顆粒在線訊:隨著快速時(shí)尚行業(yè)的發(fā)展,人們衣櫥里面的衣服更新?lián)Q代也愈加頻繁。當(dāng)這些服裝不再光鮮的時(shí)候,它們離開了我們的衣櫥,最終會(huì)走向哪里呢?顯然,我們?cè)谙硎芪锩纼r(jià)廉的漂亮衣服的同時(shí),也給我們的地球造就了越來越多的廢舊織物。而這些廢舊織物在自然界緩慢分解形成的化學(xué)微纖維,隨著生態(tài)系統(tǒng),逐漸進(jìn)入了野生動(dòng)物體內(nèi),對(duì)地球的生態(tài)系統(tǒng)造成了很大的破壞。近幾年已經(jīng)有多篇研究報(bào)道,在深海魚的體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了微纖維。我們隨意丟棄的衣服,已經(jīng)變成微纖維,悄悄的通過食物鏈和水循環(huán),被端上了我們的餐桌,對(duì)我們這一代,以及我們的子孫后代,都造成了不可預(yù)知的危害。
青島大學(xué)曲麗君課題組和英國曼徹斯特大學(xué)劉旭慶課題組聯(lián)合報(bào)道了他們?cè)趶U舊衣服在分子層面再生的研究成果。首先,他們從紡織結(jié)構(gòu)出發(fā),系統(tǒng)的從多個(gè)維度分析了廢舊紡織品的再生利用策略,從織物結(jié)構(gòu),紗線結(jié)構(gòu)到纖維高分子結(jié)構(gòu),建立了一個(gè)系統(tǒng)的廢舊服裝回收利用的研究體系。他們發(fā)現(xiàn),即使通過捐贈(zèng)等方法對(duì)衣服再生利用,可以一定程度延長服裝的使用壽命,但是仍然不可避免最終以廢舊纖維的形式被當(dāng)作垃圾填埋,對(duì)環(huán)境造成破壞。因此,從材料高分子角度的再生是解決廢舊紡織品這一問題的唯一途徑。其次,目前的廢舊服裝高分子層面的再生利用的研究一直受紡織纖維復(fù)雜性所局限。這是由于廢舊紡織品一般都是由天然纖維,例如棉毛等,和化纖,如滌綸和尼龍等混合而成。微米級(jí)的天然纖維和化學(xué)合成纖維混在一起,很難用物理方法進(jìn)行分離,而常規(guī)的化學(xué)溶解(酸堿溶液等)的方法又會(huì)造成環(huán)境的二次污染。因此,本文作者利用了綠色化學(xué)中的離子液體對(duì)織物中的天然纖維溶解的特性,成功對(duì)隨機(jī)的取樣的廢舊衣服的樣品進(jìn)行處理,分離了天然纖維和合成纖維,并進(jìn)行紡絲再生,用綠色化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)了纖維涅槃重生。
作者們用綠色溶劑離子液體溶解了混合的棉纖維和毛纖維,并通過濕法紡絲,優(yōu)化紡絲速度,得到了一種新的混合再生纖維,并且呈現(xiàn)獨(dú)特的表面形貌(如下圖所示)。作者們深入的分析了羊毛角蛋白高分子和纖維素高分子在水中的凝聚成型過程,發(fā)現(xiàn)羊毛角蛋白在復(fù)合再生纖維表面發(fā)生空間構(gòu)型的折疊,自發(fā)形成了納米結(jié)構(gòu)的微球,從而極大的提高了再生纖維的比表面積。理論上講,這種特殊形貌的纖維有利于對(duì)汗水的吸收,作者們進(jìn)行了回潮率的測(cè)試,結(jié)果發(fā)現(xiàn)再生纖維的回潮率達(dá)到了25%,這個(gè)數(shù)值超過了已知的所有的纖維的吸濕性能(羊絨纖維有著最高的公定回潮率,17%)??梢灶A(yù)測(cè),通過本方法再生得到的復(fù)合纖維將呈現(xiàn)優(yōu)異的穿著舒適性。另一方面,對(duì)離子液體無法溶解的化學(xué)纖維進(jìn)行了再生紡絲, 也進(jìn)行了再生的利用。在整個(gè)分子層面的再生過程中,離子液體可以多次回收利用,極大程度的降低了回收成本,為時(shí)尚行業(yè)廢舊紡織品的回收利用提供了一個(gè)行之有效的策略。所回收的纖維在某些方面的性能,超過了原有纖維,實(shí)現(xiàn)了廢舊纖維材料的涅槃重生。
圖 1. 再生聚合物纖維的形態(tài)。a-c) 再生纖維素纖維的 SEM 圖像。d-f) 在濕紡過程中通過 [MMIM][DMP] 以較低的紡絲速度再生的纖維素/羊毛角蛋白 (w/w=1/1) 復(fù)合纖維的 SEM 圖像。g-i) 纖維素/羊毛角蛋白(w/w=1/1)復(fù)合纖維的 SEM 圖像,在濕紡過程中通過 [MMIM][DMP] 在更高的紡絲速度下再生。j) 再生纖維素/羊毛角蛋白復(fù)合纖維形態(tài)的形成示意圖。k) 蒸餾水,和離子液體水溶液的表面張力測(cè)量l) 再生纖維素/羊毛角蛋白復(fù)合纖維的 SAXS 曲線。m) 再生纖維素/羊毛角蛋白復(fù)合纖維的拉曼光譜。n) 自組裝模型,包括羊毛角蛋白的鏈折疊和膠束形成。
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