[發明專利]利用廢舊牛仔布和聚丙烯纖維制備牛仔纖維增強聚丙烯復合材料的方法

在審

• 申請號: 201810682877.1
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN109056187A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 樊威;張濤;竇皓;盛翠紅;田呈呈;董經經;王耀武;申國棟;田薈霞;孟雪;楊雪;于洋
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: D04H1/4382
• 分類號: D04H1/4382;D04H1/485
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 寧文濤

本發明公開了利用廢舊牛仔布和聚丙烯纖維制備牛仔纖維增強聚丙烯復合材料的方法，步驟如下：先去除裝飾品，將牛仔布開松成纖維絮；再將聚丙烯纖維切割成短纖維與牛仔布纖維絮按比例混合后喂入羅拉式梳理機，經錫林、道夫、工作輥和剝取輥進行除雜、混合、均勻成單纖維狀，其次，將單纖維狀梳理成薄網、將薄網制成纖維網；最后對纖網薄膜進行針刺，得到針刺氈，再將針刺氈放置在熱壓機上熱壓固化。本發明的制備方法，摒棄了傳統手工鋪設增強復合材料的思路，采用一種非織造針刺工藝制備廢舊牛仔纖維/聚丙烯纖維針刺氈，并采用熱壓成型快速固化，該種針刺氈增強復合材料力學性能均勻，層間和面內力學性能高。

技術領域

本發明屬于纖維增強復合材料技術領域，具體涉及一種利用廢舊牛仔布和聚丙烯纖維制備牛仔纖維增強聚丙烯復合材料的方法。

背景技術

目前全球每年產生4000多萬噸廢舊紡織品，其中中國每年約產生2000萬噸。而且隨著人們生活水平的提高，對衣服的消費量在不斷增加，相應的廢舊紡織品的數量也在持續增加，到2050年廢舊紡織品將會達到89500萬噸。在中國的廢舊紡織品中化纖紡織品占70％，天然纖維紡織品占30％，其中棉纖維廢舊紡織品占到了15％左右。這些棉纖維有的用來和其它化纖混紡織造服裝，比如滌棉混紡產品，有一部分直接用來做純棉產品，如我們幾乎每個人都擁有至少一兩條的牛仔褲，大都數是機織斜紋布料，其成分幾乎100％是棉纖維。隨著人們的審美風格的多樣化，牛仔布更替周期越來越短，大量的廢舊牛仔布被淘汰下來。這些廢舊紡織品理論上97％可以被回收利用，但實際上回收利用的廢舊紡織品比例很低。目前的廢舊紡織品的處理手段主要還是焚燒或者掩埋。焚燒會產生大量有毒氣體，污染大氣環境，掩埋會讓牛仔布上的染料和化學物質釋放到土壤里，造成土壤污染進而造成水污染。

由于資源短缺和環境的惡化，人們逐漸意識到對資源的有效利用和保護環境對當前經濟社會可持續發展的重大意義。因此，世界各地都加大了對廢舊牛仔布的回收利用。廢舊紡織品的回收方式有化學回收和機械回收兩大類。化學回收要考慮紡織品上染料的問題，而機械回收比化學回收擁有更低的成本。在復合材料中增強材料的機械性能比纖維的顏色和外觀更重要。現在牛仔服的更替時間短，廢舊牛仔服中纖維強度降低的并不多，因此一些研究者致力于將廢舊牛仔服加工成纖維產品作為復合材料的增強體。目前用廢舊牛仔布增強復合材料的方法大多數是采用廢舊牛仔布直接手糊成型或者熱壓成型。然而，目前的時尚牛仔褲大多數經過仿舊處理，很多年輕人穿的牛仔褲有很多孔洞，很難直接剪切用作復合材料的增強體料。此外，牛仔布的面密度非常高，樹脂在其中的流動性受阻，很難利用樹脂傳遞模塑工藝(RTM)或者真空袋成型工藝生產復合材料。因此，一些學者或者企業將牛仔布加工成纖維狀來增強復合材料。這一方法解決了上述直接用牛仔布增強復合材料存在的問題，但目前主要采用手工鋪放牛仔纖維的辦法來增強復合材料，很難鋪放均勻，這就造成了復合材料性能差異較大，無法作為結構件使用。

在紡織品加工技術中，非織造加工工藝需要的原料正是短切纖維，廢舊牛仔布經開布機開松后獲得的牛仔纖維長度在23-71mm之間(主要集中在30-45mm范圍內)，滿足非織造加工技術中梳理成網對纖維長度20-150mm的要求。雜亂的纖維進行梳理可以成為非常均勻的纖維網，再經過針刺處理便可以形成針刺氈。因此采用非織造針刺工藝可以生產各向同性的針刺氈，這種方法可以解決目前纖維增強復合材料性能不勻和力學性能低下的問題。