CN103255484A

CN103255484A - 棉秆皮精干纤维及其制备方法

Info

Publication number: CN103255484A
Application number: CN2013102126368A
Authority: CN
Inventors: 单小红; 刘伟伟; 刘露
Original assignee: Xinjiang University
Current assignee: Xinjiang University
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2033-05-31
Also published as: CN103255484B

Abstract

本发明涉及棉秆皮纤维脱胶及精制技术领域，是一种棉秆皮精干纤维及其制备方法，该棉秆皮精干纤维按下述制备方法得到：第一步，浸酸，将棉秆皮放在无机酸溶液中在温度为20℃至80℃条件下浸泡1小时至1.5小时进行浸酸处理，棉秆皮与无机酸溶液的质量之比为1:19至1:21，然后在温度为20℃至50℃条件下进行水洗洗去多余的酸至棉秆皮的pH值为6至8；本发明工艺简单、加工时间短，能够有效降低成本、降低能源消耗、节约时间、降低劳动强度，同时，根据本发明方法得到的产品质量稳定性高，大幅度地改善了精干棉秆皮纤维的内在品质，能够实现工业化生产。

Description

棉秆皮精干纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及棉秆皮纤维脱胶及精制技术领域，是一种棉秆皮精干纤维及其制备方法。

背景技术

棉花在我国是一种重要的经济作物且有较大的种植面积，目前棉花只利用了其种子纤维作为纺织天然原料，并且在这方面的应用也已经比较完善。随着天然纤维用量需求的增加和资源的紧缺，棉秆作为棉花植物的主要部分却被废弃或者燃烧，不但没有得到充分利用，反而造成污染。我们正在建设节约型社会，而节约型社会的一个重要支撑是大力发展循环经济，所以充分利用好棉秆皮资源，具有一定的经济价值和社会效益，将其变废为宝，开发出一种新型绿色环保纤维，可增加纺织原料的品种，走可持续发展之路。

近几年，随着人类追随自然、追求返璞归真、舒适健康的潮流以及人类对环境问题的关注，天然纤维独特的性能和绿色环保的功能，日益引起社会各界的关注，而我国纺织工业原料资源短缺，对国际依存度较高，因此如何开发利用大量的棉秆皮纤维受到越来越多人的注意。

但是目前，韧皮类纤维加工方法存在工艺流程长、效率低、污染重及劳动强度大的问题。

发明内容

本发明提供了一种棉秆皮精干纤维及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决韧皮类纤维加工方法工艺流程长、效率低、污染重及劳动强度大的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种棉秆皮精干纤维，按下述方法得到：第一步，浸酸，将棉秆皮放在无机酸溶液中在温度为20℃至80℃条件下浸泡1小时至1.5小时进行浸酸处理，棉秆皮与无机酸溶液的质量之比为1:19至1:21，然后在温度为20℃至50℃条件下进行水洗洗去多余的酸至棉秆皮的pH值为6至8；第二步，高温高压煮练脱胶，水洗完成后将水洗后的棉秆皮拍松沥干，然后将沥干的棉秆皮放入混合液中进行高温高压煮练脱胶得到煮练棉秆皮纤维，混合液包括碱剂、双氧水、双氧水稳定剂和硫酸镁，沥干的棉秆皮与混合液的质量之比为1:19至1:21，混合液中碱剂的浓度为10g/L至20g/L、双氧水的浓度为9g/L至12g/L、双氧水稳定剂的浓度为3g/L至4g/L、硫酸镁的体积浓度为0.1%至0.3%，高温高压煮练脱胶的温度为150℃至170℃、压力为6MPa至8MPa、时间为20分钟至40分钟；第三步，后处理，将煮练棉秆皮纤维在温度为20℃至50℃条件下水洗后进行拍打，拍去附着在煮练棉秆皮纤维上多余的杂质，然后将拍打后的煮练棉秆皮纤维用酸液进行酸洗至煮练棉秆皮纤维的pH为6至8，将煮练棉秆皮纤维烘干后得到精干棉秆皮纤维，烘干后的精干棉秆皮纤维的质量水份含量为5.9%至6.98%。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种棉秆皮精干纤维的制备方法，按下述步骤进行：第一步，浸酸，将棉秆皮放在无机酸溶液中在温度为20℃至80℃条件下浸泡1小时至1.5小时进行浸酸处理，棉秆皮与无机酸溶液的质量之比为1:19至1:21，然后在温度为20℃至50℃条件下进行水洗洗去多余的酸至棉秆皮的pH值为6至8；

第二步，高温高压煮练脱胶，水洗完成后将水洗后的棉秆皮拍松沥干，然后将沥干的棉秆皮放入混合液中进行高温高压煮练脱胶得到煮练棉秆皮纤维，混合液包括碱剂、双氧水、双氧水稳定剂和硫酸镁，沥干的棉秆皮与混合液的质量之比为1:19至1:21，混合液中碱剂的浓度为10g/L至20g/L、双氧水的浓度为9g/L至12g/L、双氧水稳定剂的浓度为3g/L至4g/L、硫酸镁的体积浓度为0.1%至0.3%，高温高压煮练脱胶的温度为150℃至170℃、压力为6MPa至8MPa、时间为20分钟至40分钟；

第三步，后处理，将煮练棉秆皮纤维在温度为20℃至50℃条件下水洗后进行拍打，拍去附着在煮练棉秆皮纤维上多余的杂质，然后将拍打后的煮练棉秆皮纤维用酸液进行酸洗至煮练棉秆皮纤维的pH为6至8，将煮练棉秆皮纤维烘干后得到精干棉秆皮纤维，烘干后的精干棉秆皮纤维的质量水份含量为5.9%至6.98%。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述第一步中，浸酸所用的无机酸溶液为体积浓度为1%至2%的硫酸溶液；或/和，第二步中，混合液中的碱剂为氢氧化钠；或/和，第二步中，混合液中的双氧水稳定剂为三聚磷酸钠；或/和，第三步中，酸洗时所用的酸液为体积浓度为1%至3%的硫酸溶液。

上述第三步中，酸洗后先将煮练棉秆皮纤维进行水洗，洗去附着在煮练棉秆皮纤维上多余的杂质，然后将煮练棉秆皮纤维进行烘干。

上述第三步中，酸洗、水洗后的煮练棉秆皮纤维先进行脱水，然后将煮练棉秆皮纤维进行烘干。

本发明工艺简单、加工时间短，能够有效降低成本、降低能源消耗、节约时间、降低劳动强度，同时，根据本发明方法得到的产品质量稳定性高，大幅度地改善了精干棉秆皮纤维的内在品质，能够实现工业化生产。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

实施例1，该棉秆皮精干纤维按下述制备方法得到：第一步，浸酸，将棉秆皮放在无机酸溶液中在温度为20℃至80℃条件下浸泡1小时至1.5小时进行浸酸处理，棉秆皮与无机酸溶液的质量之比为1:19至1:21，然后在温度为20℃至50℃条件下进行水洗洗去多余的酸至棉秆皮的pH值为6至8；第二步，高温高压煮练脱胶，水洗完成后将水洗后的棉秆皮拍松沥干，然后将沥干的棉秆皮放入混合液中进行高温高压煮练脱胶得到煮练棉秆皮纤维，混合液包括碱剂、双氧水、双氧水稳定剂和硫酸镁，沥干的棉秆皮与混合液的质量之比为1:19至1:21，混合液中碱剂的浓度为10g/L至20g/L、双氧水的浓度为9g/L至12g/L、双氧水稳定剂的浓度为3g/L至4g/L、硫酸镁的体积浓度为0.1%至0.3%，高温高压煮练脱胶的温度为150℃至170℃、压力为6MPa至8MPa、时间为20分钟至40分钟；将水洗后的棉秆皮拍松时，力道要适中，做到既不损伤纤维，又能松动纤维间胶质；双氧水是一个经典的化工产品，双氧水漂白剂因其稳定性好，不腐蚀设备，无污染，而广泛用于纤维素纤维及其它纤维的漂白，它是一种优良的漂白剂，产品白度稳定性好，对环境无污染，因而是一直被使用且很有发展前途的漂白剂；在漂白过程中，如果双氧水的分解不受控制，将导致双氧水的浪费；出现“白度差”，“纤维强度的下降”，漂布出现破洞。为了使双氧水在漂白过程中均匀、有效地分解，避免织物遭受剧烈损伤，漂液中必须加入一定量的双氧水稳定剂；硫酸镁的主要作用是提高双氧水的耐碱稳定性，镁盐在碱性环境中稳定双氧水的机理有两种：一是如果溶液中有少量重金属离子，它们在碱液中主要以Cu（OH） ₄ ^2- 等带负电荷的络合离子形式存在，这种络合离子也容易被氢氧化镁胶团吸附而失去催化活性，并且镁盐能与具有羟基的羰基的纤维素形成稳定的络合物，从而减少了纤维素苷键的断裂，直接保护了纤维素；二是镁盐在碱溶液中生成氢氧化镁，它以胶团形式分散在介质中，其胶团带正电荷，因为双氧水分解的HOOˉ离子具有亲核性，因此很容易被带正电荷的氢氧化镁胶团吸附，阻止了它进一步与双氧水的反应生成自由基，从而抑制了双氧水的分解。第三步，后处理，将煮练棉秆皮纤维在温度为20℃至50℃条件下水洗后进行拍打，拍去附着在煮练棉秆皮纤维上多余的杂质，杂质中主要包括胶质，水洗能够洗去部分胶质，拍打能够使没有被洗去但还附着在棉秆皮纤维上的胶质脱落，然后将拍打后的煮练棉秆皮纤维用酸液进行酸洗至煮练棉秆皮纤维的pH为6至8，将煮练棉秆皮纤维烘干后得到精干棉秆皮纤维，烘干后的精干棉秆皮纤维的质量水份含量为5.9%至6.98%。

实施例2，该棉秆皮精干纤维按下述制备方法得到：第一步，浸酸，将棉秆皮放在无机酸溶液中在温度为20℃或80℃条件下浸泡1小时或1.5小时进行浸酸处理，棉秆皮与无机酸溶液的质量之比为1:19或1:21，然后在温度为20℃或50℃条件下进行水洗洗去多余的酸至棉秆皮的pH值为6或8；第二步，高温高压煮练脱胶，水洗完成后将水洗后的棉秆皮拍松沥干，然后将沥干的棉秆皮放入混合液中进行高温高压煮练脱胶得到煮练棉秆皮纤维，混合液包括碱剂、双氧水、双氧水稳定剂和硫酸镁，沥干的棉秆皮与混合液的质量之比为1:19或1:21，混合液中碱剂的浓度为10g/L或20g/L、双氧水的浓度为9g/L或12g/L、双氧水稳定剂的浓度为3g/L或4g/L、硫酸镁的体积浓度为0.1%或0.3%，高温高压煮练脱胶的温度为150℃或170℃、压力为6MPa或8MPa、时间为20分钟或40分钟；第三步，后处理，将煮练棉秆皮纤维在温度为20℃或50℃条件下水洗后进行拍打，拍去附着在煮练棉秆皮纤维上多余的杂质，然后将拍打后的煮练棉秆皮纤维用酸液进行酸洗至煮练棉秆皮纤维的pH为6或8，将煮练棉秆皮纤维烘干后得到精干棉秆皮纤维，烘干后的精干棉秆皮纤维的质量水份含量为5.9%或6.98%。

实施例3，作为上述实施例的优选，第一步中，浸酸所用的无机酸溶液为体积浓度为1%至2%的硫酸溶液；或/和，第二步中，混合液中的碱剂为氢氧化钠；或/和，第二步中，混合液中的双氧水稳定剂为三聚磷酸钠；或/和，第三步中，酸洗时所用的酸液为体积浓度为1%至3%的硫酸溶液。

实施例4，与上述实施例的不同之处在于，第三步中，酸洗后先将煮练棉秆皮纤维进行水洗，洗去附着在煮练棉秆皮纤维上多余的杂质，杂质中主要包括胶质，此处水洗能够进一步洗去胶质，使棉秆皮纤维最后的残胶率尽量最低，同时，此处的水洗还能洗去附着在棉秆皮纤维上附着的其他杂质，进一步提高棉秆皮纤维的品质，然后将煮练棉秆皮纤维进行烘干。

实施例5，与上述实施例的不同之处在于，第三步中，酸洗、水洗后的煮练棉秆皮纤维先进行脱水，然后将煮练棉秆皮纤维进行烘干。

将根据本发明上述实施例得到棉秆皮精干纤维与现有的进行对比：

根据本发明上述实施例得到棉秆皮精干纤维的平均残胶率为3%至4%，纤维平均长度为5mm至70mm，断裂平均强度为37.14 cN/dtex至60cN/dtex，断裂平均伸长率为2.0%至5.1%，纤维平均细度为0.5tex至3.3tex，本发明工艺的时间平均为85分钟至135分钟。

现有的棉秆皮精干纤维的平均残胶率为5.64%，纤维平均长度为45.53mm，断裂平均强度为20.98cN/dtex，断裂平均伸长率为4.876%，纤维平均细度为3.92tex，现有技术采用果胶酶脱胶技术的生产工艺平均时间为96小时、采用化学脱胶的生产工艺平均时间为195分钟。

与现有的棉秆皮精干纤维相比，根据本发明上述实施例得到棉秆皮精干纤维脱胶的残胶率低、纤维长度长、断裂强度高、细度小，说明根据本发明上述实施例得到棉秆皮精干纤维质量稳定性高；生产工艺时间短说明本发明技术能够有效降低成本、降低能源消耗、节约时间、降低劳动强度；同时，不用将棉秆皮进行焚烧，避免资源的浪费以及环境的污染。

Claims

1.一种棉秆皮精干纤维，其特征在于按下述方法得到：第一步，浸酸，将棉秆皮放在无机酸溶液中在温度为20℃至80℃条件下浸泡1小时至1.5小时进行浸酸处理，棉秆皮与无机酸溶液的质量之比为1:19至1:21，然后在温度为20℃至50℃条件下进行水洗洗去多余的酸至棉秆皮的pH值为6至8；第二步，高温高压煮练脱胶，水洗完成后将水洗后的棉秆皮拍松沥干，然后将沥干的棉秆皮放入混合液中进行高温高压煮练脱胶得到煮练棉秆皮纤维，混合液包括碱剂、双氧水、双氧水稳定剂和硫酸镁，沥干的棉秆皮与混合液的质量之比为1:19至1:21，混合液中碱剂的浓度为10g/L至20g/L、双氧水的浓度为9g/L至12g/L、双氧水稳定剂的浓度为3g/L至4g/L、硫酸镁的体积浓度为0.1%至0.3%，高温高压煮练脱胶的温度为150℃至170℃、压力为6MPa至8MPa、时间为20分钟至40分钟；第三步，后处理，将煮练棉秆皮纤维在温度为20℃至50℃条件下水洗后进行拍打，拍去附着在煮练棉秆皮纤维上多余的杂质，然后将拍打后的煮练棉秆皮纤维用酸液进行酸洗至煮练棉秆皮纤维的pH为6至8，将煮练棉秆皮纤维烘干后得到精干棉秆皮纤维，烘干后的精干棉秆皮纤维的质量水份含量为5.9%至6.98%。

2.根据权利要求1所述的棉秆皮精干纤维，其特征在于第一步中，浸酸所用的无机酸溶液为体积浓度为1%至2%的硫酸溶液；或/和，第二步中，混合液中的碱剂为氢氧化钠；或/和，第二步中，混合液中的双氧水稳定剂为三聚磷酸钠；或/和，第三步中，酸洗时所用的酸液为体积浓度为1%至3%的硫酸溶液。

3.根据权利要求1或2所述的棉秆皮精干纤维，其特征在于第三步中，酸洗后先将煮练棉秆皮纤维进行水洗，洗去附着在煮练棉秆皮纤维上多余的杂质，然后将煮练棉秆皮纤维进行烘干。

4.根据权利要求3所述的棉秆皮精干纤维，其特征在于第三步中，酸洗、水洗后的煮练棉秆皮纤维先进行脱水，然后将煮练棉秆皮纤维进行烘干。

5.一种棉秆皮精干纤维的制备方法，其特征在于按下述步骤进行：第一步，浸酸，将棉秆皮放在无机酸溶液中在温度为20℃至80℃条件下浸泡1小时至1.5小时进行浸酸处理，棉秆皮与无机酸溶液的质量之比为1:19至1:21，然后在温度为20℃至50℃条件下进行水洗洗去多余的酸至棉秆皮的pH值为6至8；第二步，高温高压煮练脱胶，水洗完成后将水洗后的棉秆皮拍松沥干，然后将沥干的棉秆皮放入混合液中进行高温高压煮练脱胶得到煮练棉秆皮纤维，混合液包括碱剂、双氧水、双氧水稳定剂和硫酸镁，沥干的棉秆皮与混合液的质量之比为1:19至1:21，混合液中碱剂的浓度为10g/L至20g/L、双氧水的浓度为9g/L至12g/L、双氧水稳定剂的浓度为3g/L至4g/L、硫酸镁的体积浓度为0.1%至0.3%，高温高压煮练脱胶的温度为150℃至170℃、压力为6MPa至8MPa、时间为20分钟至40分钟；第三步，后处理，将煮练棉秆皮纤维在温度为20℃至50℃条件下水洗后进行拍打，拍去附着在煮练棉秆皮纤维上多余的杂质，然后将拍打后的煮练棉秆皮纤维用酸液进行酸洗至煮练棉秆皮纤维的pH为6至8，将煮练棉秆皮纤维烘干后得到精干棉秆皮纤维，烘干后的精干棉秆皮纤维的质量水份含量为5.9%至6.98%。

6.根据权利要求5所述的棉秆皮精干纤维的制备方法，其特征在于第一步中，浸酸所用的无机酸溶液为体积浓度为1%至2%的硫酸溶液；或/和，第二步中，混合液中的碱剂为氢氧化钠；或/和，第二步中，混合液中的双氧水稳定剂为三聚磷酸钠；或/和，第三步中，酸洗时所用的酸液为体积浓度为1%至3%的硫酸溶液。

7.根据权利要求5或6所述的棉秆皮精干纤维的制备方法，其特征在于第三步中，酸洗后先将煮练棉秆皮纤维进行水洗，洗去附着在煮练棉秆皮纤维上多余的杂质，然后将煮练棉秆皮纤维进行烘干。

8.根据权利要求7所述的棉秆皮精干纤维的制备方法，其特征在于第三步中，酸洗、水洗后的煮练棉秆皮纤维先进行脱水，然后将煮练棉秆皮纤维进行烘干。