布料回收:土工布和彩棉布的区别有多大

高性能土工布对工业纤维原料性能的要求是在各种应用领域中都必须非常耐用,布料回收:土工布和彩棉布的区别.因此,所选工业纤维需具备高度稳定、抗蠕变,以及低收缩率、超高强度或高模量等性能。复合土工布通常是由多种纤维混合而成,它们结合了不同材料各自的功能特性,寻找合适的高性能纤维一直是对高性能土工布的一个重要研究方向。玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维等无机纤维的强度和模量明显高于合成纤维。然而,由于生产成本高,无机纤维在土工布上大面积应用受到限制。玻璃纤维复合土工布是由玻纤机织基布与短纤针刺非织造布复合而成,具有高透水性、优良的抗滤失性、耐磨性等特点。玄武岩纤维土工布具有环保、耐高温等优点。

国家先后在2008年和2017年起草了最新的长丝纺黏针刺土工布、短纤针刺土工布以及非织造复合土工膜等一系列土工布相关国家标准,对相应土工布产品的生产技术规范、供货条件以及性能表征方法等做出了明确的指导。高性能土工布在实际工程应用当中,难免也要面对极端自然环境的作用,譬如极寒、火灾、洪水甚至地震,因此对土工布在极端环境中性能的演变规律的研究就显得尤为重要。同济大学土木工程学院冯世进教授团队针对应用于垃圾填埋防渗工程的复合土工布,研究了在地震循环载荷作用对复合土工布中土工膜与非织造土工布间界面的动态剪切强度的影响。研究结果表明,土工布孔隙中水的润滑作用加快了界面剪切变形的发展,而界面的抗剪强度与位移速率呈正相关关系。

棉花是最主要的天然纤维原料,而彩色棉又称天然彩色细绒棉,是纤维与色素结合体。

团队成员汪念博士说,上述实验结果为彩色棉研究提供了新思路,为创制更多颜色的棉花纤维奠定了基础。如何保持花青素在纤维中稳定积累,以及协调PA等其他代谢物的积累,可能是创制彩色纤维棉花的突破口。

汪念介绍,团队与石河子农业科学研究院开展合作,将棕色棉种质资源进行育种,获得的“新彩棉28”和“石彩17”两个品种已审定完成,另外2个品种在等待颁发品种证书。

彩色棉是采用杂交以及现代生物工程技术培育出的一种在吐絮时就具有绿色、棕色等天然色彩的棉花。其用于纺织,可免去繁杂印染工序,不仅能降低生产成本,还能保证零污染。此外,彩色棉还具有较高的抗菌性、抗氧化性、抗紫外线性能等优点。

与人工染色棉制品相比,天然彩色棉制品有利于人体健康,对皮肤无刺激,符合环保要求,透气性能、吸汗效果也更佳。业内人士预测,未来,在现有的棕色、绿色彩色棉基础上,蓝色、紫色、灰红色、褐色等彩色棉品种也将逐步被开发出来。

目前,团队正在继续开展棕色棉色素形成机理研究,通过连锁作图和关联分析揭示棕色棉的遗传基础,确定控制棕色棉形成的关键基因,发现WD40蛋白可能是影响棕色棉着色深浅的重要因素。

团队还将探究不同深浅棕色的精细调控模式,以便形成不同色度的棕色棉花,满足纺织业对不同原料的需求。同时,团队利用分子标记鉴定到棕色棉中存在一个与纤维品质密切相关的染色体倒位事件,以倒位事件为引线,探究色素合成与积累对纤维品质的影响,可解决产量、品质与色泽的负相关矛盾,实现对彩色棉产量、品质和色泽等的改良。

“我们也在研究绿色棉花的形成机制,努力创制新的绿色纤维棉种资源。”林忠旭说,他们将发掘更多的色泽基因,并借助转录激活系统及纤维特异启动子将多个色泽基因串联表达,尝试培育其他颜色的棉花。

“目前,天然彩色棉以棕色和绿色为主,拓展新的彩色棉种质资源是培育彩色棉新品种亟待解决的问题。”华中农业大学作物遗传改良团队林忠旭教授说。

为此,在实验室前期研究中,该团队在海岛棉3-79与陆地棉E22杂交后代中发现了一个红株突变体。突变体全株呈现紫红色,但成熟纤维依旧保持正常白色。经过9代连续自交后,得到纯合突变体(ReS9)。

团队利用ReS9与E22构建含1899株F2(杂交二代)隐性单株的群体,通过图位克隆,将目标锁定在D亚基因组的第7号染色体上(D07),以寻找与棉花颜色有关的目标基因。通过代谢路径分析、表达量检测与TA克隆,最终确定目标基因为MYB113类的转录因子,并将其命名为Re。

套袋实验证明,突变体中Re的表达受自然光的诱导。利用突变体、35S启动子超表达系以及纤维特异表达系在自然光和温室两种条件下的转录组数据,团队构建了陆地棉中参与色素代谢的核心基因集,并初步构建Re参与的色素代谢网络。

通过纤维特异表达启动子GbEXPA2的驱动,团队成功获得植株为正常绿色而发育中纤维呈紫红色的转化系。随着纤维发育,紫红色逐渐变浅,最终成熟纤维呈现出不同程度深浅的棕色。

通过检测纤维中花青素的含量,研究人员发现,Re可以直接调节类黄酮代谢路径下游ANS和UFGT的表达,从而影响原花色素(PA)与花青素积累,而PA的大量积累是成熟纤维呈棕色的主要原因。

彩色棉花未来可期近年来,国家加大了对聚丙烯纺黏土工布的开发力度。国内企业生产开发了新型高强聚丙烯纺黏针刺非织造土工布(HPP土工布)。与普通PP土工布相比,HPP土工布具有强度高、过滤性好等优势。北京工业大学邓宗才等人针对HPP土工布耐老化和耐腐蚀性能进行了试验研究,进一步为其推广应用提供参考。研究结果表明,与PP土工布相比,HPP土工布具有更好的耐热氧老化性能,以及较好的耐酸、碱和耐水浸泡性能。

提高土工布性能的主要方法还包括加入添加剂、化学改性和进行复合。使用添加剂来弥补土工布的性能缺陷是一种常见的方法,但大量的添加剂也在一定程度上污染环境。对土工布进行改性研究,例如进一步改善土工布的强度以及抗降解性,是扩大土工布应用范围、提高土工布附加值的重要手段。研究结果表明,将壳聚糖或半胱氨酸共价接枝到丙烯酸改性PP土工布上,可以使土工布在排水或过滤时具有捕捉重金属的能力。

此外,伴随原油价格的上涨以及环保相关法律的颁布,选择生物可降解热塑性聚合物制备环保型土工布也是一个重要的研究方向,其中,聚乳酸(PLA)、热塑性淀粉(TPS)、聚羟基脂肪酸、石油基生物聚酯和纤维素衍生物是最具商业价值的生物基聚合物和生物基聚合物共混物。与这些材料相关的大部分研究主要集中在生物可降解包装材料领域,目前尚无文献报道将其应用于可生物降解土工布。Prambauer等人就上述材料的综合性能及其在土工布行业的应用前景进行了综述,讨论了不同的结构和相关性能,以及聚合物的可用性和成本,目前主要是PLA和TPS可以满足高性能土工布对材料的可用性和价格的要求。当然为了获得所需的力学和物理特性,仍需对生物基聚合物进行必要的改性和共混。

高性能复合土工布材料的研究与开发对土木建筑工程水平的发展有着重要意义。李新玥等人以涤纶和低熔点纤维为原料,生产针刺复合土工布,并以高密度聚乙烯(HDPE)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为主要原料,采用滚吸工艺生产出排水板。最终将土工布滤膜与排水板板芯进行热熔黏合,制备出土工复合排水材料。土工复合排水材料拉伸强力要大于两者复合前单体材料强力,并且具有很高的通水量。

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