一种玉米皮纤维的制备方法以及由该方法得到的玉米皮纤维
技术领域
本发明涉及一种对农作物废弃物进行再利用的制备工艺,尤其涉及一种玉米皮纤维的制备方法,属于可再生资源利用技术领域。
背景技术
玉米是世界上分布最广泛的农作物之一,其种植面积仅次于小麦和水稻。在我国大部分地域都有广泛种植,玉米成熟后,收取玉米粒,玉米棒和玉米皮通常被放弃。丰富的玉米皮资源其再用率非常低,只局限于在饲料等,有一小部分会编制成手工艺品,作为生活燃料,污染环境。为了充分利用自然资源,减少浪费和环境污染,将玉米皮进行脱胶后,可代替其他纤维用于产业,如制成人造板、缓冲材料、填充材料等等。因此,对废弃玉米皮进行再利用,可以减少焚烧带来的环境污染,又可以缓解能源危机,具有绿色环保和经济收益的双重优势。
目前玉米皮纤维脱胶一般是采用碱脱胶,也有人开始尝试探索生物酶脱胶,中国专利申请201210258345.8采用了化学生物联合脱胶方法,然而纤维的脱胶率、断裂强度和细度均不够理想。
发明内容
为解决上述问题,本发明的目的是在于提供一种脱胶率高、对纤维损伤小的玉米皮纤维的制备方法。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种玉米皮纤维的制备方法,所述方法包括如下步骤:
(1)筛选无霉变的玉米皮,用水浸泡过夜,然后在浴比为1:15-20的水溶液中进行超声波处理10-20min;
(2)将玉米皮纤维进行双氧水浸泡预处理;
(3)用生物酶对玉米皮进行脱胶处理;
(4)用化学方法对玉米皮进行进一步脱胶处理;
(5)后整理。
进一步,所述步骤(1)中超声波频率为20-30KHz。
进一步,所述步骤(2)的工艺条件为双氧水浓度为30%双氧水15-20g/L,硼氢化钠0.2-0.5g/L,焦磷酸钠1-2g/L,以每分钟1~2℃的升温速率,加热至温度为45℃,处理时间为30min。
进一步,所述步骤(3)中的生物酶采用木聚糖酶、纤维素酶和果胶酶,三者的重量比为2.5:1:3.2,总浓度为2-3g/L,室温浸泡3-5天,完成脱胶处理之后将玉米皮纤维用80℃的热水浸泡10min,然后反复冲洗3-5次;
进一步,所述步骤(4)是中采用的是2-3g/L的氢氧化钠,1.2-2g/L的焦磷酸钠以及1-1.5g/L的尿素,浴比为1∶10,以每分钟1~2℃的升温速率,加热至温度为60-70℃,时间:0.5-1小时;然后,放掉溶液,进行清水洗涤3-5次;
进一步,所述步骤(5)中的后整理是指水洗、脱水、给油、梳理、烘干。
进一步,是将玉米皮用粗疏机进行梳理。
进一步,所述给油的油剂是石蜡油、茶油、平平加O、聚氧乙烯醚、甘油按照重量比40-50:45-60:1-2:0.5-1:1-2组成,在浴比1:10的给油浴中浸泡30min,油剂浓度为4-5g/L,然后在轧车上压轧,带液率为50%。
此外本发明还提供一种玉米皮纤维,所述玉米皮纤维是采用上述制备方法得到的。
本发明的方法脱胶率高,制的的纤维横向连接消除,分散性好,强度高,无须进一步漂白即可达到较好的白度。得到的玉米皮纤维:残胶率低于18%,细度180dtex以下,纤维断裂强度大于1.50cN/dtex。
本申请说明书、说明书摘要、权利要求书中出现的浓度,wt%为相对于织物的重量百分比,其余为质量浓度,百分比为重量百分比。
具体实施方式
下面结合具体的实施例,进一步详细地描述本发明。应理解,这些实施例只是为了举例说明本发明,而非以任何方式限制本发明的范围。
其中1.残胶率:GB/T18147.2-2000《大麻纤维试验方法—第2部分:残胶率试验方法》
2.细度:GB/T18147.4-2000《大麻纤维试验方法—第4部分:细度试验方法》
3.断裂强度:GB/T18147.5-2000《大麻纤维试验方法—第5部分:断裂强度试验方法》
实施例1
筛选无霉变的玉米皮,用水浸泡过夜,然后在浴比为1:15的水溶液中进行超声波处理10min,超声波频率为20KHz;将玉米皮纤维进行双氧水浸泡预处理,双氧水浓度为30%双氧水15g/L,硼氢化钠0.2g/L,焦磷酸钠1g/L,以每分钟1℃的升温速率,加热至温度为45℃,处理时间为30min;用生物酶对玉米皮进行脱胶处理:采用木聚糖酶、纤维素酶和果胶酶,三者的重量比为2.5:1:3.2,总浓度为2g/L,室温浸泡5天,完成脱胶处理之后将玉米皮纤维用80℃的热水浸泡10min,然后反复冲洗3-5次;用化学方法对玉米皮进行进一步脱胶处理:采用的是2g/L的氢氧化钠,1.2g/L的焦磷酸钠以及1g/L的尿素,浴比为1∶10,以每分钟1℃的升温速率,加热至温度为60℃,处理时间:0.5小时;然后,放掉溶液,进行清水洗涤;后整理:水洗、脱水、给油、梳理、烘干。梳理,是将玉米皮用粗疏机进行梳理。给油的油剂是石蜡油、茶油、平平加O、聚氧乙烯醚、甘油按照重量比40:45:1:1:1组成,在浴比1:10的给油浴中浸泡30min,油剂浓度为5g/L,然后在轧车上压轧,带液率为50%。
得到的玉米皮纤维:残胶率16.3%,细度175dtex,纤维断裂强度1.52cN/dtex。
实施例2
筛选无霉变的玉米皮,用水浸泡过夜,然后在浴比为1:15的水溶液中进行超声波处理15min,超声波频率为25KHz;将玉米皮纤维进行双氧水浸泡预处理,双氧水浓度为30%双氧水15g/L,硼氢化钠0.4g/L,焦磷酸钠2g/L,以每分钟1℃的升温速率,加热至温度为45℃,处理时间为30min;用生物酶对玉米皮进行脱胶处理:采用木聚糖酶、纤维素酶和果胶酶,三者的重量比为2.5:1:3.2,总浓度为2g/L,室温浸泡5天,完成脱胶处理之后高温水洗使酶失活;用化学方法对玉米皮进行进一步脱胶处理:采用的是2g/L的氢氧化钠,1.2g/L的焦磷酸钠以及1g/L的尿素,浴比为1∶10,以每分钟1℃的升温速率,加热至温度为60℃,时间:0.5小时;然后,放掉溶液,进行清水洗涤;后整理:水洗、脱水、给油、梳理、烘干。梳理,是将玉米皮用粗疏机进行梳理。给油的油剂是石蜡油、茶油、平平加O、聚氧乙烯醚、甘油按照重量比50:60:1:0.5:1组成,在浴比1:10的给油浴中浸泡30min,油剂浓度为4-5g/L,然后在轧车上压轧,带液率为50%。
得到的玉米皮纤维:残胶率在17%,细度175dtex,纤维断裂强度为1.55cN/dtex。
实施例3
筛选无霉变的玉米皮,用水浸泡过夜,然后在浴比为1:20的水溶液中进行超声波处理10min,超声波频率为25KHz;将玉米皮纤维进行双氧水浸泡预处理,双氧水浓度为30%双氧水15g/L,硼氢化钠0.2g/L,焦磷酸钠1g/L,以每分钟1℃的升温速率,加热至温度为45℃,处理时间为30min;用生物酶对玉米皮进行脱胶处理:采用木聚糖酶、纤维素酶和果胶酶,三者的重量比为2.5:1:3.2,总浓度为3g/L,室温浸泡3天,完成脱胶处理之后高温水洗使酶失活;用化学方法对玉米皮进行进一步脱胶处理:采用的是3g/L的氢氧化钠,1.2g/L的焦磷酸钠以及1g/L的尿素,浴比为1∶10,以每分钟1℃的升温速率,加热至温度为70℃,处理时间:0.5小时;然后,放掉溶液,进行清水洗涤;后整理:水洗、脱水、给油、梳理、烘干。梳理,是将玉米皮用粗疏机进行梳理。给油的油剂是石蜡油、茶油、平平加O、聚氧乙烯醚、甘油按照重量比44:40:1:1:2组成,在浴比1:10的给油浴中浸泡30min,油剂浓度为4-5g/L,然后在轧车上压轧,带液率为50%。
得到的玉米皮纤维:残胶率16.0%,细度172dtex,纤维断裂强度1.50cN/dtex。
实施例4
筛选无霉变的玉米皮,用水浸泡过夜,然后在浴比为1:15的水溶液中进行超声波处理10min,超声波频率为30KHz;将玉米皮纤维进行双氧水浸泡预处理,双氧水浓度为30%双氧水20g/L,硼氢化钠0.5g/L,焦磷酸钠1g/L,以每分钟1℃的升温速率,加热至温度为45℃,处理时间为30min;用生物酶对玉米皮进行脱胶处理:采用木聚糖酶、纤维素酶和果胶酶,三者的重量比为2.5:1:3.2,总浓度为2g/L,室温浸泡5天,完成脱胶处理之后高温水洗使酶失活;用化学方法对玉米皮进行进一步脱胶处理:采用的是2g/L的氢氧化钠,1.2g/L的焦磷酸钠以及1g/L的尿素,浴比为1∶10,以每分钟1℃的升温速率,加热至温度为60℃,处理时间:1小时;然后,放掉溶液,进行清水洗涤;后整理:水洗、脱水、给油、梳理、烘干。梳理,是将玉米皮用粗疏机进行梳理。给油的油剂是石蜡油、茶油、平平加O、聚氧乙烯醚、甘油按照重量比50:45:2:0.5:1组成,在浴比1:10的给油浴中浸泡30min,油剂浓度为4-5g/L,然后在轧车上压轧,带液率为50%。
得到的玉米皮纤维:残胶率16.5%,细度170dtex,纤维断裂强度1.50cN/dtex。
对比例1
选取无霉变的洁净的玉米棒包皮,称取10g放入烧杯中,按照浴比1:15加入150ml自来水,称取0.9g尿素、4g浓度为30wt%的双氧水加入到烧杯中,在30度的条件下作用40分钟,期间要对玉米棒包皮纤维进行翻滚浸压,使溶液能完全浸泡、充分浸润到玉米棒包皮的内部。预尿氧处理完成后,水洗玉米棒包皮纤维,控干。
按照浴比1:20加入200ml自来水,加入5.6g氢氧化钠、0.4g硅酸钠、0.4g多聚磷酸钠,使用超声波发生器(超声波频率33KHz),在55度的条件下,对玉米棒包皮纤维作用20分钟。超声波碱处理完成后,先经过50度的热水水洗,然后再经过4-5次冷水水洗,得到3.7g玉米棒包皮粗纤维。
按照浴比1:30量取蒸馏水111ml,称取0.083g果胶酶、0.028g半纤维素酶加入烧杯中,在50度条件下对玉米棒包皮纤维作用1.5小时(pH=7)。期间要对纤维进行搅拌,防止酶发生沉淀。将经过生物酶处理过的纤维在50度热水中水洗,使生物酶失活后,再经过凉水洗,得到3.2g胶质含量低的玉米棒包皮纤维(纤维的提取率为32.25%左右),将其在90度下烘干即可。
最终得到的玉米棒包皮纤维的理化性能:残胶率在21.6%,细度为220dtex,断裂强度为1.42cN/dtex。