CN104047063A - 一种蒸汽闪爆和碱处理相结合制备纺织用棉秆皮纤维的方法 - Google Patents

一种蒸汽闪爆和碱处理相结合制备纺织用棉秆皮纤维的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种蒸汽闪爆和碱处理相结合制备纺织用棉秆皮纤维的方法，其工艺流程为：棉秆皮→切割→浸泡→蒸汽闪爆→热水清洗→碱液煮炼→水洗、中和→漂白→水洗→润滑处理→水洗、晾干、梳理→棉秆皮纤维。本发明的方法处理后的棉秆皮纤维细度最细可达到27dtex左右，纤维素含量最高可达到82％左右。与传统的碱煮制备棉秆皮纤维不同，本发明先采用蒸汽闪爆预处理使棉秆皮分离，且本发明中的汽爆工艺试验台与传统的蒸汽爆破设备不同，其爆破时间极短(0.0875s)，闪爆瞬间对纤维的作用力更大，制得的纤维更细。

Description

一种蒸汽闪爆和碱处理相结合制备纺织用棉秆皮纤维的方法
技术领域
本发明涉及一种蒸汽闪爆和碱处理相结合制备纺织用棉秆皮纤维的方法，属纺织纤维制备领域。
背景技术
我国是产棉大国，棉秸秆资源非常丰富。棉秸皮属于可再生资源，其纤维素含量大约为40％，从棉秆皮中提取适合于纺织，复合材料制备的棉秆皮纤维，有助于提高棉作物的价值。但在较长时间内，棉秸秆大部分被当作废料烧掉，导致资源浪费。
目前，制备棉秆皮纤维的专利主要有：(1)碱处理制备棉秆皮纤维，如发明专利《一种棉秆直接脱胶制备棉秆皮纤维素纤维的方法》(CN102286789A)介绍了用碱处理的方法制备棉秆皮纤维；(2)生物酶制备棉秆皮纤维，如发明专利《生物技术制备棉秆韧皮纺织工业纤维的方法》(CN102660778A)用复配生物酶对棉秆皮进行处理；(3)采用闪爆设备对棉秆皮进行预处理，如发明专利<<一种棉秆皮纤维清洁脱胶方法>>(CN101008108A)，采用闪爆与高温高压后处理相结合的方法制备棉秆皮纤维，但这些方法制得的棉秆皮纤维较粗。本发明专利采用蒸汽闪爆和碱处理相结合制备洁白柔软、细长并适合于纺织用的棉秆皮纤维。
发明内容
本发明的目的是提供一种蒸汽闪爆和碱处理相结合制备纺织用棉秆皮纤维的方法，制得洁白柔软、适合于纺织用的棉秆皮纤维，且本发明采用爆破时间极短(0.0875s)的汽爆工艺试验台，闪爆瞬间对纤维的作用力更大，制得的纤维更细。
本发明所采用的技术方案是一种蒸汽闪爆和碱处理相结合制备纺织用棉秆皮纤维的方法，具体按照以下步骤实施：
(1)切割：将棉秆皮切割成8～10cm长的片段；
(2)浸泡：将切割好的棉秆皮置于浴比为1∶10～1∶20的清水中，浸泡10～24h；
(3)蒸汽闪爆：将浸泡后的棉杆皮装入闪爆罐中，通入饱和水蒸汽，使饱和水蒸汽压强到达1.5～3.0MPa，维持饱和水蒸汽压强60～180s后在0.0875s内瞬间闪爆；
(4)热水清洗：闪爆后的棉杆皮纤维在80～90℃的热水中清洗1～2h，浴比为1∶20～40，采用孔径为20目的筛网过滤；
(5)碱液煮炼：用KOH溶液处理步骤(4)得到的棉秆皮纤维，浴比为1∶10～1∶30，温度为60～100℃，KOH溶液质量百分比浓度为5～15％，处理时间90～150min；
(6)水洗、中和：碱煮后的棉秆皮纤维用冰醋酸中和，常温清水清洗；
(7)漂白：用双氧水处理步骤(6)得到的棉秆皮纤维，浴比为1∶10～1∶30，温度为70～90℃，双氧水质量百分比浓度为0.5～3％，处理时间100～140min，用NaOH调节双氧水溶液pH值为9.9～10.8；
(8)水洗：将双氧水处理后的棉秆皮纤维用清水彻底洗净；
(9)润滑处理：用氨基硅油处理步骤(8)得到的纤维，浴比为1∶10～1∶30，氨基硅油的质量百分比浓度为1～2％，处理时间为30～60min，处理温度为40～50℃；
(10)水洗、晾干、梳理：将润滑处理后的纤维用清水洗净，在室温条件下晾干并用针齿密度为10～15齿/cm的不锈钢梳子进行梳理，得到洁白柔软、细长的纺织用棉秆皮纤维。
在以上各工序中：
1、浸泡是为了在蒸汽闪爆过程中水蒸气更容易进入棉秆皮中，从而使棉秆皮中的木质素和半纤维素更容易去除。
2、蒸汽闪爆是为了去除果胶、水溶物、半纤维素和部分木质素。
3、热水清洗的作用主要是防止已脱出的木质素和半纤维素再次重新凝聚在一起，从而粘附在棉秆皮纤维上难以洗掉。
4、碱处理是为了进一步去除棉秆皮纤维中的木质素和半纤维素。所用的KOH较传统碱处理使用的NaOH相对分子量大，对棉秆皮纤维从外到内的剥皮效应明显，在保护纤维强力的同时使纤维细化。
5、双氧水处理是为了对棉秆皮纤维进行漂白。
6、润滑处理是为了使棉秆皮纤维软化。
7、在室温条件下晾干而不烘干主要是防止纤维粘连，便于梳理。且晾干得到的棉秆皮纤维较烘干得到的纤维柔软。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明首先采用爆破时间极短(0.0875s)的汽爆工艺试验台预处理棉秆皮，使棉秆皮中的半纤维素和木质素部分降解，然后用KOH溶液处理闪爆后的棉秆皮，进一步去除棉秆皮中的木质素和半纤维素，最后用双氧水和氨基硅油对棉秆皮纤维加以漂白和软化，得到细化、适合于纺织用的棉秆皮纤维。
实施例1
(1)切割：将棉秆皮切割成8cm长的片段；
(2)浸泡：将切割好的棉秆皮置于浴比为1∶20的清水中，浸泡24h；
(3)蒸汽闪爆：将浸泡后的棉杆皮装入闪爆罐中，通入饱和水蒸汽，使饱和水蒸汽压强到达2.0MPa，维持饱和水蒸汽压强120s后在0.0875s内瞬间闪爆；
(4)热水清洗：闪爆后的棉杆皮纤维在90℃的热水中清洗1h，浴比为1∶40，采用孔径为20目的筛网过滤；
(5)碱液煮炼：用KOH溶液处理步骤(4)得到的棉秆皮纤维，浴比为1∶30，温度为100℃，KOH溶液质量百分比浓度为15％，处理时间120min；
(6)水洗、中和：碱煮后的棉秆皮纤维用冰醋酸中和，常温清水洗净；
(7)漂白：用双氧水处理步骤(6)得到的棉秆皮纤维，浴比为1∶30，温度为80℃，双氧水质量百分比浓度为0.5％，处理时间120min，用NaOH调节双氧水溶液pH值为10.5；
(8)水洗：将双氧水处理后的棉秆皮纤维用清水彻底洗净；
(9)润滑处理：用氨基硅油处理步骤(8)得到的纤维，浴比为1∶20，氨基硅油的质量百分比浓度为2％，处理时间为30min，处理温度为50℃；
(10)水洗、晾干、梳理：将润滑处理后的纤维用清水洗净，在室温条件下晾干并用针齿密度为12.5齿/cm的不锈钢梳子进行梳理，得到洁白柔软、细长的纺织用棉秆皮纤维。
实施例2
(1)切割：将棉秆皮切割成9cm长的片段；
(2)浸泡：将切割好的棉秆皮置于浴比为1∶15的清水中，浸泡18h；
(3)蒸汽闪爆：将浸泡后的棉杆皮装入闪爆罐中，通入饱和水蒸汽，使饱和水蒸汽压强到达2.5MPa，维持饱和水蒸汽压强60s后在0.0875s内瞬间闪爆；
(4)热水清洗：闪爆后的棉杆皮纤维在85℃的热水中清洗1.5h，浴比为1∶30，采用孔径为20目的筛网过滤；
(5)碱液煮炼：用KOH溶液处理步骤(4)得到的棉秆皮纤维，浴比为1∶20，温度为80℃，KOH溶液质量百分比浓度为10％，处理时间150min；
(6)水洗、中和：碱煮后的棉秆皮纤维用冰醋酸中和，常温清水洗净；
(7)漂白：用双氧水处理步骤(6)得到的棉秆皮纤维，浴比为1∶20，温度为90℃，双氧水质量百分比浓度为2％，处理时间100min，用NaOH调节双氧水溶液pH值为10；
(8)水洗：将双氧水处理后的棉秆皮纤维用清水彻底洗净；
(9)润滑处理：用氨基硅油处理步骤(8)得到的纤维，浴比为1∶10，氨基硅油的质量百分比浓度为1％，处理时间为40min，处理温度为45℃；
(10)水洗、晾干、梳理：将润滑处理后的纤维用清水洗净，在室温条件下晾干并用针齿密度为10齿/cm的不锈钢梳子进行梳理，得到洁白柔软、细长的纺织用棉秆皮纤维。
实施例3
(1)切割：将棉秆皮切割成10cm长的片段；
(2)浸泡：将切割好的棉秆皮置于浴比为1∶10的清水中，浸泡12h；
(3)蒸汽闪爆：将浸泡后的棉杆皮装入闪爆罐中，通入饱和水蒸汽，使饱和水蒸汽压强到达1.5MPa，维持饱和水蒸汽压强180s后在0.0875s内瞬间闪爆；
(4)热水清洗：闪爆后的棉杆皮纤维在80℃的热水中清洗2h，浴比为1∶20，采用孔径为20目的筛网过滤；
(5)碱液煮炼：用KOH溶液处理步骤(4)得到的棉秆皮纤维，浴比为1∶10，温度为85℃，KOH溶液质量百分比浓度为5％，处理时间140min；
(6)水洗、中和：碱煮后的棉秆皮纤维用冰醋酸中和，常温清水洗净；
(7)漂白：用双氧水处理步骤(6)得到的棉秆皮纤维，浴比为1∶10，温度为75℃，双氧水质量百分比浓度为1％，处理时间140min，用NaOH调节双氧水溶液pH值为10.8；
(8)水洗：将双氧水处理后的棉秆皮纤维用清水彻底洗净；
(9)润滑处理：用氨基硅油处理步骤(8)得到的纤维，浴比为1∶30，氨基硅油的质量百分比浓度为1.5％，处理时间为60min，处理温度为40℃；
(10)水洗、晾干、梳理：将润滑处理后的纤维用清水洗净，在室温条件下晾干并用针齿密度为15齿/cm的不锈钢梳子进行梳理，得到洁白柔软、细长的纺织用棉秆皮纤维。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (1)

1.一种蒸汽闪爆和碱处理相结合制备纺织用棉秆皮纤维的方法，其特征在于：该方法包括以下工艺步骤：
(1)切割：将棉秆皮切割成8～10cm长的片段；
(2)浸泡：将切割好的棉秆皮置于浴比为1∶10～1∶20的清水中，浸泡10～24h；
(3)蒸汽闪爆：将浸泡后的棉杆皮装入闪爆罐中，通入饱和水蒸汽，使饱和水蒸汽压强到达1.5～3.0MPa，维持饱和水蒸汽压强60～180s后在0.0875s内瞬间闪爆；
(4)热水清洗：闪爆后的棉杆皮纤维在80～90℃的热水中清洗1～2h，浴比为1∶20～1∶40，采用孔径为20目的筛网过滤；
(5)碱液煮炼：用KOH溶液处理步骤(4)得到的棉秆皮纤维，浴比为1∶10～1∶30，温度为60～100℃，KOH溶液质量百分比浓度为5～15％，处理时间90～150min；
(6)水洗、中和：碱煮后的棉秆皮纤维用冰醋酸中和，常温清水洗净；
(7)漂白：用双氧水处理步骤(6)得到的棉秆皮纤维，浴比为1∶10～1∶30，温度为60～100℃，双氧水质量百分比浓度为0.5～3％，处理时间100～140min，用NaOH调节双氧水溶液pH值为9.9～10.8；
(8)水洗：将双氧水处理后的棉秆皮纤维用清水彻底洗净；
(9)润滑处理：用氨基硅油处理步骤(8)得到的纤维，浴比为1∶10～1∶30，氨基硅油的质量百分比浓度为1～2％，处理时间为30～60min，处理温度为40～50℃；
(10)水洗、晾干、梳理：将润滑处理后的纤维用清水洗净，在室温条件下晾干并用针齿密度为10～15齿/cm的不锈钢梳子进行梳理，得到纺织用棉秆皮纤维。
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