《Polymer Degradation and Stability》：High-Value Upcycling of Waste Ceramics and Textile Fabrics via Wet-Laid Processing: Sustainable Composite Felts for Advanced Thermal and Flame Protection
编辑推荐：
摘要日益增多的纺织废弃物在填埋和焚烧处理时，会造成严重的环境污染和巨大的碳足迹，而现有的物理回收、化学回收和能量回收等策略会产生资源浪费以及二次固体和气体污染物，无法满足可持续发展要求。针对这一挑战，提出了一种简便且低成本的水刺无纺布技术，通过将陶瓷纤维废弃物与纺织纤维废弃物
摘要
日益增多的纺织废弃物在填埋和焚烧处理时，会造成严重的环境污染和巨大的碳足迹，而现有的物理回收、化学回收和能量回收等策略会产生资源浪费以及二次固体和气体污染物，无法满足可持续发展要求。针对这一挑战，提出了一种简便且低成本的水刺无纺布技术，通过将陶瓷纤维废弃物与纺织纤维废弃物进行均匀混合回收，制备出三维防火陶瓷基复合毡。所得复合材料表现出优异的阻燃性和隔热性，获得了UL-94 V-0等级评定，导热系数低至0.039 W/(m·K)，燃烧过程中无显著有毒气体释放。对燃烧残留物和热解挥发物的深入分析表明，不存在潜在的火焰相关危害，其优异的阻燃性能归因于致密的炭层和不燃气体，通过气体稀释和致密炭层包覆的协同机制阻止了热量和氧气的扩散，抑制了火焰蔓延。本研究有效地将不可降解纺织废弃物的回收难题转化为高性能热防护应用的潜力材料，为纺织废弃物的高值化利用提供了一种绿色可持续的策略。
引言
据估计，2024年至2026年全球每年纺织废弃物产生量在9200万至1.35亿吨之间[1]。仅中国2025年纺织废弃物产生量就超过2300万吨，年均增长率约为2%-3%[[2], [3], [4]]。废弃纺织品主要由后消费废弃物组成，目前废弃纺织品包括65%的服装、25%的家纺产品和10%的工业用纺织品，其中大部分是不可降解的[[5], [6], [7]]。尽管纺织品产量持续增长，但中国或其他发达国家的纺织废弃物回收率仅为25%左右[8,9]。其余不可降解的纺织废弃物大多通过填埋或焚烧发电的方式进行处置[10]，这会释放二次污染，如固体废物堆积、游离微塑料和有害气体。因此，成功解决不可降解纺织废弃物的回收问题，即使仅回收1%，也能大大减轻环境压力，降低对石油等不可再生资源的依赖，并符合绿色发展策略。
目前，纺织废弃物主要通过物理法（机械法、熔融法、溶解法）、化学法和能量法进行开环和闭环回收[[11], [12], [13], [14]]。机械处理可实现纺织废弃物的分拣、清洗、粉碎和开松，将其制成回收纤维用作填充物或复合材料增强体，具有成本低、工艺简单的特点，但会造成纤维断裂和性能下降[[15], [16], [17]]。熔融和溶解法在纯化后进行粒化和纺丝，回收材料和应用的可选范围更广，但面临残留试剂导致回收纺织品性能下降等技术挑战[18,19]。化学回收法利用试剂（如对二甲苯二醇、催化剂）通过解聚反应（如醇解、水解）将纺织废弃物转化为单体（如对苯二甲酸），用于工业生产，但其工艺复杂、条件苛刻且容易导致设备腐蚀，使其工业应用的吸引力不足[20,21]。
近期的研究通过高压均质化、化学改性（如TEMPO氧化）或酶法处理，从纺织废弃物中提取小分子单体或制备功能性回收材料，在纺织品、服装和汽车内饰领域实现了部分高值化利用。Wang等人利用水热喷雾技术，从回收的涤纶/氨纶废弃物中制备了仿生光热转换织物，将纺织废弃物转化为功能性复合材料，应用于可持续能源和水处理领域[22]。Fan等人采用NMMO/水体系提取有色纤维素聚合物，并通过湿法纺丝制备回收纤维素纤维，实现了染色棉废弃物的闭环回收[23]。Zhao等人从废弃羊毛中提取角蛋白，通过乙醇改性、拆解和重组制备了高弹性吸油复合无纺布，实现了植物栽培和污染治理的双重功能[24]。尽管这些研究实现了部分高值化回收，但存在纤维性能下降、混合纤维分离困难、能耗高和环境污染严重等问题；高温、强碱和氧化剂等苛刻条件会降低纤维聚合度并产生废液，造成二次污染。
与此相反，本研究采用简便的水刺法技术，通过共分散建立稳定的纤维悬浮体系，回收陶瓷废弃物和纺织纤维制备三维复合材料。系统研究了所制备复合材料的微观形貌特征与其宏观阻燃性能之间的构效关系。同时，评估了其热稳定性、燃烧行为和阻燃耐久性，以评价其防火安全性能和工业适用性。此外，结合XRD和XPS分析，深入阐明了燃烧残留物的晶相组成和化学价态。研究结果清楚地揭示了以气体稀释和致密炭层包覆协同效应为主导的阻燃增强机制。本研究不仅为纺织纤维废弃物的高附加值资源化利用提供了新途径，还获得了具有优异防火性能的升级再造复合材料，在多种防火应用领域具有巨大潜力。
节选
材料
陶瓷纤维废弃物取自生产废料，棉纤维、粘胶纤维和涤纶纤维则从附近的垃圾站收集，并在实验室进行开松和梳理。
陶瓷基复合毡的制备
采用水刺无纺布技术，以陶瓷纤维废弃物、棉纤维、粘胶纤维和涤纶纤维为原料制备陶瓷纤维基复合毡。将陶瓷纤维与纺织纤维废弃物按5:5、6:4、7:3、8:2和9:1的比例混合，并借助分散剂进行分散
复合毡的制备与表征
如图1a所示，首先通过开松和梳理技术将陶瓷纤维和纺织纤维从陶瓷纤维毡和纺织品中分离，随后用于制备相应的混合纤维悬浮液，再通过水刺成型技术凝聚为均匀的陶瓷基复合材料（图1d）。陶瓷纤维与纺织纤维的交织形态类似于复合材料中的薄膜结构，通过纤维间的相互结合而
结论
本研究通过可持续且低成本的水刺无纺布技术，成功将陶瓷纤维废弃物和纺织面料回收为三维防火复合毡。所得复合材料获得UL-94 V-0等级评定，具有快速自熄能力和超过28 cal/cm2的热防护性能（TPP）值，满足消防服标准要求，并在强热辐射条件下表现出优异的隔热性和抗烧蚀性。此外，CCT测试结果证实了低热释放，
CRediT作者贡献声明
惠丹亭：撰写——初稿、方法论、调查研究、数据整理。李云：调查研究、数据整理。张小林：撰写——审阅与编辑、验证、方法论。刘鹤丹：调查研究。辉博：调查研究。王齐：撰写——审阅与编辑。许燕燕：数据整理。刘哲：撰写——审阅与编辑。赵德芳：撰写——审阅与编辑、验证、方法论。翁林：撰写——审阅与编辑、验证、方法论。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
基金资助：本研究由西安交通大学基础研究基金（项目编号xzy012020028）、国家自然科学基金（项目编号22005235）、陕西省C1化合物生物转化技术重点实验室开放基金，陕西省自然科学基金计划基础研究项目（项目编号2024JC-YBQN-0533）、陕西省西安市北林区科技计划项目（项目编号GX2309）以及开放基金资助。
惠丹亭|李云|张小林|刘鹤丹|辉博|王齐|许燕燕|刘哲|赵德芳|翁林
西安工程大学纺织科学与工程学院，陕西西安 710048，中国
