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非织造材料的加工及应用进展栏目——可降解非织造材料在土木工程领域的应用(二)
发布者:产业用及无纺布展 | 发布日期:2021/6/8 16:16:12


  在可降解非织造土工复合材料的设计中,最重要的一点是兼顾材料的可用性和成本效益。对于此类材料的可用性,近年来研究者的观点发生了巨大的转变,从单纯地开发可降解非织造材料在土木工程领域可能存在的应用场合,转变为将可降解材料通过非织造工艺加工成适用于各个土木工程应用中。


  
  可降解非织造膜
  

  PLA在可降解膜材料中的应用比较成熟,可以做成地膜、土工膜等。地膜可以有效地保温、保湿、保墒,还能加快作物的生长并在一定程度上抑制杂草生长。但是一直以来,传统地膜的“副作用”让人诟病,比如难降解、白色污染、土壤中残留多等。近年来出现一些可降解地膜。例如日本钟纺合成化学公司与吴羽化学公司开发了PLA纺粘布,可用于水过滤、土木工程与建筑等方面。周丹丹用PLA纤维作为沙障材料在沙区使用,集流输沙效果明显,在风力治沙领域潜力很大。沙障设置一年半以后,材料平均分子量有所下降。缪宏超以稻草秸秆/废蚕丝为原料,添加适当助剂或辅料,利用湿法成网技术制成的地膜,30天后发生降解,各项使用性能与塑料地膜相当,显示了较好的可降解性。


  
  HAI等用竹纤维、PLA和碳酸二甲酯 3 种可再生材料制成可生物降解的非织造复合膜支架。该支架具有多孔结构,抗拉强度可以维持在32.7 ~ 73.3 MPa,与常规材料相当,其中竹材含量的增加不仅能够提高机械稳定性、渗透性,还能够降低膨胀性,在水中的渗透系数高达(1 068±32)L/(m2·h·bar)。这种生物膜能在19种有机溶剂中保持长期的化学稳定性,尤其是在一些绿色极性非质子溶剂,如环芳烃、2-甲基四氢呋喃、γ-缬内酯和碳酸丙烯酯中2 周内能够维持稳定的过滤性能。这种竹纤维/PLA膜支架能够解决石油基聚合物材料不可降解等问题,成为一种替代传统膜背衬材料的可持续方案。
  
  可降解非织造土工布
  

  GHOST等利用沥青处理黄麻后加工成非织造布,实验结果表明,该非织造布的耐久性和其他性能明显优于未经处理的黄麻非织造布。温颖利用亚麻、大麻制备的抑草土工布阻光率为96.5% ~ 99.5%,远高于商用聚丙烯材料,可实现杂草抑制,其机械性能虽不及商用聚丙烯和木质纤维材料,但通过进一步改进制作工艺,增加其机械性能,仍具有杂草抑制的潜力。方远远采用吸水树脂包覆PLA针刺布制成条带状沙漠治理材料,实验组植株密度高达958柱/m2,且根系较深,空白组草籽未发芽。山东省纺织科学研究院将黄麻纤维针刺非织造布与黄麻网布进行复合,开发出一种复合植生材料。王中珍等利用麻纤维/粘胶纤维制备的可降解针刺复合材料,不仅具有良好的保水、保湿、通气能力,还能起到隔离防护作用,满足护坡固土植生材料的要求。


  
  JAN等用羊毛针刺布、再生纤维缝编非织造布、钢丝绳做成绳索,用于深排水沟护岸和黏土地基浅边沟加固。将土工布铺设在地面上,观察其在一个植被季节的表现。在暴雨期间,蜿蜒排列的绳索形成了一个微型水坝系统,减缓了水流在沟岸表面以及沿沟的流动。安装在沟岸上的土工织物消除了侵蚀性河道的形成,并防止河岸边坡滑动。土工织物吸收水分,从而确保沿沟渠流动的水保持不变,同时增强了土壤的持水能力,保护草籽不被冲走,并促进保护性植被的生长。羊毛针刺布、再生纤维缝编非织造布、钢丝绳具备梯度降解能力,土工布至少能维持一个植被季节。MOHAMMAD等研究了NaOH处理对红麻土工布拉伸强度的影响,发现6%的氢氧化钠处理能够显著提高红麻编织土工布的拉伸强度,经过处理的红麻土工布的拉伸强度高于未经处理的红麻土工布。
  
  可降解复合排水板
  

  JEONA等采用针刺工艺制备了可生物降解的预制垂直排水管(PVD),可生物降解的PVD比普通PVD具有更低的水力性能。在耐化学品和生物降解方面,可生物降解的PVD比普通的PVD好,可作为理想的土工合成材料,用于边坡排水和垃圾填埋场土工膜的保护。鲁伟涛等以聚丁二酸丁二醇-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)纺粘非织造布作为土工排水板滤膜,研究其在不同条件下的降解性能,结果表明降解前后PBST纺粘非织造滤膜的表面形态发生明显变化,降解前表面光滑、无斑点,降解后表面变得凹凸不平,甚至出现边缘破碎及孔洞等现象。THANH等研究了最常见的NPVD类型之一的预制垂直排水管的结构、抗张强度、排水能力等基本特征,这些由黄麻纤维、椰壳纤维和稻草等农产品制成的排水管,具有可生物降解性,对环境无毒无害。