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制革工业一个是以动物资源的高投入、低产出为特征的传统工业。皮革废弃物中大约有80%以上的胶原,它们是宝贵的生物质资源,可为造纸工业提供新的原料。
本课题着重研究胶原纤维的较佳制备方法、胶原纤维与植物纤维的配抄特性及浸渍加工对两种纤维复合产物的影响,旨在探讨使胶原纤维与植物纤维复合产物获得较高强度性能的影响因素和工艺方法。本研究将为进一步研发两种纤维复合的可行性产品提供理论基础。
论文第一部分为胶原纤维的制备及其抄造特性研究。从确定胶原纤维的较佳工艺条件出发,研究了胶原纤维的特性及其抄片的物理性能,评价了胶原纤维制备方法的科学性和可行性。结果表明,对皮革废弃物只进行化学溶剂处理或机械处理并不能使其分散成均匀的纤维或纤维束。硫酸预处理与机械协同作用对皮革废弃物的处理效果优于乙醇预处理和丙酮预处理与机械处理协同作用。采用80℃下硫酸预处理与机械处理协同作用的方法制备的胶原纤维的抄片匀度较好,其强度性能优于试验所制备的其他胶原纤维。
论文第二部分为胶原纤维与植物纤维配抄特性研究。从研究胶原纤维与植物纤维结合状况出发,探讨了胶原纤维与植物纤维复合抄片的物理性能及其影响因素。结果表明,胶原纤维的制备方法及胶原纤维与植物纤维的配比是影响复合抄片强度性能的最主要因素。随着配比中胶原纤维比例的增大,复合抄片的强度性能总体下降,低于植物纤维抄片;复合抄片的透气度和滤水性能提升;复合抄片的紧度和吸水性的变化较为复杂,因纤维制备方法不同而呈现不同的变化趋势。80℃硫酸预处理制备的胶原纤维与植物纤维配比为1∶1的复合抄片的强度性能优于试验所制备的其他复合抄片。
论文第三部分为胶乳浸渍对复合抄片特性的影响。从胶乳浸渍对复合抄片的强度性能和其他物理性能的影响行为出发,探讨对植物纤维与植物复合抄片进行浸渍加工的影响因素,评价通过胶乳浸渍提高复合抄片强度性能的可行性。结果表明,纤维配比中胶原纤维的比例越高,原抄片的纤维结构越松散,复合抄片对胶乳的吸收性能越好,胶乳的浸渍量越高。胶乳浸渍使复合抄片的强度性能大幅度提高。如60℃硫酸预处理制备的胶原纤维与植物纤维配比为4∶1的复合抄片经固含量为30%的304胶乳浸渍后,胶乳浸渍量达48.7%,抄片抗张强度提高幅度达420%,湿强度提高幅度达709%,伸长率达13.3%。而随着胶乳浸渍量的增大,抄片的吸水性和透气性持续下降。