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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 廢舊報(bào)紙回收纖維/聚乳酸生物可降解復(fù)合新材料的研制
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 日常生活中會產(chǎn)生大量的廢舊報(bào)紙，如不采取相關(guān)的回收措施，不僅造成環(huán)境污染，還會造成資源的浪費(fèi)。本作品是利用日常生活中產(chǎn)生的廢舊報(bào)紙通過回收纖維作為增強(qiáng)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(fù)合材料。該復(fù)合材料可廣泛應(yīng)用于各類電器外殼、汽車內(nèi)飾件、室內(nèi)裝飾等材料，材料廢棄后可以在自然環(huán)境中完全降解為二氧化碳和水，不會對生態(tài)環(huán)境造成任何污染，是一種綠色復(fù)合材料。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品是利用日常生活中產(chǎn)生的廢舊報(bào)紙通過回收纖維作為增強(qiáng)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(fù)合材料。研發(fā)的產(chǎn)品靜曲強(qiáng)度達(dá)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(dá)100%，廢舊報(bào)紙回收纖維利用率達(dá)到95％，可廣泛應(yīng)用于各類電器外殼、汽車內(nèi)飾件、室內(nèi)裝飾等材料，材料廢棄后可以在自然環(huán)境中完全降解為二氧化碳和水，不會對生態(tài)環(huán)境造成任何污染。 該作品的發(fā)明具有“變廢為寶”的突出特點(diǎn)，體現(xiàn)了廢棄物高品位回收以及復(fù)合材料低碳、環(huán)保加工利用的優(yōu)點(diǎn)，研究技術(shù)在國內(nèi)屬領(lǐng)先水平。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 發(fā)明目的：利用日常生活中產(chǎn)生的廢舊報(bào)紙中比強(qiáng)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(yīng)用于汽車內(nèi)飾件、電器外殼、室內(nèi)裝飾材料等綠色復(fù)合材料，研究廢舊報(bào)紙回收纖維／聚乳酸生物可降解復(fù)合材料制備優(yōu)化工藝，開發(fā)廢舊報(bào)紙高附加值利用的全新途徑。 基本思路：將廢舊報(bào)紙通過打漿、干燥制成纖維，并對回收纖維進(jìn)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(bào)紙回收纖維／聚乳酸生物可降解復(fù)合材料。檢測材料力學(xué)性能，優(yōu)化制備工藝。 創(chuàng)新點(diǎn)：在國內(nèi)首創(chuàng)將廢舊報(bào)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(yīng)用于汽車內(nèi)飾件、電器外殼、室內(nèi)裝飾材料等綠色復(fù)合材料，開發(fā)廢舊報(bào)紙高附加值利用的全新途徑，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料低碳環(huán)保加工。 關(guān)鍵技術(shù)： 1、廢舊報(bào)紙回收纖維表面活化改性技術(shù)； 2、復(fù)合材料模壓成型加工技術(shù)。 主要技術(shù)指標(biāo)：開發(fā)可降解復(fù)合材料的靜曲強(qiáng)度達(dá)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(dá)100%；廢舊報(bào)紙回收纖維利用率達(dá)到95％。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品是利用廢舊報(bào)紙回收纖維作為增強(qiáng)材料，聚乳酸為基體通過一定的成型工藝研制廢舊報(bào)紙回收纖維／聚乳酸生物可降解復(fù)合材料，通過對回收纖維處理改性，研究廢舊報(bào)紙回收纖維與聚乳酸界面相容性以及改性劑對復(fù)合材料性能的影響。 因廢舊報(bào)紙回收植物纖維上含有很多羥基，使植物纖維具有很強(qiáng)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(jié)力差。當(dāng)復(fù)合材料受到外部應(yīng)力時，聚乳酸塑料上受到的應(yīng)力不易傳遞到植物纖維上，導(dǎo)致植物纖維與塑料間的缺陷逐漸擴(kuò)大，植物纖維易從復(fù)合材料中分離出，吸濕而使復(fù)合材料膨脹，從而使得復(fù)合材料的力學(xué)性能和尺寸的穩(wěn)定性下降。因此，要采用一定的物理化學(xué)方法對廢舊報(bào)紙回收的植物纖維表面進(jìn)行活化改性處理，以改性后的廢舊報(bào)紙回收植物纖維作為增強(qiáng)材料，改善纖維與聚乳酸的界面結(jié)合情況，增加力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性。 該作品的發(fā)明具有“變廢為寶”的突出特點(diǎn)，體現(xiàn)了廢棄物高品位回收以及復(fù)合材料低碳、環(huán)保加工利用的優(yōu)點(diǎn)，研究技術(shù)在國內(nèi)屬領(lǐng)先水平。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 發(fā)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(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 圖片+樣品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 該發(fā)明作品充分利用了日常生活中的廢舊報(bào)紙，提高了廢舊報(bào)紙的回收品位，而且制造和使用過程不會對環(huán)境造成任何污染。該作品的靜曲強(qiáng)度達(dá)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(dá)100%，廢舊報(bào)紙回收纖維利用率達(dá)到95％，與其它塑料制品相比具有顯著地價格優(yōu)勢和環(huán)保優(yōu)勢。 由于發(fā)明的作品具有優(yōu)良的性能，因此它可以替代其他塑料制品廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)飾件及各種電器外殼，也可用于高強(qiáng)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(bào)紙和聚乳酸為主要原料，廢舊報(bào)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(yōu)勢。而且該作品的加工和使用過程比較環(huán)保，具有廣闊的市場前景。將該作品制備技術(shù)用于環(huán)保型材料的加工生產(chǎn)，可以取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 隨著環(huán)境惡化、資源缺乏等問題的日益突出，廢棄物對環(huán)境的污染以及所造成的資源浪費(fèi)也是我國當(dāng)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(jīng)進(jìn)行了多年的研究，取得了顯著的研究成果并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。眾所周知，日本非常重視環(huán)境保護(hù)和資源的再生利用。在日本眾多的研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)對木質(zhì)基復(fù)合材料進(jìn)行了大規(guī)模的研究和開發(fā)，特別是以日本山口大學(xué)為代表的研究機(jī)構(gòu)，利用木材、竹材、各種生態(tài)固體廢棄物如廢家具、廢地板、廢建筑物模板等木質(zhì)基材料和草本植物如麻纖維、甘蔗渣等，作為增強(qiáng)材料和填充材料，制備了性能優(yōu)良、用途廣泛的可自然降解的綠色復(fù)合材料，并獲得了相關(guān)專利。該材料與目前廣泛使用各種人造板相比，尺寸穩(wěn)定性、耐腐蝕性和力學(xué)強(qiáng)度等性能增強(qiáng)20%-40%，原料利用率高達(dá)80%以上，用后廢棄掩埋土中，半年內(nèi)可實(shí)現(xiàn)全降解，是一種環(huán)境友好材料。 目前我國在植物纖維基復(fù)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(shí)現(xiàn)全降解的樹脂，嚴(yán)重制約了我國木材工業(yè)特別是木質(zhì)基復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。當(dāng)前我國對生態(tài)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(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，而且會帶來二次污染等新的環(huán)境問題。因此，亟需引進(jìn)全降解環(huán)保木質(zhì)基復(fù)合材料制造技術(shù)，力圖改善我國在此方面的落后局面，促進(jìn)生態(tài)固體廢棄物循環(huán)再利用。 以構(gòu)筑資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、可持續(xù)發(fā)展為目的，日本在保護(hù)環(huán)境和可再生資源循環(huán)利用方面的研究處于世界領(lǐng)先地位。在膠黏劑樹脂方面，日本率先實(shí)現(xiàn)Landy和Lacea等聚乳酸型可自然降解樹脂的工業(yè)生產(chǎn)，該樹脂耐水、耐油，無甲醛釋放，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前木材工業(yè)大量應(yīng)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(yīng)用之外，還可以根據(jù)各種成型技術(shù)的特點(diǎn)，應(yīng)用開發(fā)出不同性能和多種用途的全降解綠色復(fù)合材料。該材料與普通木質(zhì)基復(fù)合材料相比，環(huán)境友好性、尺寸穩(wěn)定性、耐候性、力學(xué)強(qiáng)度等性能顯著增強(qiáng)，適于大規(guī)模生產(chǎn)并可用于如航空航天、汽車工業(yè)等各種高端產(chǎn)業(yè)。 如何更有效的利用植物纖維基復(fù)合材料，制造出高附加值、性能優(yōu)良且用后可自然降解綠色復(fù)合材料，這是事關(guān)我國植物基復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)能否健康發(fā)展的關(guān)鍵。然而，我國在此方面的研究還處于起步階段，尤其生態(tài)固體廢棄物對環(huán)境的污染以及所造成的資源浪費(fèi)問題更是嚴(yán)重。
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