纺织学报 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (01): 167-171.doi: 10.13475/j.fzxb.20210910406

• 染整与化学品 • 上一篇    下一篇

废棉再生气凝胶/经编间隔织物复合材料的制备及其性能

李珍珍1,2, 支超1,2(), 余灵婕1,2, 朱海1,2, 杜明娟3   

  1. 1.西安工程大学 纺织科学与工程学院, 陕西 西安 710048
    2.西安工程大学 功能性纺织材料及制品教育部重点实验室, 陕西 西安 710048
    3.东华大学 纺织学院, 上海 201620
  • 收稿日期:2021-09-27 修回日期:2021-11-03 出版日期:2022-01-15 发布日期:2022-01-28
  • 通讯作者: 支超
  • 作者简介:李珍珍(1999—),女,硕士生。主要研究方向为纤维素气凝胶复合材料的研究与开发。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51903199);陕西高校青年杰出人才支持计划项目(2020);陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2019JQ-182);陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2018JQ5214);陕西省教育厅科研计划项目(18JS039);中国纺织工业联合会科技指导性项目(2020046);中国纺织工业联合会科技指导性项目(2020044)

Preparation and properties of waste cotton regenerative aerogel/warp-knitted spacer fabric composites

LI Zhenzhen1,2, ZHI Chao1,2(), YU Lingjie1,2, ZHU Hai1,2, DU Mingjuan3   

  1. 1. School of Textile Science and Engineering, Xi'an Polytechnic University, Xi'an, Shaanxi 710048, China
    2. Key Laboratory of Functional Textile Material and Product, Ministry of Education, Xi'an Polytechnic University, Xi'an, Shaanxi 710048, China
    3. College of Textiles, Donghua University, Shanghai 201620, China
  • Received:2021-09-27 Revised:2021-11-03 Published:2022-01-15 Online:2022-01-28
  • Contact: ZHI Chao

摘要:

针对废旧纺织品制备纤维素气凝胶存在强度低、脆性高、韧性差的问题,将废旧棉花溶解在氢氧化钠/尿素水溶液体系中得到棉纤维素气凝胶(CFA),然后将经编间隔织物(WKSF)与其进行原位复合,经冷冻干燥得到CFA/WKSF复合材料,并对其形貌、压缩和隔热性能进行分析与研究。结果表明:CFA/WKSF复合材料保持了气凝胶的多孔网状结构;WKSF的加入使CFA的力学性能得到提高,其中编链和衬纬结构WKSF的加入使得CFA的压缩弹性模量和屈服强度分别提高了180%和450%,六角形网孔结构WKSF的加入使得CFA的压缩弹性模量和屈服强度分别提高了70%和312%;加入六角形网孔结构WKSF后,CFA/WKSF复合材料的导热系数相比CFA仅增加5%,仍具有良好的隔热性。

关键词: 废旧纺织品, 棉纤维素气凝胶, 经编间隔织物, 复合材料, 压缩性能, 隔热性能

Abstract:

Aimed at the problem that cellulose aerogel has low strength, high brittleness, and poor toughness, cotton was used as the raw material and dissolved it in the sodium hydroxide/urea aqueous solution system to obtain cotton cellulose aerogel (CFA), which was then combined with the warp-knitted spacer fabric (WKSF) in-situ composite to develop a new type of CFA/WKSF composite. A series of researches were finally conducted to analyze the morphology and performance such as compression and insulation of the new type of material. The results show that CFA/WKSF composite maintains the porous mesh structure of aerogel, and the use of WKSF of chain and inlay structure increases the compression elastic module and yield strength of CFA by 180% and 450%, respectively, and WKSF of hexagonal mesh structure increases the compression elastic module and yield strength of CFA by 70% and 312%, respectively. With the use of hexagonal mesh structure of WKSF, the thermal conductivity of CFA/WKSF composite aerogel is grown only by 5%, indicating excellent insulation of the composite material.

Key words: waste textiles, cotton cellulose aerogel, warp-knitted spacer fabric, composite, compression performance, insulation performance

中图分类号: 

  • TS190

图1

CFA/WKSF复合材料的制备流程示意图"

图2

3种复合材料实物图"

图3

压缩前后3种复合材料的扫描电镜照片"

图4

3种复合材料的压缩性能曲线"

[1] 翟健玉, 白文浩, 李昂, 等. ZIF-67/废棉纤维素复合气凝胶的制备及其对染料的去除性能[J]. 复合材料学报, 2022, 39:1-10.
ZHAI Jianyu, BAI Wenhao, LI Ang, et al. Preparation of ZIF-67/waste cotton cellulose composite aerogels and the removal performance on dyes[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2022, 39:1-10.
[2] 赵建伟, 尚阳, 崔杰. 气凝胶应用于墙体保温材料的研究进展[J]. 新材料产业, 2021(2): 57-60.
ZHAO Jianwei, SHANG Yang, CUI Jie. Research progress of aerogels applied to wall insulation materials[J]. Advanced Materials Industry, 2021(2): 57-60.
[3] DO N, TRAN V T, TRAN Q, et al. Recycling of pineapple leaf and cotton waste fibers into heat-insulating and flexible cellulose aerogel composites[J]. Journal of Polymers and the Environment, 2021, 29(4): 1112-1121.
doi: 10.1007/s10924-020-01955-w
[4] HE C, HUANG J, LI S, et al. Mechanically resistant and sustainable cellulose-based composite aerogels with excellent flame retardant, sound-absorption and superantiwetting ability for advanced engineering materials[J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2017, 6(1): 927-936.
[5] ZHI C, DU M, SUN Z. Warp-knitted spacer fabric reinforced syntactic foam: a compression modulus meso-mechanics theoretical model and experimental verifica-tion[J]. Textile Research Journal, 2020, 12(2): 286.
[6] 支超. 经编间隔织物增强复合泡沫塑料的制备与力学性能研究[D]. 上海:东华大学, 2017:20-26.
ZHI Chao. Research on fabrication and mechanical properties of warp-knitted spacer fabric reinforced syntactic foam[D]. Shanghai: Donghua University, 2017:20-26.
[7] PAN Y, HSIEH C, HUANG C, et al. Sound absorbent, flame retardant warp knitting spacer fabrics: manufacturing techniques and characterization evaluations[J]. Fibers & Polymers, 2015, 16(12): 2682-2688.
[8] ZHI C, LONG H, SUN F. Low-velocity impact properties and finite element analysis of syntactic foam reinforced by warp-knitted spacer fabric[J]. Textile Research Journal, 2016, 87(16): 1938-1952.
doi: 10.1177/0040517516660890
[9] ZHI C, LONG H. Compressive properties of syntactic foam reinforced by warp-knitted spacer fabric[J]. Cellular Polymers, 2015, 34(4): 173-188.
doi: 10.1177/026248931503400401
[10] ZHI C, LONG H. Flexural properties of syntactic foam reinforced by warp-knitted spacer fabric[J]. Autex Research Journal, 2016, 16(2): 57-66.
doi: 10.1515/aut-2015-0028
[1] 强荣, 冯帅博, 李婉莹, 尹琳芝, 马茜, 陈博文, 陈熠. 生物质衍生磁性碳基复合材料的制备及其吸波性能[J]. 纺织学报, 2022, 43(01): 21-27.
[2] 董爽, 孔昱萤, 关晋平, 程献伟, 陈国强. 废旧涤纶/棉混纺军训服的化学分离回收[J]. 纺织学报, 2022, 43(01): 178-185.
[3] 吕丽华, 李臻, 张多多. 废弃秸秆/聚己内酯吸声复合材料的制备与性能[J]. 纺织学报, 2022, 43(01): 28-35.
[4] 李博, 樊威, 高兴忠, 王淑娟, 李志虎. 碳纤维增强类玻璃环氧高分子复合材料闭环回收利用[J]. 纺织学报, 2022, 43(01): 15-20.
[5] 杨星, 李轻舟, 吴敏, 周永凯. 欧盟纺织产业链上的绿色循环及废旧纺织品处理关键问题[J]. 纺织学报, 2022, 43(01): 106-112.
[6] 韩非, 郎晨宏, 邱夷平. 废旧纺织品资源化循环利用研究进展[J]. 纺织学报, 2022, 43(01): 96-105.
[7] 高强, 王晓, 郭亚杰, 陈茹, 魏菊. 棉基Ti3C2Tx油水分离膜的制备及其性能[J]. 纺织学报, 2022, 43(01): 172-177.
[8] 袁琼, 邱海鹏, 谢巍杰, 王岭, 王晓猛, 张典堂, 钱坤. 三维六向编织SiCf/SiC复合材料的力学行为及其损伤机制[J]. 纺织学报, 2021, 42(12): 81-89.
[9] 陈海鸟, 田伟, 金肖克, 张红霞, 李艳清, 祝成炎. 基于三维显微成像的毛竹横截面结构表征[J]. 纺织学报, 2021, 42(12): 49-54.
[10] 魏小玲, 李瑞雪, 秦卓, 胡新荣, 林富生, 刘泠杉, 龚小舟. 经向T结构预制体成型关键技术[J]. 纺织学报, 2021, 42(11): 51-55.
[11] 普丹丹, 傅雅琴. 涤纶织物/聚氯乙烯-中空微珠复合材料的制备及其隔声性能[J]. 纺织学报, 2021, 42(11): 77-83.
[12] 宋雪旸, 张岩, 徐成功, 王萍, 阮芳涛. 碳纤维/聚丙烯/聚乳酸增强复合材料的力学性能[J]. 纺织学报, 2021, 42(11): 84-88.
[13] 魏发云, 杨帆, 王海楼, 于斌, 邹学书, 张伟. 改性聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料制备及其力学性能[J]. 纺织学报, 2021, 42(10): 53-60.
[14] 胡侨乐, 边国丰, 邱夷平, 魏毅, 徐珍珍. 高速列车地板用蜂窝夹芯结构复合材料隔声性能[J]. 纺织学报, 2021, 42(10): 75-83.
[15] 万振凯, 贾敏瑞, 包玮琛. 三维编织复合材料中碳纳米管纱线嵌入位置和数量的优化配置[J]. 纺织学报, 2021, 42(09): 76-82.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 曹建达;顾小军;殷联甫. 用BP神经网络预测棉织物的手感[J]. 纺织学报, 2003, 24(06): 35 -36 .
[2] 【作者单位】:中国纺织工程学会秘书处【分类号】:+【DOI】:cnki:ISSN:0-.0.00-0-0【正文快照】:  香港桑麻基金会设立的“桑麻纺织科技奖” 0 0 年提名推荐工作;在纺织方面院士;专家和有关单位的大力支持下;收到了 个单位 (人 )推荐的 位候选人的. 2003年桑麻纺织科技奖获奖名单[J]. 纺织学报, 2003, 24(06): 107 .
[3] 【分类号】:Z【DOI】:cnki:ISSN:0-.0.00-0-0【正文快照】:  一;纺 纱模糊控制纺纱张力的研究周光茜等 ( - )………………原棉含杂与除杂效果评价方法的研究于永玲 ( - )……网络长丝纱免浆免捻功能的结构表征方法李栋高等 ( - )……………. 2003年纺织学报第二十四卷总目次[J]. 纺织学报, 2003, 24(06): 109 -620 .
[4] 邓炳耀;晏雄. 热压对芳纶非织造布机械性能的影响[J]. 纺织学报, 2004, 25(02): 103 -104 .
[5] 张治国;尹红;陈志荣. 纤维前处理用精练助剂研究进展[J]. 纺织学报, 2004, 25(02): 105 -107 .
[6] 秦元春. 纺织工业发展方向初探[J]. 纺织学报, 2004, 25(02): 108 -110 .
[7] 高伟江;魏文斌. 纺织业发展的战略取向——从比较优势到竞争优势[J]. 纺织学报, 2004, 25(02): 111 -113 .
[8] 潘旭伟;顾新建;韩永生;程耀东. 面向协同的服装供应链快速反应机制研究[J]. 纺织学报, 2006, 27(1): 54 -57 .
[9] 黄小华;沈鼎权. 菠萝叶纤维脱胶工艺及染色性能[J]. 纺织学报, 2006, 27(1): 75 -77 .
[10] 王菊萍;殷佳敏;彭兆清;张峰. 活性染料染色织物超声波酶洗工艺[J]. 纺织学报, 2006, 27(1): 93 -95 .