封面设计说明:主图展示的是废旧棉/涤混纺织物的循环利用过程,离子液体作为纤维素的新型绿色溶剂,为废旧纺织品的高值化利用提供了新途径。图中展示了废旧纺织品、低黏度离子液体/共溶剂、分离回收得到的纤维素纤维和涤纶以及再生产得到的新织物,让废旧混纺织物从只能焚烧和填埋的宿命中获得新生。封面背景图由蓝色海洋和天空组成,象征着废旧纺织品高效回收再利用在绿色低碳循环发展和减少环境污染方面具有的广阔发展前景。
主要研究内容
中国是全球最大的纺织服装生产国和消费国,每年纤维消费总量约3 000万t。废旧纺织品的资源化利用是纺织行业推动绿色低碳循环发展、促进行业全面绿色转型的大势所趋,对降低碳排放、减少环境污染具有重要意义与实用价值。棉/涤混纺织物在废旧纺织品中占比很大,同时也是织物回收利用的难点,传统的机械分拣无法实现棉/涤各组分的分离与回收。新型绿色溶剂离子液体的应用及离子液体对纤维素成分的高效溶解,为废旧棉/涤混纺织物的回收利用提供了新思路。
为了建立废旧纺织品的高效回收利用路线,中国科学院化学研究所张军研究员团队开发了一种低黏度离子液体/共溶剂体系用于废旧棉/涤混纺织物的高效选择性分离:所得纤维素溶液黏度较低,纤维素组分几乎不降解,可进一步加工成膜、纤维及凝胶微球等材料;未经预粉碎的废旧棉/涤混纺织物分离回收后的涤纶形态完整,纯度高。该方法不仅可以用于废旧棉/涤混纺织物的分离回收利用,还可用于含其他未知组分的棉/涤混纺织物中主要组分的准确测定。

图1 离子液体及离子液体/共溶剂溶解棉/涤混纺织物示意图
研究团队介绍
在国家自然科学基金委员会、科学技术部、中国科学院和中国科学院化学研究所等的持续支持下,中国科学院化学研究所张军研究员团队长期致力于纤维化学与物理性能、天然高分子材料的绿色加工与功能化、离子液体在高分子中的应用、功能性高分子材料等方面的研究,取得了一系列创新性成果。该团队研发了基于离子液体溶剂体系的纤维素绿色加工的新原理和新方法,开发了纤维素均相衍生化反应的新途径,多项研究实现了成果转化。其中,历经了十年研发,与企业合作形成了基于离子液体技术的再生纤维素膜清洁生产新工艺,建成世界首条千吨级全绿色化、无污染、低能耗纤维素膜工业生产线,至今稳定运行,其中,生产的生物降解性能优异的新型纤维素基胶带,已获得批量使用。相较于传统的粘胶法纤维膜生产技术,该团队形成的新工艺是技术的变革性工艺,使我国在该领域实现了技术引领。