本發(fā)明涉及吸油材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種吸油材料及其非織造布的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

近些年來，全球經(jīng)濟發(fā)展導致了很多資源的消耗巨大，一些不可再生資源逐漸變得越來也少，甚至有些開始匱乏。隨著科學與社會經(jīng)濟的進步和人們消費水平的提高，人們對可持續(xù)發(fā)展以及現(xiàn)今環(huán)境的保護可以說是日益重視。使用與開發(fā)可持續(xù)、可再生資源以保護我們的生態(tài)環(huán)境成為現(xiàn)在發(fā)展的主要研究方向。

生活中、工業(yè)上以及石油開采過程會產(chǎn)生大量的含油廢水。含油廢水如果不經(jīng)處理就排放會對一系列的生態(tài)環(huán)境造成不可恢復的破壞，例如流入大海河流中導致其中的生物誤食而死亡，對生物鏈造成破壞?；蛴蛯痈艚^空氣使得水體嚴重污染，魚類死亡生物腐敗，水體變臭，破壞大自然的資源。同時隨著河流或海面的擴散，有毒物質(zhì)附著在可以食用的貝類魚類上面，也會對人體造成巨大的損傷。含有廢水的處理主要是采用物理、化學方法進行處理。其中非織造過濾方法是一種具有高效率過濾污水的方法，此方法在操作、過濾效果方面都表現(xiàn)出很突出的一面。

申請人在研究用于處理含油廢水的非織造材料時發(fā)現(xiàn)，目前合成纖維已經(jīng)被做成過濾材料，但合成纖維因用完后不容易降解而易造成環(huán)境污染，同時由于合成纖維原材料的不可再生性造成新的資源浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種吸油材料及其非織造布的制備方法和應(yīng)用，用于克服現(xiàn)有技術(shù)中合成纖維在過濾方面上的應(yīng)用造成的資源浪費和環(huán)境污染的問題。

基于上述目的本發(fā)明提供的一種吸油材料，所述的吸油材料為橫截面呈“π”狀或狀的五節(jié)芒纖維。

一種吸油非織造布，采用包括如下步驟的方法制備而成：

開松、梳理、鋪網(wǎng)：將五節(jié)芒纖維和棉纖維喂入給棉箱，然后采用清梳聯(lián)合機將纖維開松、梳理重復2～3次，形成單層網(wǎng)；將單層網(wǎng)進行鋪網(wǎng)疊加成復合網(wǎng)；

預針刺處理：將復合網(wǎng)在功率10～40v，針刺步進量3～7mm/針，進行預針刺處理；

倒針刺處理：將預針刺處理的復合網(wǎng)在功率10～40v，針刺步進量3～7mm/針，進行倒針刺處理，得吸油非織造布。

可選的，所述五節(jié)芒纖維和棉的質(zhì)量比為1:2～4。

可選的，所述吸油非織造布的厚度為0.2～0.8cm。

可選的，所述吸油非織造布的飽和吸油時間為15min。

一種吸油非織造布的應(yīng)用，所述吸油非織造布應(yīng)用于除油過濾。

從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的一種吸油材料為天然的五節(jié)芒纖維，五節(jié)芒纖維的單纖維結(jié)構(gòu)呈羽絨狀，纖維中空，表面附著蠟質(zhì)，對油具有良好的吸附性能，且其本身植物特性有分布廣，生長快，再生能力強，具有綠色環(huán)保的特性。

本發(fā)明提供的一種吸油非織造布，采用天然的五節(jié)芒纖維和棉纖維混合放入清梳聯(lián)合機內(nèi)，去除雜質(zhì)，開清棉團，使纖維均勻混合，先制備出單層網(wǎng)，再經(jīng)過鋪網(wǎng)復合得到可以進行下一步工序的棉與五節(jié)芒纖維復合網(wǎng)，通過針刺得到針刺非織造布，通過棉纖維作為輔助鋪網(wǎng)成布的輔助纖維，克服了五節(jié)芒纖維成網(wǎng)難的問題，同時通過性能測試顯示：非織布對純油和含水油具有吸附能力、且可重復使用，避免了資源的浪費。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例五節(jié)芒纖維縱向的掃描電鏡圖片；

圖2為本發(fā)明實施例五節(jié)芒纖維橫截面的掃描電鏡圖片；

圖3為本發(fā)明實施例不同混合比的非織造布的吸油能力圖；

圖4為本發(fā)明實施例針刺機不同功率的非織造布的吸油能力圖；

圖5為本發(fā)明實施例不同的針刺步進量的非織造布的吸油能力圖；

圖6為本發(fā)明實施例吸油時間對吸油性的影響圖；

圖7為本發(fā)明實施例非織造布吸油能力與循環(huán)次數(shù)之間的關(guān)系圖。

具體實施方式

為下面通過對實施例的描述，本發(fā)明的具體實施方式如所涉及的制造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準確和深入的理解。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中全部或者部分不足，本發(fā)明提供的一種吸油材料，所述的吸油材料為橫截面呈“π”狀或狀的五節(jié)芒纖維。

同時提供采用五節(jié)芒纖維制備的吸油非織造布及其制備方法。一種吸油非織造布，采用包括如下步驟的方法制備而成：開松、梳理、鋪網(wǎng)：將五節(jié)芒纖維和棉纖維喂入給棉箱，然后采用清梳聯(lián)合機將纖維開松、梳理重復2～3次，形成單層網(wǎng)；將單層網(wǎng)進行鋪網(wǎng)疊加成復合網(wǎng)；

預針刺處理：將復合網(wǎng)在功率10～40v，針刺步進量3～7mm/針，進行預針刺處理；

倒針刺處理：將預針刺處理的復合網(wǎng)在功率10～40v，針刺步進量3～7mm/針，進行倒針刺處理，得吸油非織造布。

五節(jié)芒纖維的單纖維結(jié)構(gòu)呈羽絨狀，纖維中空，表面附著蠟質(zhì)，對油具有良好的吸附性能，且其本身植物特性有分布廣，生長快，再生能力強，具有綠色環(huán)保的特性。采用天然的五節(jié)芒纖維和棉纖維混合放入清梳聯(lián)合機內(nèi)，去除雜質(zhì)，開清棉團，使纖維均勻混合，先制備出單層網(wǎng)，再經(jīng)過鋪網(wǎng)復合得到可以進行下一步工序的棉與五節(jié)芒纖維復合網(wǎng)，通過針刺得到針刺非織造布，通過棉纖維作為輔助鋪網(wǎng)成布的輔助纖維，克服了五節(jié)芒纖維成網(wǎng)難的問題，同時通過性能測試顯示：非織布對純油和含水油具有吸附能力、且可重復使用，避免了資源的浪費。

具體的，本發(fā)明實施例提供的一種吸油材料為橫截面呈“π”狀或狀的五節(jié)芒纖維，五節(jié)芒纖維來源于安徽蕪湖江邊采摘的五節(jié)芒植物，手動剝?nèi)〉奈骞?jié)芒纖維，并通過掃面電鏡對五節(jié)芒纖維的縱向和橫截面進行形貌觀察，如圖1和圖2所示。由于纖維十分柔軟易變形，所以在試驗中會造成纖維截面擠壓變形或者受損，與實際截面形狀可能會有些差異。結(jié)合電鏡照片中觀察到的纖維縱向形態(tài)與橫截面形態(tài)可以推斷出五節(jié)芒纖維的截面為“π”狀或狀。這種類型的多頁型結(jié)構(gòu)擴展了纖維的外表面，使得纖維具有更多的接觸面積，而五節(jié)芒纖維也是因為這種結(jié)構(gòu)才具有很大的儲存空間，使五節(jié)芒纖維具有對油良好的吸附能力。

五節(jié)芒纖維的蠟質(zhì)含量測定：將測過含水率的五節(jié)芒纖維和對比組試樣，分別放入索氏抽提器內(nèi)，試樣高度低于溢流口10～15mm。添加150ml苯和乙醇(苯：乙醇＝2:l)溶液，在80℃進行提取，使回流速度為4～6次/h。從提取液開始滴落起計時，提取3h后取出，至氣味散盡后放入干燥箱內(nèi)，在105℃條件下烘至前后質(zhì)量變化小于0.05％，取出迅速放于干燥器中冷卻30min，稱取重量。按下式計算蠟質(zhì)的含量：

式中，w1-脂質(zhì)含量(％)；m0-未處理干燥五節(jié)芒的重量(g)；m1-表面皿的重量(g)；m2-纖維和表面皿總體的重量(g)。測試結(jié)果如表1所示。

表1各種纖維的蠟質(zhì)含量

經(jīng)試驗測得五節(jié)芒纖維蠟質(zhì)平均含量為3.41％，與木棉、棉和亞麻相比，五節(jié)芒的蠟質(zhì)含量相對較高。由結(jié)果可知，五節(jié)芒纖維的蠟質(zhì)含量高，這種高蠟質(zhì)含量使纖維具有良好的吸油性能。纖維表面的蠟質(zhì)會使纖維柔軟、光滑、摩擦系數(shù)小。

五節(jié)芒單纖維動態(tài)接觸角測試：將待測纖維粘在一根帶有粘性的試樣吊具上，接著將吊具插入oca15ec光學接觸角測試儀的樣品室頂部的嵌入管道內(nèi)，管道里面有微型天平。接著將裝有測量液體的燒杯移防到試樣正下方，不與纖維接觸。前進時根據(jù)待測纖維在進入液體又離開前后的質(zhì)量或者受力變化計算出纖維與液體的前進角，后退時，根據(jù)待測纖維在進入液體前后的質(zhì)量或者受力變化得出纖維與液體的后退角。

參數(shù)設(shè)置：前進速度為0.20mm/s，后退速度為0.20mm/s，儀器測量精度為0.20mg，樣片浸入深度為5mm。測試結(jié)果如表2所示。

表2五節(jié)芒纖維與兩種液體的接觸角

由表2可以看出五節(jié)芒纖維與水的接觸角大概從99°到111°，平均值為105.77°，平均值大于100°，而與大豆油的接觸角平均值達到了77°左右，通過接觸角定義可知接觸角度數(shù)等于90°作為潤濕與否的界限，由此可知五節(jié)芒單纖維與水不濕潤，與大豆油濕潤，即可以推斷出具有拒水親油的特性。

具體的，本發(fā)明實施例提供的一種吸油非織造布，采用包括如下步驟的方法制備而成：

開松、梳理、鋪網(wǎng)：由于購買的原料和采摘的五節(jié)芒纖維原料雜亂無章，雜質(zhì)也很多，所以要對原料先進行開松，梳理。先打開總電源開關(guān)，開啟控制電源旋鈕，錫林啟動，道夫慢速，開棉啟動，手工將棉與五節(jié)芒纖維喂入給棉箱，經(jīng)清梳聯(lián)合機將纖維開松、梳理重復三次后，最后形成一層單層的網(wǎng)。收集好這些網(wǎng)，鋪網(wǎng)機的作用是將前面機器制備出的薄網(wǎng)經(jīng)過機械加工疊在一起成為厚網(wǎng)，方便下臺機器使用。通過鋪網(wǎng)機將單層網(wǎng)進行鋪網(wǎng)疊加成復合網(wǎng)。

預針刺處理：主要是對高度蓬松、抱合力小的纖網(wǎng)進行針刺。將復合網(wǎng)在功率10～40v，針刺步進量3～7mm/針，進行預針刺處理。

倒針刺處理：經(jīng)過預針刺機的加工，已經(jīng)初步形成非織造布的形態(tài)，但其強力還遠達不到產(chǎn)品設(shè)計要求，因此要經(jīng)過一道倒針刺機針刺工藝，這樣不僅使產(chǎn)品達到設(shè)計的針刺密度，也使得非織造布的兩面更加均勻。將預針刺處理的復合網(wǎng)在功率10～40v，針刺步進量3～7mm/針，進行倒針刺處理，得吸油非織造布。

針刺工藝就是用截面為三角而且旁邊帶有勾刺的針，對纖網(wǎng)進行反復的針刺。當很多的針刺入纖網(wǎng)時，刺針上的鉤子就帶住纖網(wǎng)表層和里層的一些纖維隨刺針穿過纖網(wǎng)層，使纖維在其上下的運動中相互糾纏，同時由于摩擦力的作用和纖維的上下位移對纖網(wǎng)產(chǎn)生一定的擠壓，使纖網(wǎng)受到壓縮。刺針刺入一定深度后回升，此時因鉤刺是順向，纖維脫離鉤刺以近乎垂直的狀態(tài)留在纖網(wǎng)內(nèi)，猶如許多的纖維束“銷釘”釘入纖網(wǎng)，使已經(jīng)壓縮的纖網(wǎng)不會再恢復原狀，制成具有一定厚度、一定強度的針刺非織造材料。

本發(fā)明將將非織造布厚度定量為0.5cm，非織造布質(zhì)量定量為2g，制備出的試樣如表3所示。

表3試樣數(shù)據(jù)

非織造布對油的吸附測試：

(1)對純油試驗過程：將70g大豆油倒入1000ml的燒杯中，將制備好的2g非織造布輕輕放于油的表面，15min后取出，靜置5min后稱重。

(2)對含水油試驗過程：在1000ml燒杯中加入200ml的水，然后再將50g大豆油倒入燒杯中，用玻璃棒攪拌5min，使油和水均勻混合。稱取2g非織造布放入燒杯中，15min后取出，靜置5min后稱重。通過吸油前后試樣質(zhì)量之差計算出纖維的吸水吸油總量，然后將該非織造布移入100ml的量筒中，加入50ml正己烷，輕輕搖晃量筒使其充分浸入。隨即將量筒靜置30min，使試樣中油水相分離，油相會與正己烷相溶，水相則會下沉至量筒底部，讀取量筒下部水層的體積作為試樣的吸水量，再將吸水吸油總量減去吸水總量則是該非織造布的吸油總量。測試結(jié)果如圖3～7所示。

非織造布的吸油能力由下式得到：

其中q表示材料的吸油能力，單位為g油/g吸油材料，即每2g材料所能吸收的油的質(zhì)量，st表示吸油后試樣總重，單位g，s0表示吸油材料原始質(zhì)量，單位g。

由圖3可以看出隨著纖維混合比的變化，五節(jié)芒纖維的占比增多，非織造布對純油和含水油的吸油能力也逐漸增加，推斷出五節(jié)芒纖維在非織造布的吸油能力中占了很大的比重?？梢酝ㄟ^對五節(jié)芒纖維含量的控制從而控制制備出的非織造布的吸油能力。而且在棉纖維/五節(jié)芒纖維為1/2時吸油能力達到了30，而且上升的趨勢也變得緩和。由于五節(jié)芒纖維是短纖維不易成網(wǎng)，所以不能使用過多比例的五節(jié)芒纖維制備成非織造布，而1:2這個比例則是成網(wǎng)的最低要求。這表明了這種纖維混合比而制備出的非織造布吸油能力最佳。

由圖4可以看出隨著針刺機的針刺功率的增加吸油能力并未有很大的變化，甚至趨于平穩(wěn)。說明吸油速率與針刺機的針刺功率并無很大的關(guān)系。

由圖5可以知道隨著步進量的增大，非織造布的吸油能力逐漸減小，這是因為步進量是指針刺機每針刺一個循環(huán)，非織造纖網(wǎng)所前進的距離，雖然步進量的改變十分微小，但是由于針刺功率的穩(wěn)定，步進量越大會使針刺的充分程度發(fā)生改變，所以大的步進量制備的非織造布吸油能力小于較小的步進量制備的非織造布。

將非織造布試樣3放入裝有50g大豆油的燒杯中，在5、10、15、20、25、30min時將試樣取出，靜置5min后稱重。測試結(jié)果如圖6所示，隨著時間的延長，五節(jié)芒/棉非織布的吸油量逐漸增加，在0～15min范圍內(nèi)吸油量持續(xù)增加，在15min以后增加基本趨于平緩，由于試樣在15min后吸附大豆油的質(zhì)量沒有變化，則它在15min時吸油達到飽和。

在1000ml燒杯中倒入足量的大豆油，將試樣3放入燒杯中，輕輕鋪在油的表面上。15min后取出，靜置5min后稱重，得出試樣吸油總量。再將吸油后的非織造布在2.5kpa壓強下壓5min后再次稱重，以確定殘留在纖維內(nèi)部的油的質(zhì)量。將經(jīng)壓后的非織造布再放入裝有大豆油的燒杯內(nèi)進行試驗，按此方法重復五次。測試結(jié)果如圖7所示，吸油能力隨著循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸變小，這是因為非織造布的重復吸油使大量油劑在纖維表面聚集導致纖維表面積減小，使得非織造布內(nèi)部的纖維沒有足夠的空隙容納更多的油，從而使得非織造布的吸油能力減弱。但是經(jīng)過5次的重復測試非織造布的吸油能力依然在8、9g左右，吸油能力還是高的現(xiàn)有技術(shù)中的4～6g。而且吸收大豆油后的非織造布可直接作燃燒處理且由于是天然纖維制備而成，并不會造成二次污染。

探究五節(jié)芒纖維/棉非織造布對機油與其它油類物質(zhì)的吸附能力，發(fā)展它的其他清理用布，發(fā)展作為日常生活廚房用布，針對含水油污進行處理。也可以對五節(jié)芒莖稈纖維進行剝?nèi)?，探究它的特殊性能，為將來的綠色環(huán)保的社會課題做出貢獻。此外五節(jié)芒纖維與棉混合制備的非織造布進行過濾方面的研究，同樣有寬廣的應(yīng)用前景。

所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：以上任何實施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權(quán)利要求)被限于這些例子；在本發(fā)明的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術(shù)特征之間也可以進行組合，步驟可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細節(jié)中提供。

本發(fā)明的實施例旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求的寬泛范圍之內(nèi)的所有這樣的替換、修改和變型。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何省略、修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

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