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基本信息

項目名稱:
廢舊報紙回收纖維/聚乳酸生物可降解復合新材料的研制
小類:
能源化工
簡介:
日常生活中會產生大量的廢舊報紙,如不采取相關的回收措施,不僅造成環境污染,還會造成資源的浪費。本作品是利用日常生活中產生的廢舊報紙通過回收纖維作為增強材料,利用可降解聚乳酸塑料為基體通過一定的成型工藝研制的生物可降解復合材料。該復合材料可廣泛應用于各類電器外殼、汽車內飾件、室內裝飾等材料,材料廢棄后可以在自然環境中完全降解為二氧化碳和水,不會對生態環境造成任何污染,是一種綠色復合材料。
詳細介紹:
本作品是利用日常生活中產生的廢舊報紙通過回收纖維作為增強材料,利用可降解聚乳酸塑料為基體通過一定的成型工藝研制的生物可降解復合材料。研發的產品靜曲強度達到70.1MPa,24小時吸水厚度膨脹率在5%以下,在可控堆肥降解條件下降解率可達100%,廢舊報紙回收纖維利用率達到95%,可廣泛應用于各類電器外殼、汽車內飾件、室內裝飾等材料,材料廢棄后可以在自然環境中完全降解為二氧化碳和水,不會對生態環境造成任何污染。 該作品的發明具有“變廢為寶”的突出特點,體現了廢棄物高品位回收以及復合材料低碳、環保加工利用的優點,研究技術在國內屬領先水平。

作品圖片

  • 廢舊報紙回收纖維/聚乳酸生物可降解復合新材料的研制
  • 廢舊報紙回收纖維/聚乳酸生物可降解復合新材料的研制
  • 廢舊報紙回收纖維/聚乳酸生物可降解復合新材料的研制
  • 廢舊報紙回收纖維/聚乳酸生物可降解復合新材料的研制
  • 廢舊報紙回收纖維/聚乳酸生物可降解復合新材料的研制

作品專業信息

設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標

發明目的:利用日常生活中產生的廢舊報紙中比強度、比模量高的植物纖維與聚乳酸等可降解塑料通過打漿、干燥、混合造粒、模壓成型等的工藝制備可廣泛應用于汽車內飾件、電器外殼、室內裝飾材料等綠色復合材料,研究廢舊報紙回收纖維/聚乳酸生物可降解復合材料制備優化工藝,開發廢舊報紙高附加值利用的全新途徑。 基本思路:將廢舊報紙通過打漿、干燥制成纖維,并對回收纖維進行表面活化處理后與聚乳酸混合造粒,最后通過模壓成型工藝制備廢舊報紙回收纖維/聚乳酸生物可降解復合材料。檢測材料力學性能,優化制備工藝。 創新點:在國內首創將廢舊報紙通過打漿、干燥并與可降解塑料混合造粒、模壓成型等的工藝制備可廣泛應用于汽車內飾件、電器外殼、室內裝飾材料等綠色復合材料,開發廢舊報紙高附加值利用的全新途徑,實現復合材料低碳環保加工。 關鍵技術: 1、廢舊報紙回收纖維表面活化改性技術; 2、復合材料模壓成型加工技術。 主要技術指標:開發可降解復合材料的靜曲強度達到70.1MPa;24小時吸水厚度膨脹率在5%以下;在可控堆肥降解條件下降解率達100%;廢舊報紙回收纖維利用率達到95%。

科學性、先進性

本作品是利用廢舊報紙回收纖維作為增強材料,聚乳酸為基體通過一定的成型工藝研制廢舊報紙回收纖維/聚乳酸生物可降解復合材料,通過對回收纖維處理改性,研究廢舊報紙回收纖維與聚乳酸界面相容性以及改性劑對復合材料性能的影響。 因廢舊報紙回收植物纖維上含有很多羥基,使植物纖維具有很強的吸水性和極性,植物纖維/聚乳酸塑料基材間界面相容性差,微觀上呈非均勻體系,兩相存在十分清晰的界面,粘結力差。當復合材料受到外部應力時,聚乳酸塑料上受到的應力不易傳遞到植物纖維上,導致植物纖維與塑料間的缺陷逐漸擴大,植物纖維易從復合材料中分離出,吸濕而使復合材料膨脹,從而使得復合材料的力學性能和尺寸的穩定性下降。因此,要采用一定的物理化學方法對廢舊報紙回收的植物纖維表面進行活化改性處理,以改性后的廢舊報紙回收植物纖維作為增強材料,改善纖維與聚乳酸的界面結合情況,增加力學性能和尺寸穩定性。 該作品的發明具有“變廢為寶”的突出特點,體現了廢棄物高品位回收以及復合材料低碳、環保加工利用的優點,研究技術在國內屬領先水平。

獲獎情況及鑒定結果

發表論文: 1.“Study on Old Newspaper Recycling Fiber-reinforced PLA Composites”, Advanced Materials Research Vols. 183-185 (2011) pp 2227-2231(EI收錄); 2.“Study on Properties of Recycled Fiber from Waste Newspaper/PLA Composites”,Advanced Materials Research(已接收)。

作品所處階段

實驗室階段

技術轉讓方式

作品可展示的形式

圖片+樣品

使用說明,技術特點和優勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測

該發明作品充分利用了日常生活中的廢舊報紙,提高了廢舊報紙的回收品位,而且制造和使用過程不會對環境造成任何污染。該作品的靜曲強度達到70.1MPa,24小時吸水厚度膨脹率在5%以下,在可控堆肥降解條件下降解率可達100%,廢舊報紙回收纖維利用率達到95%,與其它塑料制品相比具有顯著地價格優勢和環保優勢。 由于發明的作品具有優良的性能,因此它可以替代其他塑料制品廣泛應用于汽車內飾件及各種電器外殼,也可用于高強度、防潮地板及其他裝飾材料的制造,具有廣闊的市場前景。 目前,塑料制品原材料主要依靠石油資源,隨著石油價格的不斷攀升,塑料制品的價格會越來越高。該作品加工利用廢舊報紙和聚乳酸為主要原料,廢舊報紙是日常生活的廢棄物,聚乳酸是由玉米淀粉通過一定的工藝加工而成,具有明顯的材料優勢。而且該作品的加工和使用過程比較環保,具有廣闊的市場前景。將該作品制備技術用于環保型材料的加工生產,可以取得明顯的經濟效益。

同類課題研究水平概述

隨著環境惡化、資源缺乏等問題的日益突出,廢棄物對環境的污染以及所造成的資源浪費也是我國當前亟待解決的重要課題,尤其是美國、歐洲、日本等各國對此已經進行了多年的研究,取得了顯著的研究成果并產生了巨大的經濟效益。眾所周知,日本非常重視環境保護和資源的再生利用。在日本眾多的研究機構、企業對木質基復合材料進行了大規模的研究和開發,特別是以日本山口大學為代表的研究機構,利用木材、竹材、各種生態固體廢棄物如廢家具、廢地板、廢建筑物模板等木質基材料和草本植物如麻纖維、甘蔗渣等,作為增強材料和填充材料,制備了性能優良、用途廣泛的可自然降解的綠色復合材料,并獲得了相關專利。該材料與目前廣泛使用各種人造板相比,尺寸穩定性、耐腐蝕性和力學強度等性能增強20%-40%,原料利用率高達80%以上,用后廢棄掩埋土中,半年內可實現全降解,是一種環境友好材料。 目前我國在植物纖維基復合材料研究方面還處于起步階段,主要使用的酚醛樹脂、脲醛樹脂等膠黏劑均為能釋放游離甲醛且不能實現全降解的樹脂,嚴重制約了我國木材工業特別是木質基復合材料產業的健康發展。當前我國對生態固體廢棄物處理主要以焚燒、填埋等單一方式,這樣不僅不能實現資源的循環利用,而且會帶來二次污染等新的環境問題。因此,亟需引進全降解環保木質基復合材料制造技術,力圖改善我國在此方面的落后局面,促進生態固體廢棄物循環再利用。 以構筑資源節約型、環境友好型、可持續發展為目的,日本在保護環境和可再生資源循環利用方面的研究處于世界領先地位。在膠黏劑樹脂方面,日本率先實現Landy和Lacea等聚乳酸型可自然降解樹脂的工業生產,該樹脂耐水、耐油,無甲醛釋放,其性能遠遠超過目前木材工業大量應用的脲醛樹脂、酚醛樹脂等膠黏劑。該樹脂除了在人造板上的應用之外,還可以根據各種成型技術的特點,應用開發出不同性能和多種用途的全降解綠色復合材料。該材料與普通木質基復合材料相比,環境友好性、尺寸穩定性、耐候性、力學強度等性能顯著增強,適于大規模生產并可用于如航空航天、汽車工業等各種高端產業。 如何更有效的利用植物纖維基復合材料,制造出高附加值、性能優良且用后可自然降解綠色復合材料,這是事關我國植物基復合材料產業能否健康發展的關鍵。然而,我國在此方面的研究還處于起步階段,尤其生態固體廢棄物對環境的污染以及所造成的資源浪費問題更是嚴重。
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