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·1550· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

试；使用 X 射线衍射仪表征样品的晶体结构；使用 如图 1 可见，在不同时间（2、3、4、5 h）条
红外光谱仪对所制样品表面结构进行表征分析，测 件下，废旧涤棉混纺织物水解回收产物的得率随温
试条件为 KBr 压片法，恒温 20 ℃；实验中液相产 度变化的趋势一致。如图 1a 所示，在 110~170 ℃的
物表征采用高效液相色谱（HPLC）进行分析，水为 水热温度区间内，废旧涤棉混纺织物中的棉纤维水
流动相，流速 1.2 mL/min，柱温 50 ℃，进样量 10 mL； 解产物纤维素粉末得率随温度的升高先增加后降
采用电子单纱强力机测试纱线强力，拉伸速度 低，而生成的葡萄糖的质量分数，随温度的升高则
50 mm/min，夹持距离 100 mm；使用 721 型可见光 呈现线性增大的趋势（图 1b）。大量研究表明高温
分光光度计测量葡萄糖的浓度；利用数显白度仪表 高压的水热效应可破坏棉纤维的晶体结构，使纤维
征样品白度 [13] 。 素链锻发生裂解 [16] 。因此，棉纤维在 110~170 ℃的
弱酸性水溶液中难以保持为纤维状，大部分水解或
2 结果与讨论 裂解为固态粉末状的纤维素，若继续提高反应条件，

棉纤维则进一步水解为可溶于水的葡萄糖等物质 [17] ，
2.1 水热温度对分离效果的影响
使水解产物得率降低。另外，在水热温度不超过
考察了水热温度对纤维素粉末得率（Y）、涤纶
150 ℃时，废旧涤棉混纺织物中涤纶的回收率均可
回收率（R）及葡萄糖质量分数（以水解液总质量为
达 90%以上（图 1c）。涤纶大分子中的酯键断裂活
基准，下同）的影响，结果见图 1。 化能较高，在水热温度较低时相对稳定，分子链不

易断裂，因而在相同的水热条件下，涤棉混纺织物
中的涤纶较好地保留了原有性能。但随着水热温度
的升高，处于表层的聚酯分子出现热解现象，导致
涤纶回收率有所下降 [18] 。从图 1c 可以看出，涤纶的
回收率均随着温度的升高逐渐降低，但在 110~150 ℃
范围内，下降速率非常缓慢，降幅约为 3%；而当温
度超过 150 ℃后，涤纶回收率迅速锐减至 75%左右。
因而，在水热温度为 150 ℃时，涤棉织物具有良好
的分离效果。
2.2 保温时间对分离效果的影响
反应时间对纤维素粉末得率（Y）、涤纶回收率
（R）及葡萄糖质量分数的影响见图 2。
如图 2，在不同盐酸质量分数（0、0.5%、1%、
1.5%）条件下，废旧涤棉混纺织物水解回收产物的
得率随反应时间的变化趋势基本一致。如图 2a 所
示，棉纤维水解产物固体纤维素粉末得率随反应时
间的延长呈现先增加后降低的趋势，得率在保温时
间 3 h 时达到峰值。适当延长保温时间，可使水中
的氢离子和棉纤维充分接触，提高氢离子攻击纤维
素大分子效率，最终使苷键断裂，棉纤维逐渐水解，
如果继续延长保温时间，纤维素粉末将进一步水解
为低聚糖，导致水解液中的还原糖含量不断增加（图
2b）。研究表明，棉纤维主要发生水解反应，但较低
的水热温度和氢离子浓度难以使棉纤维短时间内彻
底水解，即不会大量生成单糖，此时反应体系中主
要为棉纤维分子链的断裂，形成聚合度不同的纤维
素 [19] 。若继续延长保温时间，棉纤维大量水解形成

a—固体纤维素粉末；b—葡萄糖；c—涤纶纤维 葡萄糖，而葡萄糖极易分解 [20] ，造成棉纤维的水解

图 1 水热温度对涤棉水热产物产率的影响 速率的提高，同时葡萄糖分解形成有机酸 [21] ，也会
Fig. 1 Effects of hydrothermal temperature on the yield of 进一步催化棉纤维的分解。因此，扼制棉纤维大量
hydrolysis products from waste polyester-cotton
blended fabric 水解形成单糖是提高固体纤维素得率的保证。另外，