CN102505148B

CN102505148B - 一种甘蔗皮纤维及其制备方法

Info

Publication number: CN102505148B
Application number: CN201110357096.3A
Authority: CN
Inventors: 杨旭红
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2031-11-11
Also published as: CN102505148A

Abstract

本发明公开了一种甘蔗皮纤维及其制备方法。将甘蔗皮去除横节剪成小段，用清水沸煮，以去除甘蔗皮中的糖分，再将甘蔗皮在盐酸和甲酸混合溶液酸煮，经水洗后进行碱煮、水洗、稀醋酸溶液中和及烘干等工艺，得到甘蔗皮纤维，其纤维结晶结构为纤维素Ⅰ型；结晶度为50～60%；在标准大气条件下的平衡回潮率为8～13%；单纤维的平均直径为16～20μm；束纤维的平均直径为150～170μm。本发明提取的甘蔗纤维原料来源广泛，加工成本低廉，纤维吸湿性好，可生物降解，用于非织造材料或复合材料的制备有着广阔的前景。

Description

一种甘蔗皮纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种植物纤维及其制备方法，特别涉及一种以甘蔗皮为原料，制备甘蔗皮纤维的方法。

背景技术

我国甘蔗的种植面积很大，且产量高。甘蔗渣作为糖厂制糖后的主要废弃物，其产量巨大，价格低廉，但是，目前对它的利用还十分有限，除少量用于造纸、农家堆肥和畜生饲料原料等，绝大部分作为燃料燃烧或废弃，不仅产生了大量的固体废弃物，造成环境污染，还造成了植物资源的巨大浪费。随着不可再生资源的消耗，人们能源意识的增强，寻找天然的、可再生的资源越发成为技术人员的奋斗目标。

充分挖掘资源，减少环境负担，是当今的一个重要主题。目前地球正面临着石油资源短缺的问题，这也限制了依赖于石油资源的合成纤维的进一步发展。寻找原料来源广、开发成本低的新纤维资源，是人们致力于研究的一个方向。纤维素是地球上最丰富的天然聚合物，天然纤维素纤维结晶度高、强度好，具有广泛的用途，而且纤维素可生物降解、价格低廉。

甘蔗皮和甘蔗渣中纤维素含量较高，如能将其中的纤维提取出来加以利用，则既能充分合理地利用资源，缓解石油资源短缺带来的问题，又能减少环境污染。在本发明作出之前，中国发明专利“一种利用甘蔗渣制备抗菌纤维材料的方法” （CN 102180977A）中，涉及了一种蔗渣纤维素的提取方法，步骤包括：将甘蔗渣充分干燥，机械粉碎，用索式抽提脱蔗蜡，再通过热水浴脱半纤维素，以亚氯酸钠和酸碱处理脱木质素,得到分离的蔗渣纤维素。该发明的主要目的是以蔗渣纤维素为原料开发具有抗菌功能的纤维材料，对纤维的力学性能没有要求，在提取纤维素时酸碱作用时间长，这样既耗时耗能，又可能使得到的纤维力学性能恶化明显。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种制备工艺简单，成本低廉，且具有较好力学性能的甘蔗皮纤维及其制备方法。

实现本发明目的的技术方案是提供一种甘蔗皮纤维的制备方法，包括如下步骤：

（1）将甘蔗皮去除横节剪成50～80mm长的小段，清水洗净，再按浴比1：30～50置于水浴中沸煮处理1～2小时，更换清水后重复沸煮处理1～2次，烘干；

（2）按浴比1：20～30，在温度为80～90℃的搅拌条件下，将烘干后的甘蔗皮置于盐酸与甲酸的混合溶液中进行处理，提取甘蔗皮纤维；所述的混合溶液中，按质量百分比，盐酸浓度为0.8～1.2%，甲酸浓度为8～15%，处理时间为20～80min；

（3）将得到的甘蔗皮纤维水洗后，按浴比1：20～30，在温度为75～80℃的搅拌条件下，置于碱性溶液中进行碱煮处理，所述的碱性溶液为NaOH溶液，其质量浓度为8～10%；处理时间为80～130min；

（4）将碱煮处理后的甘蔗皮纤维置于弱酸溶液中进行中和处理，再经水洗、烘干，得到50～70%的甘蔗皮单纤维，其余为束纤维；单纤维的平均直径为16～20μm的甘蔗皮纤维。

按上述制备方法得到的甘蔗皮纤维，纤维结晶结构为纤维素Ⅰ型；结晶度为50～60%；在标准大气条件下的平衡回潮率为8～13%；单纤维的平均直径为16～20μm；束纤维的平均直径为150～170μm。

在本发明技术方案中，酸煮时采用盐酸与甲酸的混合溶液，其原理是：盐酸处理有利于分离出单纤维或较细的束纤维，但长时间处理对纤维损伤较大；甲酸对纤维损伤较小，获得的纤维束较粗硬。本发明采用合适的盐酸与甲酸的混合比例，以及合理的处理温度和时间，使提取纤维的长度、线密度和强度等指标达到理想的要求。束纤维产品经进一步处理后可用于纺纱织造，单纤维可用于复合材料的制备。

与现有技术相比，本发明制备的甘蔗皮纤维具有以下特点：

1. 甘蔗皮为甘蔗榨汁或制糖后的废弃物，其原料来源广泛，加工成本低廉，且纤维为天然纤维素纤维，可生物降解。

2. 得到的甘蔗皮纤维约60%为单纤维，单纤维分离效果好，有利于在复合材料中应用。

3. 得到的甘蔗皮束纤维力学性能好，长度和线密度离散性较小，有利于纺纱应用。

附图说明

图1是本发明实施例提取的甘蔗皮纤维表面的扫描电镜图。

图2是本发明实施例提取的甘蔗皮纤维截面的扫描电镜图。

具体实施方法

下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步的阐述。

实施例1

将甘蔗皮去除横节剪成长度约为 70 mm的小段，用清水洗净。

取适量甘蔗皮加入清水中，浴比为1：50，置于水浴中沸煮1小时，更换新的清水再沸煮2小时，再换水沸煮1小时。将甘蔗皮取出洗净，放在55℃烘箱中烘干，待用。

取洗净烘干的甘蔗皮按以下工艺流程进行纤维提取：

取30g甘蔗皮，放入600ml盐酸与甲酸混合溶液中，溶液中含有质量浓度为36～38%的盐酸15ml，质量浓度为88%的甲酸60ml，在80℃温度下搅拌处理60min；取出固体物清水洗净，再放入600ml质量浓度为10%的NaOH溶液中，在75℃温度下搅拌处理120min；取出纤维清洗，加入稀醋酸溶液进行中和处理，再用清水反复冲洗后取出，放在60℃烘箱中烘干，制得甘蔗皮纤维，其中，约60%为单纤维，其余为束纤维；经测试，单纤维的平均长度为0.87mm，平均直径为18μm；束纤维的长度接近所剪断的甘蔗皮长度，平均长度为68mm，平均直径为150μm。束纤维的断裂应力约为23Mpa，断裂伸长约为6.5%。经测试，纤维在标准大气条件下的吸湿平衡回潮率约为10%。检测结果显示，纤维结晶结构为纤维素Ⅰ型，由X-衍射法测得的结晶度约为57%；纤维密度为1.50 g/ cm³。

参见附图1和图2，它是按本实施例方法提取得到的甘蔗皮纤维的扫描电镜图；其中，图1显示甘蔗皮纤维的表面，图2显示甘蔗皮纤维的截面。由图1可以看出，甘蔗皮纤维表面粗糙，不光滑；由图2可以看出，纤维截面具有中空结构。

Claims

1. 一种甘蔗皮纤维的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

2. 按权利要求1制备方法得到的甘蔗皮纤维，其特征在于：纤维结晶结构为纤维素Ⅰ型；结晶度为50～60%；在标准大气条件下的平衡回潮率为8～13%；单纤维的平均直径为16～20μm；束纤维的平均直径为150～170μm。