再生蛋白纤维（精选7篇）
再生蛋白纤维 篇1
摘要：简要介绍了国内外再生蛋白纤维的研发现状, 叙述了再生蚕丝蛋白纤维的研发价值、工艺技术, 分析了再生蚕丝蛋白纤维的市场前景, 以及开发应用中遇到的问题。
关键词：再生蚕丝蛋白纤维,JC蚕蛹蛋白纤维,工艺技术
蛋白质纤维分为天然蛋白质纤维和再生蛋白质纤维, 再生蛋白质纤维主要是利用猪毛、羊毛、蚕丝的下脚料提取蛋白质制成再生蛋白质纤维。再生蚕丝蛋白纤维属于再生蛋白质纤维, 它是利用真丝废丝、蚕丝绢纺下脚料等废弃蛋白质材料为原料, 采用生物化学工程技术从中提炼出蛋白粉, 用湿法纺丝再生成一种新型的再生蚕丝蛋白纤维。
1 国内外发展现状
国外从19世纪末、20世纪初即开始对再生蛋白质纤维进行研究。1866年英国人E.E.休斯首先成功地从动物胶中制出人造蛋白质纤维。他将动物胶溶于乙酸, 在硝酸酯的水溶液中凝固抽丝, 然后以亚铁盐溶液脱硝, 进一步加工得到蛋白质纤维, 但未工业化。1935年意大利弗雷蒂才用牛乳内提取的奶酪素制成人造羊毛。20世纪40年代初, 美国研制了酪素纤维[1]。1945年左右, 美国杜邦、日本研究了大豆蛋白纤维, 美国商品名为“Soylon”, 日本商品名为“Sikool”;1948年美国通用汽车公司从豆粕中提取了大豆蛋白质纤维, 但因为纤维性能较差无法进行纺织加工而中断研究。1969年, 日本东洋纺公司开始研究和试制以新西兰牛奶为原料与丙烯腈接枝共聚合的再生蛋白质纤维“Chinon”。加拿大 Nexia公司[1]利用转基因技术, 通过遗传工程, 培育出一种将蚕的基因植入非洲普通山羊体内, 培养出的山羊产的奶中所含蛋白质的结构与天然真丝蛋白质结构相同, 从而以该种山羊奶为原料生产丝绸, DuPont (杜邦) 公司利用生物工程和基因技术纺制人造蜘蛛丝蛋白质, 研制出有“生物钢材”之称的蜘蛛丝[1]。1994年以来, 美国杜邦公司等对玉米蛋白纤维的制造过程和纤维性能进行了研究, 将玉米蛋白质溶解于溶剂中可进行干法纺丝;将球状玉米蛋白质溶解于 (pH11.3～12.7) 的碱中, 并加入甲醛或多聚羧酸类交联剂, 可进行湿法纺丝。我国20世纪 50年代、70年代曾分别对再生蛋白质纤维进行过初步的探索, 但未获成功。东华大学 、金山石化曾对酪素、丙烯脂接枝共聚物的纺丝进行过研究, 但亦停留于理论探讨, 未见其产品。 复旦大学和东华大学曾对再生丝素溶液的纺丝进行过研究, 亦未能实现工业化生产 。90年代, 河南李官奇[2,3]先生对大豆蛋白质纤维进行了深入的系统研究开发, 于2000年通过了国家经贸委工业试验项目鉴定。上海正家牛奶丝服饰有限公司在1995年研制开发出牛奶纤维长丝, 山西恒天纺织新纤维科技有限公司研制了牛奶短纤维, 但因纤维耐热性差、色泽鲜艳度较差、价格较贵, 影响了牛奶纤维大量推广使用。 同年代, 四川省曾对蚕蛹再生蛋白质纤维进行了研究, 虽然纤维实现了小批量生产, 但蛋白质含量较低, 且在织造和印染加工中存在很多问题, 严重影响了该类产品的开发和技术推广。2002年, 天津人造纤维厂利用毛纺行业产生的下脚料或动物的废毛作原料, 通过化学处理方法溶解成蛋白质溶液与纤维素粘胶溶液混合, 经纺丝制成蛋白质纤维素纤维。同年, JC蚕蛹蛋白纤维新技术的开发研究通过了鉴定。2005年1月, 中国科学院工程研究所 、北京赛特瑞科技发展有限公司、四川宜宾五粮液集团有限公司共同研制的“纳米抗菌生物蛋白纤维”通过专家鉴定。最近, 由浙江丝绸科技有限公司蚕业生物制品分公司研制开发的新纺材蚕丝蛋白粘胶长丝在杭州蓝孔雀化纤有限公司协助下顺利通过了试生产。
2 再生蚕丝蛋白纤维的工艺技术
2.1 蚕丝蛋白粉制备
蚕丝废丝、蚕丝下脚料及废纺、绢纺废丝→洗涤→烘干称重→过氧乙酸氧化→水洗→脱水→稀碱水解→过滤→烘干→成品 (再生蛋白粉)
2.2 纤维生产工艺
蚕丝蛋白粉、粘胶原液、助剂混合溶液→过滤→计量泵计量→纺丝→凝固液→牵伸→交联→水洗→切断→上油→烘干→打包
2.3 创新点
1) 再生蚕丝蛋白纤维是将某些不可纺蚕丝蛋白质纤维、绢纺废弃原料和蚕丝纺织品染整废水中的丝胶蛋白质再生利用, 开发出一种新型纤维, 该新型纤维的原料来源广泛, 且利用了某些废弃蛋白质材料, 有利于环境保护, 减少污染, 而且纤维的价格也大大降低。
2) 在再生蚕丝蛋白纤维的生产过程中加入各种助剂, 例如:纳米颗粒、抗菌剂、芳香剂等功能性助剂, 使纤维除了具有蛋白质纤维性能之外, 增加了许多独特新功能, 大大提升了产品的档次和附加值。
3 展望
再生蚕丝蛋白纤维的研发所面临的主要问题是蛋白质提纯问题。蛋白质水解条件和丝胶蛋白质的提纯条件对再生蚕丝蛋白纤维成纤有很大的影响, 解决蛋白质的提纯技术主要是通过控制蛋白质水解条件和丝胶蛋白质的提纯条件来完成。奚柏君[4]对此已经做过深入的研究, 2002年JC蚕蛹蛋白纤维在研制中攻克了蛋白质的提纯脱色、脱臭、蛋白与丙烯腈的接枝共聚、纺丝成形等一系列关键技术, 为再生蚕丝蛋白纤维的研究奠定了基础。陈峰等[5]对蛹蛋白粘胶长丝的开发和应用研究不仅使大量缫丝后的蚕蛹变废为宝, 而且增加了一种新型的仿真丝面料 。
由于蛋白质寓于再生蛋白质纤维之中 , 蛋白质的肽键 (-CONH-) 与再生胶中的纤维素羟基 (-OH) 形成氢键, 产生较强的分子结合力, 形成再生蚕丝蛋白质的复合纤维 , 经过后加工处理制得十分理想的蛋白纤维 , 它集蛋白纤维和再生纤维优点于一身, 具有优良的吸湿性、透气性和较好的断裂伸长率。纤维中有多种人体所需的氨基酸 (如甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、谷氨酸、精氨酸、天冬氨酸、丝氨酸等) 同时具有独特的护肤保健功能, 因此日益受到人们的青睐。这种纤维性能良好, 原料来源较丰富, 强度比羊毛纤维高, 伸长率适中, 回潮率高, 故抗静电能力好。在手感、吸湿性能和透气性能方面与羊毛、真丝等高档纤维相仿, 是制造高档纺织品的理想材料, 而纤维成本仅为大豆纤维的1/4。再生蚕丝蛋白纤维具有蚕丝般的光泽, 羊毛般的手感, 符合当今消费者崇尚绿色、古朴、自然的消费理念, 具有广阔的发展前景。
参考文献
[1]马君志, 葛江, 陈宝成, 等.再生蛋白质纤维的开发[J].纺织导报, 2006 (7) :33-35.
[2]高立斌, 武晓平.蛋白质纤维研发现状[J].中国纤检, 2002 (9) :41-42.
[3]王其, 李官奇.大豆蛋白质改性纤维的保健功能和机理研究[J].针织工业, 2004 (4) :67-71.
[4]奚柏君, 姜永峰, 宣光容, 等.再生蛋白纤维的研制及性能分析[J].上海纺织科技, 2002 (12) :13-l4.
[5]陈峰, 张佩华.蛹蛋白粘胶复合长丝针织产品的开发[J].针织工业, 2003 (2) .
再生蛋白质纤维的特性及研究进展 篇2
进入新世纪以来,大量废弃的化纤产品已造成了巨大的能源浪费和环境污染,研制绿色、无污染、耗能低的生态纺织原材料已成为世界纺织工业发展的重要任务。而且近年来,纺织原材料的价格出现快速上涨,部分原材料一年内价格涨幅达44%~65%,造成下游纺织和服装消费市场的疲软和有关工业领域的严重受损。石油是生产合成纤维的主要原料,属于不可再生资源。近年来,世界石油资源的日趋紧张,而且在合成纤维的生产过程中存在高消耗、高污染等缺陷,因此开发成本低、污染小、性能优良的绿色纺织品迫在眉睫。目前国内外市场上已经出现的莫代尔纤维、竹纤维、牛奶蛋白纤维、玉米纤维、大豆纤维等再生纤维均属于绿色纺织纤维,它们的生产过程都是无污染的,而且这些纤维可全部或部分生物降解,属环境友好材料,将成为21世纪的主要纺织品纤维[1]。
再生蛋白质纤维是从天然牛乳或植物(如花生、玉米、大豆等)中提炼出的蛋白质溶液与高分子化合物经过物理共混或化学共聚而制得的一种新型纤维,以其优良的物理性能和对环境的友好特性越发受到人们的青睐[2]。国外对再生蛋白质纤维的研究开发始于19世纪60年代。1866年英国人休斯利用动物胶合成了人造蛋白质纤维[3]。1894年Vandurasilk首先尝试生产了人造蛋白纤维,虽不能用于纺织,却开创了生产蛋白短纤的先河。随后Todernhaupt和Antonio Feretii分别开发出了利用牛乳合成酪素纤维并且应用于纺织工业中[4,5]。不久之后德国、英国等许多国家都开展了再生蛋白质纤维的商业化生产,同时研究了生产再生玉米蛋白纤维、花生蛋白纤维和大豆蛋白纤维的方法和工艺。但是上述的几种再生蛋白纤维,由于受到当时科技水平的限制,存在机械性能差、制造成本高、不适宜纺织加工等诸多缺陷,难以推向市场。此后,随着石油化工行业的发展,研究者将新纤维的研究转向了合成纤维的生产,生产出了成本低、性能优良的合成纤维。近年来人们逐渐意识到合成纤维的生产过程对环境污染严重,而天然纤维棉、麻、羊毛、蚕丝等受到种植、养殖面积的限制,原材料价格大幅上涨,生产成本不断升高,不能大量发展。于是从20世纪90年代开始,国外对再生蛋白质纤维的研制工作又开始重视起来。
我国的再生蛋白质纤维的研究工作起步较晚,最先合成的再生蛋白纤维是蚕蛹纤维,但是由于生产工艺不成熟,合成的纤维机械性能差、蛋白含量低,不适宜进行织造和印染加工,严重限制了它在纺织、服装等行业的应用和产品开发。直到1999年,中国人李官奇经过潜心研究,试纺成功了大豆蛋白纤维,我国才真正进入了再生蛋白质纤维的成功研发时代。笔者将对已经产业化生产的几种再生蛋白纤维的发展历史和研究现状进行介绍。
2 再生蛋白纤维的种类和特点
2.1 大豆蛋白纤维
1999年,李官奇发明了大豆蛋白改性纤维,改写了世界人造纤维发明史上中国为零的纪录,也是迄今为止我国获得的唯一完全知识产权的纤维发明。大豆蛋白纤维是以豆粕为原料,利用生物工程新技术,把豆粕中的球蛋白与羟基和腈基高聚物混合,通过接枝、共聚、共混生产的纤维[6,7]。图1显示的大豆纤维制备流程图。以往大豆粕主要是用于牲畜的饲料,而现在,从大豆粕中提取蛋白质与高聚物共混制成纺丝原液后,再纺成大豆蛋白纤维,剩余的大豆饼粕仍可用于饲料。这样,1吨大豆粕可提高40%的新使用价值,带来更多的经济效益。因此大豆蛋白纤维的生产具有相当丰富的原料资源和低廉的原料成本,发展前景非常广阔。
大豆蛋白纤维单丝细度细、比重小、强伸度较高、耐酸耐碱性好,用它纺织成的面料,具有羊绒般的手感、蚕丝般的柔和光泽,兼有羊毛的保暖性、棉纤维的吸湿和导湿性,穿着十分舒适,而且能使成本下降30%~40%。被行内专家誉为“新世纪的健康、舒适纤维”,又被称为“人造羊绒”,兼备“舒适功能”和“保健功能”[8,9]:
舒适功能:(1) 接触舒适功能: 大豆纤维比重轻、纤度细、摩擦量低,手感柔软、滑爽、亲肤感较强;(2) 热湿舒适功能: 大豆纤维为哑铃型和不规则腰子型结构,含有纵向构槽,因此导热快,透气好,人体肌肤感觉干爽舒适。
保健功能:(1)远红外保健功能:大豆纤维能辐射与人体生物波波谱相同的远红外线,这种远红外线能够对人体细胞产生共振活化,因此具有抑菌、促进血液微循环、增强免疫力等保健功能;(2)防紫外线功能:据国家质量监督检验中心检测,大豆纤维针织面料紫外线吸收率达99.8%,能有效地防止皮肤癌的发生;(3)负氧离子保健功能:大豆蛋白纤维能够产生对人体健康有益的负氧离子。
由于大豆蛋白纤维服饰穿着舒适,外观华贵,亲肤性能好,具有多种保健功能,日益受到人们的青睐。目前大豆蛋白纤维开发的主要产品包括羊毛衫、时尚女装、T恤、内衣、西装、休闲服、衬衣、床上用品等,具有巨大的市场前景。
2.2 牛奶蛋白纤维
1904年,Todten Haupt从牛乳中提炼的酪素进行纺丝,制得酪素纤维。到1935年意大利Snia公司研制成功了可用于纺织的酪素蛋白质纤维,实现了工业化[10]。1938~1939年英国考陶尔兹公司利用牛乳中2.9%的蛋白质作为原料实现了牛奶酪素蛋白纤维的工业化生产。1939年美国Atlantic Research Associate开始了酪素蛋白纤维工业化生产研发。但是由于以上企业中制造出的牛奶纤维性能与天然纤维相比,差距很大,强度太低,没有使用价值,因此相继停止了生产。直到20世纪70年代,日本东洋纺公司开发出了以新西兰牛奶为原料,利用牛乳蛋白溶液与丙烯腈聚合物共混、共聚、接枝合成了再生牛奶蛋白纤维“Chinon”,这种纤维既有蛋白质的吸水、光泽、手感等特点,又有一定强度的聚丙烯腈纤维的特点,其技术水平处于国际领先地位。由于企业自身原因,该纤维已停产[11]。另外,美国科学家开发了高强度的可用于防弹衣的牛奶蛋白纤维,这种纤维也称为“牛奶钢”,能生物降解,性能优良。
我国牛奶蛋白纤维研发起步较晚,20世纪60年代开始,上海合成纤维研究所、纺织大学与三枪集团、上海金山石化、黑龙江蛋白纤维研究所等研究机构先后进行了牛奶蛋白纤维的合成研究。直到20世纪末,中国纺织大学与上海三枪集团共同合作开发利用牛奶合成纤维的技术,合成了手感柔软、光泽柔和、吸湿透气好的牛奶蛋白纤维。随后,上海正家牛奶丝科技有限公司和山西恒天纺织新科技有限公司分别开发了可用于产业化生产的牛奶蛋白纤维生产工艺。他们生产的牛奶蛋白纤维物理、机械性能优良,达到了同类产品的世界领先水平。
牛奶蛋白纤维是以牛乳作为基本原料,经过脱水、脱油、脱脂等处理使之成为一种具有线型大分子结构的乳酪蛋白;再与聚丙烯腈进行共混、交联、接枝,制备成纺丝原液;最后通过湿法纺丝而成的。它是一种不同于天然纤维、再生纤维和合成纤维的新型动物蛋白纤维[13]。其工艺流程主要包括:脱脂—分离—过滤—脱泡—共聚—纺丝—拉伸—干燥—定型。由于牛奶蛋白纤维中含有多种人体必需的氨基酸,皮肤不会排斥这种面料,相当于人的一层皮肤一样,而对皮肤有养护作用。同时,牛奶蛋白纤维保暖性好,接近羊绒,而且耐磨性、抗起球性、着色性、强力均优于羊绒。牛奶蛋白纤维不使用甲醛偶氮类助剂或原料,纤维甲醛含量为零,绿色环保;而且牛奶蛋白纤维具有较好的耐碱性,强度高,伸长率好。牛奶纤维面料特别适用于活性染料染色,产品色泽鲜艳,抗晒、抗汗渍。在研究过程中存在的问题[14,15,16]:①蛋白质与聚乙烯醇或聚丙烯腈含量的优化比例与蛋白纤维的性能问题;②牛奶蛋白纤维的结构与性能的关系;③编织与染色工艺问题;④纺纱工艺存在静电难以消除、细纱易断、成网困难等问题[17]。
目前我国已经拥有制备手感柔软、光泽柔和、色泽亮丽,吸湿透气、保湿滋润、抗菌抑菌、防紫外线的牛奶蛋白纤维生产工艺,而且制备牛奶蛋白纤维的主要物理和化学性能指标均已达到和接近国际同类产品的水平。它的实用价值大,制成服装后,触感如羊绒般柔软、舒适、滑糯;而且具有丝般的天然光泽,外观优雅,抗日晒,抗汗渍。可开发高档内衣、衬衫、家居服饰、男女T恤、牛奶羊绒裙、休闲装、家纺床上用品等。而且价格相对较低,国产牛奶蛋白纤维服饰的价格只相当于日本同类产品的1/4[18]。因此,我国具有大力开发应用蛋白纤维技术的稳固基础及广阔前景。
2.3 蚕蛹蛋白纤维
20世纪90年代,我国对蚕蛹蛋白质纤维进行研制,后来由四川宜宾丝丽雅股份有限公司生产成功。它是将蚕蛹蛋白提纯配制成溶液按比例与粘胶共混,采用湿法纺丝形成具有皮芯结构的含蛋白纤维。蚕蛹蛋白纤维呈金黄色,纤维富含18种氨基酸。这种蛋白纤维是由两种物质构成具有两种聚合物的特性,属于复合纤维中的一种[19,20]。两种组分在纤维横截面上的配置类型为皮芯型。蛋白液与粘胶的混合纺丝液经酸浴凝固成形时,蛋白质主要分布于纤维的表面形成了特定的皮芯结构[21]。具体过程如下:蚕蛹蛋白纤维是以缫丝后的蚕蛹为原料,经过脱脂、碱液溶解、过滤、加入硫酸得到蛹酪素,蛹酪素经水洗、烘干后用于纺丝。纺丝时蛹酪素溶解液和粘胶溶解液在喷丝口同时喷出,并发生化学反应,形成蛹蛋白粘胶纤维。
蚕蛹蛋白纤维兼具真丝和粘胶纤维的优良特性,在一定程度上又优于蚕丝[22]。因此蚕蛹蛋白纤维使用用途广泛,适于用针织和高速织机织制。蚕蛹蛋白纤维透气舒爽,手感光滑、保健性能好,是制造高档服装面料、内衣、织物、床上用品的最佳选择。也可以与其它原料交织,提高织物强力,改善耐磨性和耐撕裂性能,达到性能的互补作用。
蚕蛹蛋白粘胶长丝针织产品克服了真丝织物娇嫩、易黄、易皱、易缩水等缺陷,在光泽度、透气性和悬垂性上优于普通粘胶长丝和真丝针织物。纤维的吸湿与真丝、人造丝织物相似,织造工艺控制相对真丝织物要简易。由于蚕蛹蛋白纤维成本低,价格仅为真丝原料的1/3左右,产品技术含量高,因而有着良好的市场前景[23,24]。
2.4 其他再生蛋白纤维
除了以上3种规模化生产的蛋白纤维外,随着蛋白纤维研发的不断深入,越来越多的蛋白纤维被开发出来,投入了产业化生产,花生蛋白纤维和玉米蛋白纤维就是其中的两种。
花生蛋白纤维,是从花生粕饼中分离出花生蛋白质,加入一定比例的碱溶液,保温搅拌,使花生蛋白质完全溶解,获得花生蛋白液。在一定温度的蛋白质溶液中加入变性剂和引发剂,再加入一定量的羟基高聚物,经过接枝、共混、共聚,制备纺丝液,然后经纺丝、拉伸、定型等工艺而成。花生蛋白纤维的理化性能与其他再生蛋白质纤维类似,手感舒适、透气光滑、保健性能好,不足之处是纤维的断裂强度相对较低,吸湿率很高,故纤维干、湿状态下的强度相差较大[25]。花生蛋白纤维具有蚕丝般的轻柔与光泽,具有棉花纤维的透气舒适,羊毛般的保暖、挺括;并具有染色性能好、吸湿适宜等优点。产品可与羊毛、丝、棉、麻及化学纤维混纺,具有吸湿、透气、柔软、光滑、保健等特点。加工容易,原料丰富,成本低,无三废污染,属于环保型可再生的绿色纺织材料,具有广阔的市场前景,目前还没有进行大规模产业化生产。
玉米蛋白纤维,用玉米蛋白质为原料制成,金黄色,不霉不蛀。它是用异丙醇从玉米残渣中提取玉米醇溶蛋白质(Zein),利用碱液溶解,经过滤、脱泡、共聚,最后用湿法纺丝方法制成玉米蛋白质纤维。化学组成的染色性和羊毛相似。玉米蛋白纤维具有羊绒般手感,柔软、滑爽;又有蚕丝般的光泽,纤维细、轻,强伸度高、耐酸碱性能好,有优良的导湿性和放湿性[26]。玉米蛋白纤维的飘柔性和悬垂性优于蚕丝,耐沸水收缩、耐干热,可针织、梭织成各种超薄或加厚的高档服装面料。由于玉米纤维具有丝质的光泽度和极佳的皮肤接触性,柔软细腻,博洋家纺利用玉米蛋白纤维做高档被芯的填充物。玉米蛋白纤维有广泛的应用价值,它可制成纱、织物、纺织物、非织造布,可以与棉、羊毛或粘胶等可分解性纤维混纺。它的出现满足了人们对穿着舒适性、美观性的追求,是环保型可再生的绿色纤维,具有广阔的市场前景。
3 再生蛋白质纤维的发展前景
再生蛋白纤维的原材料数量大且具有可再生性,不会对资源造成掠夺性开发。在蛋白纤维生产过程中也不会对环境造成污染,其生产过程完全符合环保要求。再生蛋白纤维具有柔软滑爽、透气爽身、悬垂飘逸的独特性能,有的又具有润肌养肤、抗菌消炎穿着功能,是国际纺织界独创具一格的新颖面料。与其他化学纤维混纺,可以开发不同类型的针织产品,具有很大的市场潜力,相信不久一定会成为引领时尚的21世纪的主要纺织品纤维。
摘要：再生蛋白纤维是一种性能良好并具有广泛应用前景的新型纺织材料。简要介绍了大豆、牛奶、蚕蛹等几种蛋白纤维的发展历史和研究现状,以及相关性质、功能及工艺流程,并对它们的应用前景进行了展望。
再生聚酯纤维行业再度雪上加霜 篇3
我国再生聚酯纤维行业近几年不仅在产业规模上突飞猛进,技术提升也非常明显。然而,在产能过多、原生聚酯价格下降等因素的带动下,再生聚酯行情不振已经快3年。目前来看,仅再生中空纤维行情较好,而整体行情未来走势依然不明朗。
几年前,放慢投产脚步、避免价格战的呼声在这个行业已经不绝于耳。如今,在油价大跌的推波助澜下,行业调整势必加剧。但从长远看,由油价大跌引发的激烈竞争和新一轮洗牌,对于行业准入门槛较低的再生聚酯纤维行业的调整未必不是件好事。常规产品价格优势丧失,再生三维短纤利润提升及原油价格暴跌导致原生聚酯纤维价格下跌,2014年总体跌幅达到15%左右。这种大幅下跌导致原生原料价格下跌空间较大,如原料乙二醇价格跌幅达21%,PTA价格下跌32%。在弱势需求下,对于原生纤维来说,支撑价格的关键———原料成本也失去了力度。
而原生纤维价格下跌带来的市场挤压,势必拉低再生纤维的价格。原因在于,在下游需求同样不振的情况下,再生纤维由于主要原料———瓶片的对外依存度较大,价格下降比较困难,导致其相对于原生纤维的价格优势几乎已经没有。甚至,其主要原料瓶片的价格一度还出现比切片价格更贵的情况,这使再生纤维行业遭遇“面粉比面包还贵”的局面,行业面临沉重压力。
海盐海利环保纤维有限公司副总经理方叶青表示,行业利润目前遭到挤压,企业目前主要承受着库存损失。不过,企业并不是一点机会也没有,方叶青预测,未来瓶砖价格将进一步下降,尤其是从国外进口的瓶砖价格将下降,这将会给再生聚酯纤维提供一定的利润空间。
华瑞信息再生聚酯分析师陈应元分析,目前再生聚酯行业处于亏损500元/吨的水平,从2014年12月原油暴跌以来, 再生聚酯中长丝品种价格跌幅最大,从8 100元/吨降到6 650元/吨。
福建百川资源再生科技有限公司董事长张飞鹏表示,整个行业内停产减产的企业不少。多家企业已经放假,相比往年,提前了10~20天。
从2012年起, 再生聚酯纤维行业价格振荡走低,业内一直等行情反转,不曾想又遭遇原油价格急速下滑的重创。有企业表示,之前也碰到过原油价格下跌的情况,原生与再生价格接近的情况也时有发生。只是这次情况突然,而且前景不明朗,使得业内焦虑情绪蔓延。如果这种局面持续时间较长,“原生好用价格又与再生没差别的话 , 再生也就没必要生产了。”不过,中国化学纤维工业协会的有关人士表示,原油价格下跌还要一分为二看:对常规再生产品来说利空,而对差别化、功能性产品来说,因为其个性化、反应快、需求量小、服务好、品质高等特点,产品价格变化不大,原料价格的下跌会使企业挣得额外利润。
再生聚酯化纤主要分为再生棉型短纤、再生三维短纤和再生长丝。再生三维短纤就是赢利能力较强的品种代表。其价格表现相对坚挺,在去年原料价格下跌后,利润空间反而增大。
从长期来看,多家被采访企业也表示,油价下跌是利大于弊。福建百川资源再生科技有限公司董事长张飞鹏表示,对于企业来说,行情下跌只是暂时的,肯定还将会上涨,到那时,油价大跌时积压的贬值库存反倒会为企业提供高利润。而对于整个行业来说,那些没有做好思想准备的企业将会被此次严峻形势淘汰掉。行业发生洗牌,产业升级加速。
盲目扩能后遗症凸显原料进口依存度偏高在油价暴跌引发的再生纤维企业价格优势近乎丧失背后,再生纤维行业自身还面临着一些深层问题待解, 这才是促使整个行业面临再度洗牌的内生动因。
多家企业表示, 再生行业目前面临的困境,不只是该行业特有的,下游需求不振是原生与再生面临的最主要的共同问题。虽然原生对于再生产品有压制作用,但是行业发展多年,两者的应用空间已经相对稳固,整体而言,对于下游需求预估的失误,导致行业盲目扩能,是目前行业存在上述问题的主要原因。
国内再生聚酯产能在2005年以后急剧扩张。截至2013年,我国再生化纤产能976万吨,而实际产量始终停留在530万吨~540万吨。2010年,再生聚酯纤维行业赢利能力攀升, 但是持续时间不长,在2012年后价格开始一路振荡下跌。另一方面,由于原生纤维价格自2012年开始也一路走低, 导致再生与原生纤维的价差越拉越近。双重因素叠加,使原生纤维行业赢利空间被一再压缩。
而且,再生聚酯行业原料依赖国外的情况没有得到解决。在每年国际再生聚酯大会上,再生聚酯原料进口依存度高的问题被反复提及。目前,国内再生聚酯对进口原料的依存度仍较高,2013年我国进口废PET瓶料达219万吨 , 进口依存 度18.39%。在此次行情压力下,尽管再生纤维企业向原料瓶片企业施压,但是价格下降空间依然有限。
采访中多家企业负责人表示,无奈之下企业已经采用切片生产。陈应元介绍,现在很多再生企业都在抄底聚酯切片,废瓶片已经鲜有人问津,企业生产的已经是原生聚酯纤维了。
从行业发展看,我国再生聚酯行业发展历程还不长,行业还不够成熟,这也是行业不断遭受创伤的原因之一。业内专家认为,行业目前还处于原始技术与资金的积累期。行业内暴露出的问题一直没有得到很好的解决。
我国再生聚酯行业起步较晚,20世纪80年代后期开始逐步从国外购买小生产线,主要生产低档无纺布、手套用纱线等;20世纪90年代开始大量生产再生瓶片, 部分替代原生聚酯棉型短纤;2000年后,行业内出现了再生长丝等多样化产品,对原生聚酯产品的替代能力日益增强。然而,再生聚酯领域中瓶片的回收率低、清洗对环境的二次污染等顽疾还未解决。
另外, 由于我国再生聚酯行业准入门槛较低,企业工艺水平参差不齐,能源消耗过大、污染控制差等问题日益凸显,因此,整个再生聚酯行业急需完善准入机制和生产环保标准。业内专家认为,工信部正在制定的再生行业准入条件将会规范行业发展,进而有力提升整个再生聚酯行业的竞争实力。
差异化、设备升级是突破口“傍下游品牌”营销成大趋势在整体行业深度洗牌、压力重重的背景下,差异化竞争是再生纤维企业共同的选择。而且,再生纤维还要选择与原生纤维差异化的领域。方叶青表示, 再生聚酯纤维普通品种已经没有竞争力,而差异化产品目前赢利较强。发展多品种、小批量生产是企业主要的应对策略。同时,针对车用、地毯等多领域的定制化纤维也是企业一直在坚持的方向。
构建完善的产业链是企业做强的路径。再生聚酯行业中的龙头企业也是沿着这条走的。福建百川正在上织造项目,企业构建起从纺丝、加弹、织造到成品的产业链,内部消化将会减小再生聚酯纤维价格变动的影响。业内这样做的还有山东龙福环能等龙头企业。
设备升级是另一条路径。在此前业内的会议上,多家企业表示,行业内的设备目前还存在能耗过大、效率低等问题。国外的一家设备企业表示,我国再生聚酯行业这两年升级加速,他们等待国内企业大面积升级设备。而且面临原生行业扩能速度过快、原料价格下滑幅度大等问题,再生行业只有充分利用设备技术提升带来的后发优势,才能保证竞争力。去年,浙江海利循环产业园年产20万吨再生聚酯差别化纤维一期项目顺利投料试车。该项目充分遵循新形势下“两化融合”和“机器换人”的技改原则,投资引进德国机器人设备,打造国际水准的包装线,成为国内首套应用于再生聚酯纤维行业的自动包装码垛、仓储生产线。
除了设备升级外,在国内劳动力等成本快速升高的今天,张飞鹏认为,企业抓住宏观政策,加快走出去步伐,到东南亚建厂或许是个很好的选择。他认为,那些撑不下去的企业在未来走出去将成为大概率事件。
与此同时,打响再生纤维品牌、强力宣传环保概念才能使行业“一劳永逸”。各大企业纷纷走下游拉动路线,开始“傍品牌”营销。福建百川公司将成为宜家(IKEA)recycle纺织品的全球供货商。采用化学法再生的浙江佳人新材料有限公司还没有正式投产,在品牌营销上已经与李宁合作了两年。据企业总经理助理姜龙春透露,目前浙江佳人正在与耐克、阿迪达斯等商谈合作。
纤维再生混凝土力学性能试验 篇4
随着经济不断发展, 城市化水平不断提高, 新建建筑物不断增加, 旧有的建筑物不断被拆毁, 随之带来的是以混凝土为主的废弃物越来越多, 就以往而言, 废弃混凝土主要用于铺设道路, 其实这种做法很大程度上是在浪费资源。于是, 新型材料再生混凝土应运而生。但再生混凝土的缺点也随之被发现。强度不高以及裂缝过大问题一直是人们使用再生混凝土需要解决的问题。本实验主要是通过向再生混凝土中掺入一定量的纤维材料来改善再生混凝土的力学性能。
1 试验概况
再生混凝土原材料中水泥为八公山牌强度等级为32. 5的普通硅酸盐水泥, 砂采用的是天然河沙, 水为城市自来水, 石子为连续级配的碎石, 粒径为5 ~ 30 mm。再生粗骨料为服役40 年, 强度等级为C30 的废弃混凝土, 经过破碎筛分后选取粒径为5 ~ 30 mm连续级配的块状物, 每种纤维下的试块做3 组, 其最终力学性能的数值取其平均数, 纤维掺量为1% 。如表1 所示。
2 加载装置与试验方法
试块养护完成后利用实验室力学试验机进行抗压试验的加载, 抗折试验也同样在试验机上进行加载。试验跨度450 mm。根据GB / T50081 - 2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中规定对所有试块进行加载试验, 并收集数据。
3 试验数据分析
加载试验结束后对所收集的数据进行分处理, 对每种不同类型的纤维再生混凝土所得力学试验特征值进行取平均数, 处理结果见表2。
4 不同纤维掺量对再生混凝土抗压强度的影响
将各种纤维再生混凝土与未添加纤维的再生混凝土进行比较, 同样可得到轴心抗压强度与抗折强度对比图。
5 结论
根据表1 ~ 2 与图2 可知, 纤维掺量相同且粗骨料取代率50% 的再生混凝土中, 掺入钢纤维后再生混凝土抗压抗折强度都有一定增加。但随之带来的问题是钢纤维再生混凝土弹塑性降低, 且更容易开裂, 在推广应用方面存在较大困难。对于掺入玻璃纤维的再生混凝土相比较未掺入纤维的再生混凝土其强度虽未有明显提高, 但其弹塑性以及抗开裂性能都有显著提高。最后, 对于聚丙烯纤维再生混凝土, 其强度相对于未加纤维掺量的再生混凝土有一定幅度的下降, 其弹塑性以及抗开裂性能虽有提升, 但相对于玻璃纤维再生混凝土并无显著优势。所以, 综上所述, 在充分考虑各方面性能之后得出结论: 玻璃纤维再生混凝土不失为一种各方面性能都比较优越的建筑材料, 可以进行大力推广。
摘要：本实验研究基于C30混凝土在粗骨料取代率为50%下掺入不同种类的纤维后, 再生混凝土的主要力学性能。选择掺入的纤维有钢纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维。再生粗骨料选择龄期为40年的废弃建筑物混凝土。制作粗骨料取代率为50%再生混凝土标准土立方体试块 (150 mm×150 mm×150 mm) , 标准棱柱体试块 (150 mm×150 mm×300 mm) , 尺寸为150 mm×150 mm×550 mm试块。每种尺寸下制作3组试块。在三种试块的制备过程中分别加入钢纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维, 观察其流动性、塌落度、保水性。入模后按混凝土标准实验的养护方法放置于养护室中养护28 d后测试其抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度。对所得结论进行比较分析后得知在相同粗骨料取代率下对于掺入不同纤维的再生混凝土, 其表现出了不同的物理力学性能。对于掺入钢纤维的, 再生混凝土流动性降低、塌落度增大、保水性变差, 但强度及抗折强度有所增加, 劈裂抗拉强度无明显变化。对于掺入玻璃纤维的再生混凝土其流动性小幅增强、坍落度小幅减小、保水性基本不变, 而抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度均有一定的增强。对于掺入聚丙烯纤维的再生混凝土, 其流动性增强, 塌落度减小而抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度均有一定的降低。对于上述结论可知, 掺入玻璃纤维的再生混凝土相对来说性能更优越, 建议选择该种混凝土进行推广。
关键词：纤维再生混凝土,玻璃纤维,力学性能
参考文献
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[2]吴建华, 马石城, 唐昭青, 等.聚丙烯纤维再生混凝土力学性能影响因素的试验研究[J].公路工程, 2007, 33 (4) :110-112, 117.
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再生蛋白纤维 篇5
开展纤维素纤维/聚乳酸复合材料的研究, 可以充分利用可降解材料替代现有的石油基材料, 这对于减少环境污染、缓解能源危机、促进持续发展都具有重大意义。但是, 目前我国对纤维素/聚乳酸复合材料的研究开发尚处于起步阶段。因此, 通过对天然和再生纤维素纤维增强聚乳酸的比较, 有利于纤维素/聚乳酸复合材料研究的全面化, 了解不同纤维增强的复合材料的适用领域, 这对于提高纤维素纤维的附加值, 扩展生物可降解材料的应用领域都具有重大意义。
本课题拟分别采用天然纤维素纤维中两种性能较好的亚麻和苎麻, 以及两种典型的再生纤维素纤维-粘胶纤维和Lyocell纤维为增强纤维, 以PLA为基体, 通过熔融共混和注射成型制备20%的纤维素纤维/PLA复合材料, 分析比较四种复合材料的结构与性能。
2 实验结果与讨论
2.1 弹性模量
弹性模量是用于宏观表征材料弹性形变难易度的指标, 材料的弹性模量越大, 使其发生弹性形变所需的应力越久越大。图2-1比较了四种不同纤维增强聚乳酸复合材料与纯聚乳酸材料弹性模量。由图可以看出:注塑后的纯PLA材料的弹性模量平均值为2659MPa;而四种不同纤维素纤维增强后, 复合材料的弹性模量均有显著的提高, 提高幅度在26%~49%之间。
通过具体数值的大小分析可以得出:苎麻/PLA复合材料的弹性模量最佳, 其次为Lyocell/PLA, 粘胶/PLA, 而亚麻/PLA复合材料的弹性模量的提高幅度最小。这主要是由于苎麻纤维的刚性大, 其强度和模量是四种纤维中最高的, 因此苎麻/PLA复合材料的弹性模量提高最多 (49.4%) 。亚麻打成麻这种天然纤维由于自身纤维束表面被果胶、木质素等杂质包覆、粘结, 影响了其与聚乳酸的复合, 从而降低了复合材料的弹性模量;此外, 亚麻/PLA复合材料的测试数据上下浮动很大, 这主要是由亚麻纤维本身不均匀, 因此复合材料性能的离散性较大, 拉伸过程容易出现受力不均、断裂位置偏移等情况而产生较大误差, 因此, 在弹性模量方面, 亚麻纤维增强聚乳酸复合材料虽有提高, 但其效果明显不如其他几种纤维增强的效果。
2.2 结晶性能
图2-2列出的是四种复合材料与纯聚乳酸的DSC曲线。由此获得的相关数据列于表2-1, 其中列出了熔融焓、冷结晶焓、玻璃化转变温度等相关数据, 并进一步计算的出各自的结晶度。
由图2-3和表2-1可以看出:四种复合材料的结晶度均比纯聚乳酸有不同程度的提高, 这主要是由于纤维的加入起到了成核剂的作用, 提高了结晶速率, 结晶度得到提高。此外, 在熔融峰方面可见五种试样均出现了两个熔融峰, 表示在熔融过程中均出现了熔融-重结晶-再熔融的现象;从对结晶度的提高效果来看:天然纤维略优于再生纤维, 其中亚麻纤维对聚乳酸结晶度的提高效果最佳。
2.3 维卡软化温度
维卡软化温度是评价材料耐热性能的指标之一, 软化温度越高, 表明材料受热时的尺寸稳定性越好, 材料的适用范围就越广。图2-3比较了四种复合材料与纯PLA材料的维卡软化温度。由图可以看出:纯PLA的软化点最低, 仅为58.2℃, 四种纤维增强后, 提高范围在8.9~23.4℃之间, 具体顺序为:Lyocell纤维/PLA>粘胶/PLA>苎麻/PLA>亚麻/PLA, 其中Lyocell纤维/PLA复合材料的维卡软化温度最高, 达到81.6℃。
纤维素纤维由于其结构中含有大量羟基, 因此与PLA基体的相容性通常较差, 且苎麻与亚麻纤维相对较粗, 刚性大, 且亚麻纤维表面被杂质包覆, 因此其在PLA基体中的均匀分散相对较难, 所以天然纤维增强的PLA复合材料的维卡软化温度提高不多。粘胶纤维表面有许多沟槽, 导致所得复合材料的结构不均一, 因此材料在受热时耐变形能力不及Lyocell纤维/PLA复合材料。
4 结语
(1) 从力学性能来看, 四种不同纤维素纤维增强后复合材料的力学性能都有不同程度的改善:苎麻纤维作为强度最高的天然纤维, 对复合材料拉伸强度增强效果最好, 但其韧性太差, 只适用于对聚乳酸的刚度增强领域;粘胶与Lyocell在刚度的增强上只是比苎麻稍差, 所增强的复合材料的冲击性能显著提高, 而亚麻纤维由于表面被杂质包覆, 影响了其与聚乳酸的复合, 因此增强效果最差。
(2) 从结晶性能来看:四种纤维在加工过程中均起到了成核剂的作用, 复合材料的结晶度均比纯聚乳酸有不同程度的提高, 天然纤维的成核效果要优于再生纤维;
(3) 从热学性能来看:四种纤维增强的聚乳酸复合材料的维卡软化温度均提高, 其中Lyocell纤维/聚乳酸复合材料的维卡软化温度最高, 达到81.6℃;四种复合材料的热分解温度在300-325℃左右, 各复合材料的热稳定性顺序为粘胶/PLA<亚麻/PLA<Lyocell纤维/PLA~苎麻/PLA。
参考文献
[1]陈大恺, 李菁, 任杰等.天然纤维增强型聚乳酸复合材料的研究进展.塑料, 2010, 39:6.
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低碳经济为再生化学纤维带来生机 篇6
产业优势明朗发展瓶颈凸显
作为全球最大的化纤生产国, 我国不仅化纤总产量已多年稳居全球榜首, 再生聚酯纤维的发展亦具有相当规模, 2009年产能在580万吨/年, 实际产量为350万吨, 此外, 我国已成为世界瓶片加工成短纤维的生产大国, 约占全球总产量的80%以上。
优势1:产业结构发生变化再生化纤产能进一步向局部地区和大企业集中。江苏、浙江两省占国内总产能的74%以上, 广东、福建两省占总产能的10%以上, 其他地区的产能不足16%。其中8万吨/年以上的生产厂家共6家 (江苏2家、浙江4家) , 合计产能约占国内总产能的1/6。
优势2:产品差别化发展趋势明朗, 国产化设备工艺已定型棉型、三维产品用途已经成熟, 并在超短、工业丝等产业用途及针刺无纺领域增长空间巨大。从最初以VD404、VD405设备为基础到目前基本以东洋纺工艺为基础进行改造。目前, 形成了以转鼓为主, 少量连续干燥设备为辅的干燥系统;纺丝以直径328mm喷丝板为主、少量为410mm喷丝板的外环吹工艺设备;后加工设备则以LVD801的工艺流程为主, 但无论牵伸棍直径还是卷曲轮直径以及松弛热定型机的长宽均借鉴了LHV902生产线甚至进口100t/d设备的规格和特点, 二维和三维生产线均已基本定型, 形成日产25t、50t、75t、100t等生产规模。
优势3:节能减排成果显著近年, 再生化纤行业在节能、降耗、节水、减排、清洁生产、循环经济等方面取得明显成效。目前短纤生产综合能耗由2005年的390kg标煤/t降至2009年的310kg标煤/t, 长丝综合能耗也由470kg标煤/t降至360kg标煤/t, 综合能耗降幅分别为23.08%和21.28%;原料消耗降低1.69%以上;在整瓶加工成净瓶片、净瓶片加工成短纤维、净瓶片加工成POY长丝等生产过程中新水补充量降幅均在20%以上, 废水排放也分别降低37.50%、27.78%和23.33%, COD分别降低27.78%、37.50%和33.33%, SO2排放降低66.67%。此外, 短纤、长丝生产过程中产生的废丝、废料也分别减少了20.6%和50.0%。
瓶颈:目前我国再生化纤产品仍以普通的棉型和填充料为主, 无论在原料、品种、技术、生产规模、产品应用等方面均与世界先进水平存在一定的差距。 (1) 研发投入及自主创新能力不足。据不完全统计, 我国再生化纤行业研发投入占销售收入比例小于1%, 低于韩国5%~8%、美国8%~10%及日本10%~12%的水平。 (2) 行业资本结构不合理, 企业产权结构单一。目前民营化纤企业产能约占全国总产能的90%, 但产权结构单一, 多种经济成分兼备的混合型企业较少。 (3) 行业发展模式单一, 产能同质性发展严重。进入21世纪以来, 虽然再生化纤行业的新增产能基本上能体现先进生产力, 但存在同质化发展严重、技术持续创新不足以及向下游产业延伸能力不足等问题。
走在低碳前沿面临诸多挑战
2009年我国再生化纤行业预计可节省石油资源近2100万吨, 减少二氧化碳排放1120万吨, 可谓走在低碳经济的前沿。但行业也存在一些问题:首先是原料清洗处理过程中, 需要大量水资源, 并产生污水, 甚至会造成二次污染;其次是生产过程耗能相对较高。此外, 我国再生化纤行业在废弃物管控措施及国家政策扶持、企业管理、消费理念等方面仍面临诸多挑战。
挑战1:我国对废弃物进口实行严格的管制措施, 由于对再生聚酯纤维生产所需要的废瓶片料进口未能实行合理的分类管理办法, 国内企业难以大批量采购到性能、规格稳定的优质废瓶片料。而目前国内对废聚酯瓶料的回收也未实现正规的规模化运作, 主要依赖走家串户式的回收, 各种材质混杂不可避免, 优质废瓶片原料难求, 使得高端服用再生聚酯纤维产品开发进展缓慢。
挑战2:目前国内消费者对采用废料开发中高档日用消费品仍心存疑虑, 难以从“废料-垃圾”的思维模式中跳出来形成“废料-再生资源-消费品”的新型消费观念, 使再生化纤产品的市场定位和消费者的接受程度难以达到统一。
挑战3:我国对再生化纤产品的开发和生产并无特别的优惠政策, 企业开发再生产品的积极性主要来自于对市场的判断和预期, 国家政策导向作用缺失, 市场发展缺乏政府引导。
挑战4:国内再生聚酯纤维企业生产规模偏小, 生产工艺不稳定, 也不连续, 难以形成规模化生产, 因而在设备、人员、技术、产品开发和市场开拓等方面缺乏系统和持续的投入, 在管理上也难以到位, 产品开发缺乏足够的支撑和动力。
挑战5:目前国内再生聚酯纤维品种主要集中在中低档的棉型、填充料和无纺布的纤维原料, 真正开发生产中高档的服用纤维企业很少, 产品无法满足国际市场需求, 特别是一些高端服装品牌对中高档服用再生聚酯纤维的需求, 因而难以通过终端市场的引导使产品开发向良性循环的方向发展。
挑战6:目前我国再生聚酯纤维行业标准已经出台, 但由回收料制成的产品在消费者使用过程中是否会存在安全隐患仍缺乏相关法律法规的监管, 因此, 树立消费者对再生资源产品的信心仍需时日。由于再生聚酯纤维难以通过一般检测方法确认, 而目前国内严重缺乏国际权威认证机构, 阻碍了产品开发方与用户的接轨。
多举措促行业平稳健康前行
低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式, 是含碳燃料所排放的二氧化碳显著降低的经济。发展低碳经济不仅是应对全球气候变暖, 体现大国责任的举措, 也是解决能源瓶颈、消除环境污染、提升产业结构的一大契机。低碳经济的争夺战已在全球悄然打响, 欧美等发达国家和地区大力推进以高能效、低排放为核心的“低碳革命”, 着力发展“低碳技术”, 并对产业、能源、技术、贸易等政策进行重大调整, 以抢占先机和产业制高点。
根据中国化纤工业“十一五”发展规划要求, 2010年再生化纤行业资源利用率要有显著提高, 与2005年相比, 万元产值能耗要降低23%以上, 耗水降低26%以上;吨纤维废水排放量降低26%以上, 废气排放量降低90%以上, 吨纤维资源单耗降低2%以上。在低碳经济大发展的背景下, 继续推行节能减排新技术、加快产业升级、健全行业标准仍是我国再生化纤产业健康快速发展的重要举措。
1.广泛推行节能减排新技术
近年再生化纤企业针对自身的实际情况已开展了一系列清洁生产工作, 对传统设备进行不断改造和升级, 并取得显著成效。然而在蒸汽疏水系统改造、余热回收、碱液回收、冷凝水循环利用、后加工油剂废水回收、蒸汽闪蒸技术的应用等方面仍存在巨大的节能挖潜空间, 需业内企业继续攻克。
2.建议对饮料瓶、食用包装膜等再生原料行业推行国家强制立法
再生原料纺丝要求PET原料中总PVC含量小于0.01% (100ppm) , 若高于0.2%会使融溶后的再生原料黏度下降几十倍, 完全不能使用。所以一旦PET原料中混入了超量的PVC, 价值将大打折扣, 其分离成本非常高, 且不易分清。为了更好的循环利用, 达到最优的节能减排要求, 建议国家强制对饮料瓶的瓶身、盖子、膜及各类食用级膜包装材料均要求使用PET, 并建立完善的回收体系和排污权交易体系。目前, 北京、杭州等城市已开始回收试点工作, 排污权的试点工作也在各地陆续试点交易, 环保园区建设也在部分地区推广落实。
3.把握市场机遇, 加快产业升级
根据2009年上半年国家出台的《纺织工业调整和振兴规划》要求, 再生化纤行业需加快转变发展模式, 淘汰落后产能, 强化自主创新。 (1) 淘汰落后产能。预计到“十二五”末要淘汰30万吨/年落后产能, 约占总产能的5%。同时, 行业要控制发展总量, 受原料不足影响, 最高产能控制在650万吨/年以下。限制发展一般技术水平的常规产品产能, 鼓励发展高水平差别化、功能化及高新技术纤维等先进产能。 (2) 提高自主创新能力。 (3) 加快实施技术改造。采用先进适用技术甚至高、新技术提升传统化纤工艺、装备及过程监控水平, 实现再生涤纶产品柔性化、多样化和高效生产, 提高产品附加值。加快多功能、差别化纤维的研发和纺织产品一条龙的应用开发。
4.实施“走出去”战略, 加快全球布局
充分利用当前资源性原料降价的有利时机, 有效推动再生及其相关产业“走出去”, 整合原料和市场资源, 缓解国际贸易争端。“走出去”战略主要内容有两项:一是到欧美并购重组相关原料收购通道企业或新建扩建收购渠道企业, 解决制约再生化纤行业发展的瓶颈;二是开拓国际市场, 缓解国际贸易争端。
5.加快建立认证体系和预警及产学研战略联盟平台
一个认证:建立再生化纤产品的绿色环保认证体系。通过引进国际著名第三方机构的权威认证, 凭借已在境外成功实施的再生聚酯纤维的认证经验, 量身定制适合我国再生化纤企业开发和生产的认证体系, 打破目前国内再生化纤产品难以被国际品牌所接受的窘境。当前国际市场对中高档服用再生聚酯纤维需求旺盛, 我国再生化纤产品涌入国际市场指日可待。同时, 通过推行产品认证来推动我国再生聚酯纤维的产业升级, 淘汰落后产能, 规范市场, 提升技术等级, 鼓励企业大力开发中高档的再生聚酯纤维产品, 引导市场消费, 为我国的循环经济和再生资源的重复利用发挥示范作用。
两个平台:建立预警平台, 对产能、品种、设备、工艺等提出预警。建立产学研战略联盟平台。积极培育一批对市场有相当控制力、市场占有率有明显优势的大型再生化纤企业集团, 培育一批有较长产业链优势的“三产” (产业链、产学研、产业化) 大型企业, 培育一批生产“专、新、特、精”的中小企业。通过产学研联盟的建立, 突破目前国际上高品质差别化再生聚酯的技术瓶颈, 同时通过节能、降耗、节水、减排等技术的创新与集成, 开发以高品质、多功能、低能耗为特征的新一代再生聚酯产业化技术。同时利用国际上刚刚开始的绿色认证契机, 大力推进中国再生绿色产品认证体系建设, 占领国际再生资源利用产业制高点。
链接:
2002年以来, 由于再生化纤行业原料廉价、利润较高, 且大规模生产可降低成本、扩大品种及企业影响力, 企业持续大规模扩张, 但2005年后随着生产成本的快速上张, 行业整体利润下降, 投资增速有所放缓。
我国再生化纤产能主要分布在华东地区, 其中江苏、浙江两省占总产能的74.1%以上。
纺织纤维增强再生混凝土研究进展 篇7
关键词：纤维,再生混凝土,力学性能,耐久性能
混凝土是国家经济发展和工业化进程中的重要基础原材料之一,是我国各种建筑耗材中消耗量最大的。水泥混凝土是一种既传统又焕发着无限生命力的建筑材料,随着城市的不断扩张和工业化加剧,混凝土的消耗量也在持续增加。我国基础设施建设如火如荼地进行,城镇化进程不断加剧,每年建设铁路、桥梁、港口等基础建设就需要约40亿方混凝土。
结构终有其寿命,寿终的建筑就成为建筑垃圾,这些建筑垃圾中50%~70%为废弃混凝土(约2 000万t)。建筑垃圾一般采取直接填埋的方法来处理,这种方法既浪费土地,又浪费了资源。再生混凝土是用建筑垃圾中分离出的再生骨料,替代混凝土中的部分或全部骨料。这是解决天然骨料资源紧缺问题、建筑垃圾污染和治理的难题以及可能由此引发的一系列生态和社会问题的有效方法。
天然骨料搅拌成的混凝土本身就有材料刚性大而柔性不足的问题,以及混凝土材料本身固有的结构缺陷,造成混凝土抗拉强度低、韧性差、易开裂,而再生混凝土由于再生骨料表面附着部分硬化的水泥砂浆,这一缺陷更加明显。在传统的混凝土性能开发领域,常通过添加粉煤灰、聚丙烯纤维等来改善混凝土的相关性能指标。在再生混凝土性能的研究中许多学者希望通过添加短纤维弥补这些缺陷,并取得了一定的成果。
1纺织纤维增强再生混凝土的制备工艺
针对纤维增强混凝土性能的试验在各种混凝土试验中并不少见。但是在混凝土搅拌过程中极易出现纤维成团现象,导致纤维分布不均匀,致使混凝土性能不稳定。为了防止这种现象的发生, 采用干拌法拌制混凝土。即先投入砂、水泥、碎石、再生骨料,搅拌均匀后,再分次投入废弃纤维进行搅拌,直至设计添加完纤维量并且搅拌均匀后加入水,再持续搅拌10 min左右即可,制备工艺流程图如图1所示。
2纺织纤维增强再生混凝土的力学性能
2.1抗压强度
针对纤维增强混凝土抗压性能的研究已经比较丰富。宁夏大学王勇升、金宝宏等研究指出掺加0.4%和0.8%的聚丙烯纤维时,混凝土的抗压强度提高为104%和120%。当混凝土掺加0.4%和0.8%的涤纶纤维时,其相应的抗压强分别提高至105%和94.8%[1]。天津工业大学王建坤、天津城建学院王书祥等人的实验分别使用涤纶和回收涤纶作为增强纤维。实验结果表明使用涤纶作为增强纤维可以使抗压强度提高7.4%~26.45%,使用回收的涤纶也表现出相同的作用,但在有些配比中表现较差[2]。
同时对于使用聚丙烯腈纤维作为增强纤维对于混凝土的抗压强度贡献并不十分明显。纤维掺量为0.15%时,混凝土的抗压强度仅有约9%的提升。Achozaimy A M等人进行的研究表明以聚丙烯作为增强纤维对抗压性能改变不大。李燕飞等人的实验也表明了抗压强度在1 d、3 d、28 d均有不同程度地提高。
此外张天翼等人的试验表明纤维长度也对混凝土的力学性能有影响25 mm效果好于11 mm[3]。杨永生等人的试验表明添加体积率在0%~0.12%的聚丙烯纤维时,混凝土抗压强度提升幅度明显增大,体积率在0.12%~0.14%时,混凝土抗压强度提升强度趋于平稳。混凝土的抗压强度会随聚丙烯纤维的掺量增加而不断增加[4]。
2.2劈裂抗拉强度
李学英等的试验表明聚丙烯纤维混凝土比普通混凝土的3 d、 7 d和28 d的抗折强度分别提高了39%和11%和19%[5]。聚丙烯腈纤维对混凝土劈裂抗拉强度增加的影响则在纤维掺量为0.15%时比较明显,提升量接近20%;王建坤等人的实验表明使用涤纶和回收涤纶对混凝土抗拉强度均有明显提高,并且加入的纤维长度30 mm效果较好[2]。
很多试验均表明涤纶纤维增强混凝土和聚丙烯纤维增强混凝土中随着纤维掺量的增加,试件的抗劈裂强度变化趋势均是先上升,后下降。对比而言,采用涤纶作为增强纤维的效果明显好于使用聚丙烯纤维作为增强纤维。也有试验表明在混凝土中加入聚丙烯在1 d时抗拉强度降低了3.4%。
3纺织纤维增强再生混凝土的耐久性能
3.1抗渗性
已经有很多学者对于纤维增强再生混凝土的抗渗性能进行研究。马一平、郭海洋等人试验研究表明聚丙烯纤维的掺量和种类对混凝土抗塑性干缩裂缝有影响,直径较小的单丝纤维比网状纤维抗塑性干缩裂缝能力较好,混凝土抗干缩开裂能力随着聚丙烯纤维掺量的增大而增大。陈德玉、刘欢等人[6]试验研究表明掺入长度为10 mm,密度为0.9 kg/m3的聚丙烯纤维会使再生混凝土的抗裂、抗渗冲击性能均有较大幅度提高。Miller和Rifai在研究中建议工程中掺加纤维的最大量不宜超过0.8%。他们的研究表明, 掺入聚丙烯纤维会使再生混凝土抗渗性明显提高。掺加聚丙烯纤维体积量为0.05%~0.1%时,混凝土的抗渗性能提高40%以上。
3.2抗冻性
我国北方寒冷地区,昼夜温差变化较大使混凝土频繁遭受冻融破坏,严重影响了混凝土结构的使用安全。试验证明,在掺加体积量大于0.1%的聚丙烯腈纤维后,C50混凝土不仅抗冻能力有较大提高,而且在冻融过程结束后的抗斥强度也高于素混凝土。与同条件的素混凝土的抗冻性比较,掺加少量聚丙烯纤维的混凝土的抗冻性能明显提升。
3.3抗裂性
掺入聚丙烯腈能够明显改善混凝土的抗裂性能。掺入聚丙烯腈纤维可以有效推迟混凝土早期收缩裂缝出现的时间。混凝土在l~14 d时,其限裂等级均达到了一级。聚丙烯腈纤维通过抑制早期混凝土中原生裂隙的发生和发展,显著提高了混凝土早期的抗拉强度。
4结语
综上所述,在混凝土中加入纤维,能够提高混凝土的抗拉、抗压、抗弯、抗冲击强度和韧性,并且使早期裂缝的生长得到抑制, 从而延长了混凝土的耐久性。使纤维在混凝土领域中得到了广泛应用,促进了纤维工业的发展。从目前的应用情况看,研究新型轻质、高强、抗拉、抗弯、耐腐蚀、耐久性好的纤维混凝土是重点发展方向。目前,大多数国内研究局限于碳纤维、玻璃纤维、丙纶、锦纶等,且关于纺织纤维的研究更少;国外的纤维增强则主要侧重于碳纤维和玻璃纤维。
现在纺织行业和人们的日常生活中,每年会出现大量的纺织废料(如边角料、废旧服装等),其中含有大量不可降解的聚合物(如丙纶、涤纶等),一般处理方式会浪费资源、污染环境。如果仿照再生骨料和传统纤维增强混凝土的思路,将纺织废料破碎成增强纤维,添加到再生混凝土中,将能弥补再生混凝土在抗拉强度、韧性、抗渗等方面的缺陷,并更大程度地节约资源、保护环境,达到建筑垃圾和纺织废料的联合再生利用。因此研究添加纺织纤维后再生混凝土性能的变化是十分必要的。
纺织纤维混凝土有广阔的发展前景,而纺织废料增强再生混凝土也将会是其中的一个重要发展方向。现有试验结果也表明, 纤维增强废弃混凝土的再生利用是可行的,但再生混凝土与增强纤维在配合比设计、材料性能及耐久性等方面均存在一定差异。 因此,针对再生纤维混凝土的技术开发需要更多的研究。
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