Преобразование отходов переработки льна в биокомпозиты с добавленной стоимостью

Ма Хуэй, Виджайкумар Гуна, Теджас Раджу, А. Нарасимха Мурти, Нарендра Редди

Industrial Crops and Products (Технические культуры и продукты), Том 195, 2023, 116434

https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2023.116434

АННОТАЦИЯ

Льняные волокна обладают превосходной прочностью и другими свойствами, предпочтительными для текстильных изделий, композитов и других применений. Помимо того, что лен является важной технической культурой, сообщалось о многих исследованиях по использованию льняных волокон, льняных тканей и других изделий на основе льна в качестве армирующих материалов для композитов. При переработке льняных волокон в пряжу образуется значительное (до 25%) количество волокнистых и неволокнистых отходов, которые обычно выбрасываются или используются для малозатратных целей. Текущая отпускная цена чистого льняного волокна составляет от 6,5 до 7 евро / кг по сравнению с 0,16–0,19 евро / кг отходов льна, использованных в этом исследовании, что может сделать композиты очень доступными. 

Чтобы реализовать уникальные свойства льняных волокон, такие как их относительно высокая прочность, и повысить ценность отходов, отходы переработки льна использовались в качестве армирующих материалов для полипропиленовых композитов (ПП). Отходы льна разделяли на волокнистые и неволокнистые (порошкообразные) компоненты и объединяли в различных соотношениях с поли (пропиленом) в качестве матрицы. 

Для улучшения поверхностного взаимодействия и адгезии между армированием и матрицей и улучшения свойств использовался компатибилизатор (малеированный полипропилен) (MAPP). За счет добавления компатибилизатора наблюдалось значительное увеличение прочности и модуля упругости. Было установлено, что оптимальным является содержание компатибилизатора в размере 3%. При этом предел прочности при растяжении составляет 27 МПа, а модуль упругости при растяжении - 1212 МПа. Теплопроводность и шумоизоляционные свойства также показали улучшение с 0,050 до 0,039 Вт / мК и 0,05-0,35, соответственно, после добавления компатибилизатора. 

Композиты лен-ПП обладают свойствами, превосходящими свойства коммерчески доступных древесностружечных плит средней плотности и чистого ПП.

СПРАВКА:

В настоящее время льняные волокна в основном производятся в Канаде, России и европейских странах с годовым производством около 250 000 тонн в 2020 году (https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL/visualize). Общий объем торговли льняными волокнами и льняным полотном составляет около 350 миллионов долларов США в год (https://www.360researchreports.com/global-linen-market-17783452). Высокое соотношение сторон (диаметр волокна 20 мкм и длина 25 мм), прочность и модуль упругости (модуль упругости 52,4 ГПа, прочность на разрыв 976 МПа), аналогичные таковым у стеклянных волокон, делают лен предпочтительным в качестве армирующего материала для композитов.

Полный текст