CN102776595B - 植物纤维液化制造人造棉纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及植物纤维液化技术领域，特别涉及一种植物纤维液化制造人造棉纤维的方法，包括以下步骤：在制浆机中加入水和生物催解剂，搅拌均匀，加入经过机械分丝的植物纤维，加热到60-68℃保温反应2-3小时得到纤维浆料；纤维浆料经双氧水漂白至白度达到80-90%；加入过氧化氢酶和生物液化剂进行液化反应，反应时间为7-12小时，反应温度为50-80℃，得到液化液，加入黄化剂后用于制造人造棉纤维。本发明的方法简单实用，节约能源，不易产生二次污染，也不会对环境造成危害，充分利用了天然的植物纤维资源，解决了农业废弃物的处理问题。
Description
技术领域
本发明涉及植物纤维液化技术领域，特别涉及一种植物纤维液化制造人造棉纤维的方法。
背景技术
人造棉纤维是棉型人造短纤维的俗称，棉花与人造棉纤维都是纤维素，人造棉纤维是将纤维素溶解在溶剂中再从很细的喷嘴中喷出形成细丝，其规格与棉纤维相似长度一般为35mm纤度为1.5-2.2dtex，可在棉纺机上混纺，也可以与棉花或棉型合成纤维混纺。
植物纤维原料是自然界中极为丰富的可再生资源，比如麦草、稻草、竹木、棉杆、芦苇、龙须草等都可以制取纤维素，但人们对这些物质的利用大多停留在制取纤维后进行造纸等简单的利用层面上，也有的将植物纤维液化后制取高分子复合材料，例如专利申请号为03146953.1、名称为《植物纤维液化物及其制法和用途》的中国发明专利申请，公开了用多元醇、酚、酸等物化类物质对纤维物质进行液化制备聚氨酯发泡材料的方法；专利申请号为201010516811.9、名称为《一种新人造棉技术》公开了各种树皮经晒干后放入锅内加水加碱蒸煮，然后用酸，漂白粉，漂白后制人造棉的技术；《世界林业研究》2007年2月等20卷第一期上郭建欣等发表的文章《植物纤维原料的液化及其应用》一文公开了植物纤维的液化技术及其液化后的应用，但没有提到利用生物酶去制作人造棉纤维。所以，使用生物植物纤维液化制造人造棉纤维，还是属于比较新的领域。
不管是什么用途，上述植物纤维液化的方法存在着高温高压，添加了大量化学物质，有机溶剂、苯、酚、酸、碱，这些物质都能造成二次污染，成本高、工艺复杂很难工业化生产的问题。
发明内容
为了解决以上现有技术中植物纤维液化高温高压、污染严重、难于工业化生产的问题，本发明提供了一种植物纤维经低温常压生物液化后用于制造人造棉纤维的方法，可以把麦草，稻草、棉杆、竹木、龙须草、芦苇等木质及非木质原料进行液化，然后喷丝制造人造棉纤维。
本发明是通过以下措施实现的：
一种植物纤维生物液化制造人造棉纤维的方法，包括以下步骤：
（1）在制浆机中加入水和生物催解剂，搅拌均匀，加入经过机械分丝的植物纤维，加热到60-68℃保温反应2-3小时得到纤维浆料；
（2）纤维浆料经双氧水漂白至白度达到80-90%；
（3）加入过氧化氢酶（活性单位为28000IU/g）和生物液化剂进行液化反应，反应时间为7-12小时，反应温度为50-80℃，得到液化液，加入黄化剂后用于制造人造棉纤维；
所述生物催解剂中各原料的重量配比为：纤维素酶（活性单位为25000IU/g）20-30份，糖化酶（活性单位为18000IU/g）20-25份，蛋白酶（活性单位为20000IU/g）16-22份，酿酒酵母菌（活菌数量>109CFU/g）4-10份，丁基萘磺酸钠2-4份，顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠24-29份，环氧乙烷和脂肪醇的缩合物23-28份，尿素20-25份，硫酸镁加入的份数是30；成固体状物。
所述生物液化剂中各原料的重量配比为：纤维素酶（活性单位为25000IU/g）50-60份，糖化酶（活性单位为18000IU/g）30-40份，硫脲10-15份，油酰氨基多肽羧酸钠5-10份，顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠2-3份；
所述的黄化剂中各原料的重量配比为：98%的硫酸30-50份；亚硫酸钠20-40份；四氯化碳0-30份。
所述植物纤维与水的重量比为1:5，生物催解剂的加量为植物纤维重量的5-8%，过氧化氢酶加量为植物纤维重量的0-5%，生物液化剂加量为植物纤维重量的5-15%，黄化剂加量为植物纤维重量的10-15%。
所述植物纤维为木质或非木质原料。
所述植物纤维为麦稻草、棉杆、竹木、龙须草或芦苇。
本发明提供的植物纤维产物为白色液体粘度在800-1500pas之间可染色制成彩色棉纤维。
本发明提供的植物纤维液化方法是在常温（80℃以下），常压下进行的，采用生物酶降解木质素原理制取植物纤维，然后对纤维进行氧化物漂白，再进行生物液化剂来制取植物纤维液化物的技术。目前，人们对棉纤维制品的需求日益扩大，棉花的种植加工成本居高不下，开发代用棉纤维是利国利民的大好事，取之不尽用之不竭的植物纤维为本技术的开发利用提供了广泛的空间，因此本技术具有良好的应用前景。
本发明的有益效果：本发明的方法简单实用，节约能源，不易产生二次污染，也不会对环境造成危害，充分利用了天然的植物纤维资源，解决了农业废弃物的处理问题；制得的浆液经湿法分丝制取粘胶纤维，可纺性优良，可与棉毛或各种合成纤维混纺交织用于各种服装及装饰用纺织品级工业用品，用途广泛。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例来进一步说明。
下述实施例中用到的过氧化氢酶活性单位为28000IU/g，纤维素酶活性单位为25000IU/g，糖化酶活性单位为18000IU/g，蛋白酶活性单位为20000IU/g，酿酒酵母菌活菌数量>109CFU/g。
实施例1：
一种植物纤维液化制造人造棉纤维的方法，包括以下步骤：
（1）在制浆机中加入水1000公斤和生物催解剂10公斤，搅拌均匀，加入经过机械分丝的稻草200公斤，加温到60-65℃保温反应2小时得到纤维浆料；
（2）纤维浆料经双氧水漂白至白度达到80%；
（3）加入过氧化氢酶10公斤和生物液化剂10公斤，在50-60℃进行液化反应，反应时间为8小时，得到液化液，加入黄化剂20公斤，即可制成固含量20%的纤维液化产品。
所述生物催解剂中各原料的重量配比为：纤维素酶20份，糖化酶25份，蛋白酶16份，酿酒酵母菌10份，丁基萘磺酸钠2份，顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠29份，环氧乙烷和脂肪醇的缩合物23份，尿素25份，硫酸镁30份；成固体状物。
所述生物液化剂中各原料的重量配比为：纤维素酶50份，糖化酶40份，硫脲10份，油酰氨基多肽羧酸钠10份，顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠2份；
所述的黄化剂中各原料的重量配比为：硫酸（98%）30份；亚硫酸钠40份。
实施例2：
一种植物纤维液化制造人造棉纤维的方法，包括以下步骤：
（1）在制浆机中加入水1000公斤和生物催解剂15公斤，搅拌均匀，加入经过机械分丝的棉杆200公斤，加热到60-68℃保温反应2-3小时得到纤维浆料；
（2）纤维浆料经双氧水漂白至白度达到90%；
（3）加入过氧化氢酶1000g和生物液化剂15公斤进行液化反应，在50-60℃反应8-10小时，得到液化液，加入黄化剂25公斤，即可制成固含量20%左右的纤维液化产品。
所述生物催解剂中各原料的重量配比为：纤维素酶30份，糖化酶20份，蛋白酶22份，酿酒酵母菌4份，丁基萘磺酸钠4份，顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠24份，环氧乙烷和脂肪醇的缩合物28份，尿素20份，硫酸镁30份，成固体状物。
所述生物液化剂中各原料的重量配比为：纤维素酶60份，糖化酶30份，硫脲15份，油酰氨基多肽羧酸钠5份，顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠3份；
所述的黄化剂中各原料的重量配比为：硫酸（98%）50份；亚硫酸钠20份；四氯化碳30份。
实施例3：
一种植物纤维液化制造人造棉纤维的方法，包括以下步骤：
（1）在制浆机中加入水1000公斤和生物催解剂16公斤，搅拌均匀，加入经过机械分丝的竹子200公斤，保温65-68℃反应2-3小时得到纤维浆料；
（2）纤维浆料经双氧水漂白至白度达到80-90%；
（3）加入生物液化剂30公斤进行液化反应，在60-70℃反应时间为7-8小时，得到液化液，加入黄化剂23公斤，即可制成固含量20%左右的纤维液化产品。
所述生物催解剂中各原料的重量配比为：纤维素酶25份，糖化酶22份，蛋白酶20份，酿酒酵母菌6份，丁基萘磺酸钠3份，顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠26份，环氧乙烷和脂肪醇的缩合物25份，尿素22份，硫酸镁30份；成固体状物。
所述生物液化剂中各原料的重量配比为：纤维素酶55份，糖化酶35份，硫脲12份，油酰氨基多肽羧酸钠8份，顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠2.5份；
所述的黄化剂中各原料的重量配比为：硫酸（98%）40份；亚硫酸钠30份；四氯化碳15份。
实施例4
实施例1、实施例2、实施例3中得到的呈浆状的液化纤维产品，属于可溶性纤维素磺酸酯，再溶于稀碱液制成粘胶，经湿法分丝制取人造棉纤维，本品可纺性优良，可与棉毛或各种合成纤维混纺交织用于各种服装及装饰用纺织品级工业用品是一种用于较广泛的化学纤维。
关于麦草、芦苇、龙须草、竹子、木材等木质纤维和非木质纤维的液化方法基本相似以下不再累述。
Claims (4)
1.一种植物纤维液化制造人造棉纤维的方法，其特征是包括以下步骤：
（1）在制浆机中加入水和生物催解剂，搅拌均匀，加入经过机械分丝的植物纤维，加热到60-68℃保温反应2-3小时得到纤维浆料；
（2）纤维浆料经双氧水漂白至白度达到80-90%；
（3）加入过氧化氢酶和生物液化剂进行液化反应，反应时间为7-12小时，反应温度为50-80℃，得到液化液，加入磺化剂后用于制造人造棉纤维；
所述生物催解剂中各原料的重量配比为：纤维素酶20-30份，糖化酶20-25份，蛋白酶16-22份，酿酒酵母菌4-10份，丁基萘磺酸钠2-4份，顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠24-29份，环氧乙烷和脂肪醇的缩合物23-28份，尿素20-25份，硫酸镁30份；
所述生物液化剂中各原料的重量配比为：纤维素酶50-60份，糖化酶30-40份，硫脲10-15份，油酰氨基多肽羧酸钠5-10份，顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠2-3份；
所述的磺化剂中各原料的重量配比为：98%的硫酸30-50份；亚硫酸钠20-40份；四氯化碳0-30份；
所述过氧化氢酶活性单位为28000IU/g，纤维素酶活性单位为25000IU/g，糖化酶活性单位为18000IU/g，蛋白酶活性单位为20000IU/g，酿酒酵母菌活菌数量>109CFU/g。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于植物纤维与水的重量比为1:5，生物催解剂的加量为植物纤维重量的5-8%，过氧化氢酶加量为植物纤维重量的0-5%，生物液化剂加量为植物纤维重量的5-15%，磺化剂加量为植物纤维重量的10-15%。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于植物纤维为木质或非木质原料。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于植物纤维为稻草、棉杆、竹木、龙须草或芦苇。
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