CN103993364A - 一种氧化脱胶提高苎麻纤维性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氧化脱胶提高苎麻纤维性能的方法，将质量比为1:10的苎麻原麻与过氧化物脱胶溶液混合，在80-85℃条件下，煮练40-60min；其中相对于苎麻原麻的质量百分比，过氧化物脱胶溶液组分为：1％～4％氢氧化钠、3％～8％过氧化物、0.5％～4％醌类化合物、1％～6％金属离子螯合剂、2％～4％过氧化物稳定剂、2％～6％表面活性剂，余量为水；加入氢氧化钠，在100℃条件下煮练1-1.5h，得到处理后的苎麻；将处理后的苎麻与还原溶液，在60-100℃下煮练40-90min，然后上油、干燥。本发明需要的脱胶时间短、效率高、可把漂白与脱胶一同完成，制得的苎麻纤维强伸性能好。

Description

一种氧化脱胶提高苎麻纤维性能的方法

技术领域

本发明属于提高纤维性能方法领域，特别涉及一种氧化脱胶提高苎麻纤维性能的方法。

背景技术

苎麻为苎麻科苎麻属多年生宿根性草本植物，是一种中国特有的纺织材料，它对气候和土壤的适应性强，收获期短，具有很高的经济价值。苎麻纤维长，强力高，色泽洁白有丝光。在服用领域中，其织物有挺括、凉爽、吸湿散热快、穿着不贴身等特点，可以加工成精细或粗犷的面料。在产业用领域中，由于其具有耐腐蚀、绝缘和抗菌性，可以用作飞机翼布、渔网、高级纸张、火药、人造丝的原料。

苎麻纤维主要成分是纤维素，包裹在纤维素表面的非纤维素物质，统称为胶质。纺纱之前将苎麻原麻中的半纤维素、果胶、木质素等非纤维素物质去掉，使单纤维相互分离的过程称为脱胶。目前苎麻工厂常用脱胶方法是的碱法脱胶，这种脱胶方法制得的纤维性能较好，但流程长，能耗高，迫切需要寻找新型高效的脱胶试剂来代替氢氧化钠的使用。已有专利提出了采用氧化脱胶的方法对苎麻纤维进行脱胶，如CN1924120A，这种方法可以把脱胶、漂白等多道工序合并为一道，简化工艺，节约生产时间和药品，有利于环保，但这种方法制得的纤维断裂强度和断裂伸长率较低，这对纺纱是不利的。为解决氧化脱胶纤维断裂强度较低的问题，专利CN103233279A提出了分多步投料制备苎麻纤维的方法，这种方法可以大比例的提高纤维的断裂强度，但在生产中操作步骤较为繁琐。专利CN103233280A提出在脱胶过程的同时对纤维进行化学改性，这种方法可以提高纤维的断裂伸长率，但同时会造成纤维断裂强度的下降。我们已在专利CN103215655A中提出了利用还原软化剂提高纤维性能的方法，这是一种通过氧化后再还原从而提高纤维的性能的方法，通过后期研究发现，如本发明中所述，即在氧化过程中加入保护纤维素的试剂可以在氧化过程中有效的减少纤维损伤，大幅度提高纤维的性能。

醌类化合物是一类广泛存在于自然界的有机化合物。现在主要应用于染料工业、造纸工业、医药领域。将醌类化合物应用于苎麻氧化脱胶中，在专利或文献中报导较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种氧化脱胶提高苎麻纤维性能的方法，本发明需要的脱胶时间短、效率高、可把漂白与脱胶一同完成，制得的苎麻纤维强伸性能好。

本发明的一种氧化脱胶提高苎麻纤维性能的方法，包括：

(1)将质量比为1:10的苎麻原麻与过氧化物脱胶溶液混合，在80-85℃条件下，煮练40-60min；其中相对于苎麻原麻的质量百分比，过氧化物脱胶溶液组分为：1％～4％氢氧化钠、3％～8％过氧化物、0.5％～4％醌类化合物、1％～6％金属离子螯合剂、2％～4％过氧化物稳定剂、2％～6％表面活性剂，余量为水；

(2)步骤(1)中加入氢氧化钠，在100℃条件下煮练1-1.5h，得到处理后的苎麻；

(3)将还原剂配制成还原溶液，然后将步骤(2)处理后的苎麻浸入还原溶液中，在60-100℃下煮练40-90min，然后上油、干燥，得到苎麻纤维；其中还原剂用量为原麻质量的2％～6％。

所述步骤(1)中过氧化物为过氧化氢、过氧化尿素、过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化镁、过碳酸钠、过碳酸铵中的一种或几种。

所述步骤(1)中醌类化合物为蒽醌、改性蒽醌、蒽氢醌、二氢蒽醌、二氢二羟基蒽醌、四氢蒽醌、2-羟基蒽醌、2-硝基蒽醌、1-甲基蒽醌、2-甲基蒽醌、2,7-二甲基蒽醌、1-甲氧基蒽醌、2-氨基蒽醌、蒽醌-2-磺酸钠、萘醌、2-蒽醌-羧酸、1,4-二氢-9,10-二羟基蒽二钠中的一种或几种。

所述步骤(1)中金属离子螯合物为羟基乙叉二膦酸及其钠盐、聚丙烯酸钠、乙二胺二邻苯基乙酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、马来酸-丙烯酸共聚物、硅酸钠中的一种或几种。

所述步骤(1)中过氧化物稳定剂为水玻璃、聚丙烯酰胺、硅酸镁、乙酰苯胺、间苯二酚、柠檬酸钠、苯甲酸钠中的一种或几种。

所述步骤(1)中表面活性剂为三聚磷酸钠、偏磷酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠、聚氧乙烯脂肪酸酯、硬脂酸钠、十二烷基硫酸铵、聚山梨酯中的一种或几种。

所述步骤(2)中氢氧化钠加入量为苎麻原麻质量的3％-8％。

所述步骤(3)中还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、维生素、连二亚硫酸钠、二氧化硫脲中的一种或几种。

本发明中醌类化合物用于苎麻的氧化脱胶中，可以看作一种氧化还原催化剂，对木质素来说，它是还原剂，可以加快脱除木质素，同时本身被氧化；这种氧化型的蒽醌可以把把纤维素和半纤维素的还原性末端基氧化成糖醛酸类末端基，从而阻止剥皮反应，同时本身被还原，如此循环下去，在脱除木质素和稳定碳水化合物中起氧化还原接触剂的作用。所以，只用少量醌类化合物就可以达到加快脱木质素和保护碳水化合物的作用。

有益效果

本发明需要的脱胶时间短、效率高、可把漂白与脱胶一同完成，制得的苎麻纤维强伸性能好；与前期的专利CN103215655A中提到的方法相比，苎麻纤维的强伸性能可以提高20％以上；所用纤维素保护剂用量小且可以回收利用，纤维制备过程的环保性提高了。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

在氧化脱胶中提高苎麻纤维强伸性能的方法如下：

将4公斤过氧化氢(浓度为30％)、0.6公斤氢氧化钠、0.2公斤蒽醌、0.4公斤HEDP、0.6公斤乙酰苯胺、0.8公斤三聚磷酸钠与193.6公斤水配成氧化脱胶溶液。20公斤原麻浸入200公斤溶液中。升温至85℃，并保温1小时。之后向脱胶溶液中加入1.4公斤氢氧化钠，升温至100℃，并保温1.5小时。将麻取出用清水洗涤。用1公斤亚硫酸氢钠配成还原溶液，将经过上述处理的苎麻浸入其中，升温至70℃，保温40分钟。对脱胶后的苎麻进行酸洗，再脱水、给油、脱油、烘干。用拉伸强力仪测试纤维的断裂强度、断裂伸长率、断裂功、用铜乙二胺黏度法测试纤维的聚合度。

对比例1

不在氧化煮练中添加醌类化合物的氧化脱胶工艺：将4公斤过氧化氢(浓度为30％)、0.6公斤氢氧化钠、0.4公斤HEDP、0.6公斤乙酰苯胺、0.8公斤三聚磷酸钠与193.6公斤水配成氧化脱胶溶液。20公斤原麻浸入200公斤溶液中。升温至85℃，并保温1小时。之后向脱胶溶液中加入1.4公斤氢氧化钠，升温至100℃，并保温1.5小时。将麻取出用清水洗涤。用1公斤亚硫酸氢钠配成还原溶液，将经过上述处理的苎麻浸入其中，升温至70℃，保温40分钟。对脱胶后的苎麻进行酸洗，再脱水、给油、脱油、烘干。用拉伸强力仪测试纤维的断裂强度、断裂伸长率、断裂功、用铜乙二胺黏度法测试纤维的聚合度。对比例1与实施例1的测试结果见表1。

表1纤维性能测试结果

实施例2

在氧化脱胶中提高苎麻纤维强伸性能的方法如下：

将4公斤过氧化氢(浓度为30％)、0.6公斤氢氧化钠、0.4公斤蒽醌、0.4公斤聚丙烯酸钠、0.6公斤乙酰苯胺、0.8公斤焦聚磷酸钠与193.6公斤水配成氧化脱胶溶液。20公斤原麻浸入200公斤溶液中。升温至85℃，并保温1小时。之后向脱胶溶液中加入1.4公斤氢氧化钠，升温至100℃，并保温1.5小时。将麻取出用清水洗涤。用1公斤亚硫酸氢钠配成还原溶液，将经过上述处理的苎麻浸入其中，升温至70℃，保温40分钟。对脱胶后的苎麻进行酸洗，再脱水、给油、脱油、烘干。用拉伸强力仪测试纤维的断裂强度、断裂伸长率、断裂功、用铜乙二胺黏度法测试纤维的聚合度。

对比例2

不在氧化煮练中添加醌类化合物的氧化脱胶工艺：将4公斤过氧化氢(浓度为30％)、0.6公斤氢氧化钠、0.4公斤聚丙烯酸钠、0.6公斤乙酰苯胺、0.8公斤焦聚磷酸钠与193.6公斤水配成氧化脱胶溶液。20公斤原麻浸入200公斤溶液中。升温至85℃，并保温1小时。之后向脱胶溶液中加入1.2公斤氢氧化钠，升温至100℃，并保温1.5小时。将麻取出用清水洗涤。用1公斤亚硫酸氢钠配成还原溶液，将经过上述处理的苎麻浸入其中，升温至70℃，保温40分钟。对脱胶后的苎麻进行酸洗，再脱水、给油、脱油、烘干。用拉伸强力仪测试纤维的断裂强度、断裂伸长率、断裂功、用铜乙二胺黏度法测试纤维的聚合度。对比例2与实施例2的测试结果见表2。

表2纤维性能测试结果

实施例3

在氧化脱胶中提高苎麻纤维强伸性能的方法如下：

将1.2公斤过氧化钾、0.6公斤氢氧化钠、0.2公斤蒽醌-2-磺酸钠、0.4公斤柠檬酸钠、0.6公斤聚丙烯酰胺、0.8公斤焦聚磷酸钠与193.6公斤水配成氧化脱胶溶液。20公斤原麻浸入200公斤溶液中。升温至85℃，并保温1小时。之后向脱胶溶液中加入1.4公斤氢氧化钠，升温至100℃，并保温1.5小时。将麻取出用清水洗涤。用1公斤保险粉配成还原溶液，将经过上述处理的苎麻浸入其中，升温至70℃，保温40分钟。对脱胶后的苎麻进行酸洗，再脱水、给油、脱油、烘干。用拉伸强力仪测试纤维的断裂强度、断裂伸长率、断裂功、用铜乙二胺黏度法测试纤维的聚合度。

对比例3

不在氧化煮练中添加醌类化合物的氧化脱胶工艺：将1.2公斤过氧化钾、0.6公斤氢氧化钠、0.4公斤柠檬酸钠、0.6公斤聚丙烯酰胺、0.8公斤焦聚磷酸钠与193.6公斤水配成氧化脱胶溶液。20公斤原麻浸入200公斤溶液中。升温至85℃，并保温1小时。之后向脱胶溶液中加入1.2公斤氢氧化钠，升温至100℃，并保温1.5小时。将麻取出用清水洗涤。用1公斤保险粉配成还原溶液，将经过上述处理的苎麻浸入其中，升温至70℃，保温40分钟。对脱胶后的苎麻进行酸洗，再脱水、给油、脱油、烘干。用拉伸强力仪测试纤维的断裂强度、断裂伸长率、断裂功、用铜乙二胺黏度法测试纤维的聚合度。对比例3与实施例3的测试结果见表3。

表3纤维性能测试结果

实施例4

在氧化脱胶中提高苎麻纤维强伸性能的方法如下：

将1.6公斤过碳酸钠、0.6公斤氢氧化钠、0.2公斤2-甲基蒽醌、0.4公斤乙二胺二邻苯基乙酸钠、0.6公斤水玻璃、0.8公斤十二烷基硫酸钠与193.6公斤水配成氧化脱胶溶液。20公斤原麻浸入200公斤溶液中。升温至85℃，并保温1小时。之后向脱胶溶液中加入1.4公斤氢氧化钠，升温至100℃，并保温1.5小时。将麻取出用清水洗涤。用1公斤亚硫酸氢钠配成还原溶液，将经过上述处理的苎麻浸入其中，升温至70℃，保温40分钟。对脱胶后的苎麻进行酸洗，再脱水、给油、脱油、烘干。用拉伸强力仪测试纤维的断裂强度、断裂伸长率、断裂功、用铜乙二胺黏度法测试纤维的聚合度。

对比例4

不在氧化煮练中添加醌类化合物的氧化脱胶工艺：将1.6公斤过碳酸钠、0.6公斤氢氧化钠、0.4公斤乙二胺二邻苯基乙酸钠、0.6公斤水玻璃、0.8公斤十二烷基硫酸钠与193.6公斤水配成氧化脱胶溶液。20公斤原麻浸入200公斤溶液中。升温至85℃，并保温1小时。之后向脱胶溶液中加入1.4公斤氢氧化钠，升温至100℃，并保温1.5小时。将麻取出用清水洗涤。用1公斤亚硫酸氢钠配成还原溶液，将经过上述处理的苎麻浸入其中，升温至70℃，保温40分钟。对脱胶后的苎麻进行酸洗，再脱水、给油、脱油、烘干。用拉伸强力仪测试纤维的断裂强度、断裂伸长率、断裂功、用铜乙二胺黏度法测试纤维的聚合度。对比例4与实施例4的测试结果见表4。

表4纤维性能测试结果

Claims (8)

1.一种氧化脱胶提高苎麻纤维性能的方法，包括：

(1)将质量比为1:10的苎麻原麻与过氧化物脱胶溶液混合，在80-85℃条件下，煮练40-60min；其中相对于苎麻原麻的质量百分比，过氧化物脱胶溶液组分为：1％～4％氢氧化钠、3％～8％过氧化物、0.5％～4％醌类化合物、1％～6％金属离子螯合剂、2％～4％过氧化物稳定剂、2％～6％表面活性剂，余量为水；

(2)步骤(1)中加入氢氧化钠，在100℃条件下煮练1-1.5h，得到处理后的苎麻；

(3)将还原剂配制成还原溶液，然后将步骤(2)处理后的苎麻浸入还原溶液中，在60-100℃下煮练40-90min，然后上油、干燥，得到苎麻纤维；其中还原剂用量为苎麻原麻质量的2％～6％。

2.根据权利要求1所述的一种氧化脱胶提高苎麻纤维性能的方法，其特征在于：所述步骤(1)中过氧化物为过氧化氢、过氧化尿素、过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化镁、过碳酸钠、过碳酸铵中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种氧化脱胶提高苎麻纤维性能的方法，其特征在于：所述步骤(1)中醌类化合物为蒽醌、改性蒽醌、蒽氢醌、二氢蒽醌、二氢二羟基蒽醌、四氢蒽醌、2-羟基蒽醌、2-硝基蒽醌、1-甲基蒽醌、2-甲基蒽醌、2,7-二甲基蒽醌、1-甲氧基蒽醌、2-氨基蒽醌、蒽醌-2-磺酸钠、萘醌、2-蒽醌-羧酸、1,4-二氢-9,10-二羟基蒽二钠中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种氧化脱胶提高苎麻纤维性能的方法，其特征在于：所述步骤(1)中金属离子螯合物为羟基乙叉二膦酸及其钠盐、聚丙烯酸钠、乙二胺二邻苯基乙酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、马来酸-丙烯酸共聚物、硅酸钠中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种氧化脱胶提高苎麻纤维性能的方法，其特征在于：所述步骤(1)中过氧化物稳定剂为水玻璃、聚丙烯酰胺、硅酸镁、乙酰苯胺、间苯二酚、柠檬酸钠、苯甲酸钠中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种氧化脱胶提高苎麻纤维性能的方法，其特征在于：所述步骤(1)中表面活性剂为三聚磷酸钠、偏磷酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠、聚氧乙烯脂肪酸酯、硬脂酸钠、十二烷基硫酸铵、聚山梨酯中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的一种氧化脱胶提高苎麻纤维性能的方法，其特征在于：所述步骤(2)中氢氧化钠加入量为苎麻原麻质量的3％-8％。

8.根据权利要求1所述的一种氧化脱胶提高苎麻纤维性能的方法，其特征在于：所述步骤(3)中还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、维生素、连二亚硫酸钠、二氧化硫脲中的一种或几种。