物复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)清洗：将回收的废弃羊毛织物，进行清洗、干燥，去除表面油污；

(2)吸附增塑剂：将清洗后的毛绒织物浸泡在温度为50℃的乙二醇增塑剂中3h，使羊毛织物充分吸附增塑剂后，在03MPa压力作用下经过轧车，反复2次，控制毛绒织物吸附增塑剂的含量为其干燥重量的60％；

(3)烘干：将吸附了增塑剂的羊毛织物在80℃条件下烘4h，去除毛绒织物中的水分；

(4)铺层：将烘干的毛绒织物层叠，厚度为5mm；

(5)低温预压：将层叠的羊毛织物置于热压机上进行预压，预压温度60℃，预压压力30MPa，预压时间8min；

(4)高温热压成型：将经过预压的羊毛织物再次进行高温热压，热压温度160℃、压力850MPa、时间10min；

(5)冷却:在常温下自然冷却得到柔韧、力学性能好、半透明的源于废弃羊毛织物的复合材料。

实施例2：一种源于废弃兔毛织物复合材料的制备工艺，包括以下步骤：

(1)清洗：将回收的废弃兔毛织物，进行清洗、干燥，去除表面油污；

(2)吸附增塑剂：将清洗后的兔毛织物浸泡在温度为40℃的丙三醇增塑剂中4h，使兔毛织物充分吸附增塑剂后，在0.3MPa压力作用下经过轧车，反复3次，控制毛绒织物吸附增塑剂的量为其干燥重量的65％；

(3)烘干：将吸附了增塑剂的兔毛织物在90℃条件下烘10h，去除织物中的水分；

(4)铺层：将烘干的兔毛织物层叠不同层数，达到8mm厚；

(5)低温预压：将层叠的毛绒织物置于热压机上进行预压，预压温度60℃，预压压力30MPa，预压时间10min；

(4)高温热压成型：将经过预压的兔毛织物再次进行高温热压，热压温度163℃、压力85MPa、时间15min；

(5)冷却:在常温下自然冷却得到柔韧、力学性能好、半透明的源于废弃兔毛织物的复合材料。

Claims (3)

1.一种采用废弃毛绒织物制备复合材料的方法，其特征该方法在于包括以下步骤：

(1)清洗：将回收的废弃毛绒织物，进行清洗病干燥，去除表面油污；

(2)吸附增塑剂：将清洗后的毛绒织物浸泡在温度为30～80℃的增塑剂中2～4h，使毛绒织物充分吸附增塑剂后，在0.1～0.5MPa压力作用下经过轧车，反复2～4次，控制毛绒织物吸附增塑剂的含量为其干燥重量的40～100％；

(3)烘干：将吸附了增塑剂的毛绒织物在80～100℃条件下烘4～12h，去除毛绒织物中的水分；

(4)铺层：将烘干的毛绒织物层叠，厚度为1～10mm；

(5)低温预压：将层叠的毛绒织物置于热压机上进行预压，预压温度60～80℃，预压压力30～45MPa，预压时间5～10min；

(4)高温热压成型：将经过预压的毛绒织物再次进行高温热压，热压温度155～170℃、压力80～90MPa、时间5～20min；

(5)冷却:在常温下自然冷却得到柔韧、半透明的源于废弃毛绒织物的复合材料。

2.如权利要求1所述，废弃毛绒织物是采用羊毛、兔毛、牦牛绒、山羊绒、骆驼绒纤维纯纺的废弃织物或者这些纤维混纺的废弃织物。

3.如权利要求1所述，步骤(2)中的增塑剂为醇类增塑剂，包括乙二醇、丙二醇、丙三醇。