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    开发新型天然纤维表面处理纺纱技术 解决吸水大问题

      发布时间:2018-03-21 15:41

      众所周知,自然纤维拥有一系列优异性能:可降解、可再生、结实耐用等。与碳纤维和玻璃纤维相比,自然纤维更节能、更轻,并具有更好的声学性能。缺点是自然纤维吸水性较强,这确实削弱了纤维的力学性能。最近,德国弗劳恩霍夫研究所的研究人员与合作者一道开发了一种纺纱和纤维处理技术,能够充分利用自然纤维的优点,获得更广泛的应用。

      一直以来,生物转化都是一个热门话题。但此类话题一般集中在微生物或植物等生物资源的可持续利用方面。未来,该技术将有助于降低对煤、石油、天然气等化石燃料的依赖性,并帮助人类应对全球人口增长和气候变化所带来的各种挑战。

      生物转化几乎能够为所有产业的发展创造机遇、提供选择。由自然纤维增强塑料(NFRP)而知,材料是自然纤维的一个重要应用领域。自然纤维生物可降解、可再生、结实耐用、轻质、 良好的力学特性以及生产过程能量消耗少等优势,在某些领域已经可以成为碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料的替代品。缺点是,自然纤维记忆吸水而损坏,从而失去了本来还不错的力学性能。

      最近,德国弗劳恩霍夫结构稳定性和系统可靠性研究所(LBF)与亚琛工业大学(RWTH)纺织技术研究所(ITA)共同研究了有德国联邦教育和研究部(BMBF)资助的“Bastfix”项目。

      研究者Klein States说:“首先,我们让聚合物单体渗入自然纤维的表面空腔内,随后聚合反应直接在纤维内部发生。”

      该方法主要针对热塑性复合材料而开发,原因在于,融化的热塑性树脂非常粘稠,只能够润湿纤维表面,而无法渗透入纤维内部。热塑性树脂的好处在于,即使在固化之后仍能变形。

      他们在实验中引入了纺纱前粗纱状态的亚麻纤维,随后经过处理成织物表面。这样做的好处在于能够实现为浸没在聚合单体之中。

      采用加捻纱线或者织物纱线不能实现完全的浸渍,这正是ITA所开发的纱线技术的关键之处。在包覆纺丝过程中,亚琛的研究者在长丝辅助下,在平行排列的天然亚麻纤维上进行包覆操作。这样操作的好处在于,纤维不加捻能够进一步提高强度。

      LBF塑料部界面设计的Roland Klein博士表示:“通过将以上两点相结合,自然纤维的物理性能全部发挥了出来。得益于此,NFRP的应用领域得到了进一步拓展,可以被应用于户外高应力部件的制造。”

      通过该项目的研究,Klein及其团队获得了“2017DNFI自然纤维创新奖”,该奖项是2009年联合国自然纤维国际年后由15家织物相关机构联合成立的“Discover Natural Fibers Initiative (DNFI)”设立的。