CN105239199A - 一种基于甜高粱外皮纤维的新型复合纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于甜高粱外皮纤维的新型复合纤维及其制备方法，具体步骤为：(1)将长约15-20cm的甜高粱茎秆除叶、洗净，经分离机得到甜高粱外皮和含有原汁的肉髓，将含有原汁的肉髓进行压榨分离得到茎肉渣，将茎肉渣洗净、晒干，经粉碎过滤后得到茎渣粉末；(2)将甜高粱外皮细化成外皮纤维条，将外皮纤维条置于溶剂中超声打散、洗涤、干燥，得到外皮纤维；(3)将茎渣粉末、外皮纤维混合均匀，加入蒸馏水溶胀一段时间后，加入壳聚糖和海藻酸钠，经高温高速搅拌，真空脱泡，过滤得到纺丝液；(4)将纺丝液经湿法纺丝技术形成初生纤维，再经牵伸、洗涤、卷绕得到基于甜高粱外皮纤维的复合纤维。该纤维是集强韧、抗菌、消炎、绿色为一体的复合纤维。
Description
技术领域：
本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种基于甜高粱外皮纤维的复合纤维及其制备方法。
背景技术：
高粱是世界第五大作物，属于古老的农作物之一，是干旱及半干旱地区的主要粮食作物，它的起源和传播都经历过漫长的历程。高粱的光合作用效率高、生物产量和经济产量大，而且具有强的抗逆性和适应性，具有抗寒、抗涝、耐盐碱、耐瘠薄、耐高温、耐寒冷等诸多特性。高粱中含有单宁等抗菌成分，可代替其他抗生素的使用，而且高粱品种籽粒壳颜色丰富、色素含量变异大，高粱产品用途广泛，经济价值高，是食品、饲料和加工业的中药原料。
甜高粱也称芦穄、芦粟，是籽用高粱的变种，以茎用为主，属于原生态洁净水果性高光效作物，同普通高粱一样的特性，但是它的显著特点在于每公顷能生成六千至七千五千克富含糖分的茎秆，其茎秆中除了富含糖分，还还有碳水化合物、脂肪、蛋白质、铁、钙、磷、多种维生素等营养物质，可像甘蔗一样生食，同时也是制备糖、酿酒、加工饮料的原料，而且可以入药，具有止渴生津、止咳消食、清热解毒的功能。甜高粱的茎秆除供食用外，其渣可以经过提炼形成纤维，制备中高级纸张、纤维板和酒精燃料等。
中国专利CN101037811A(公开日2007.9.19)公开的采用甜高粱杆制备粘胶纤维的方法，采用甜高粱杆为原料制成甜高粱杆纤维素浆粕，再利用甜高粱杆纤维素浆泊生产粘胶纤维，包括备料、蒸煮、放料、洗选、除砂、凝缩、氯碱化、次氯酸钠漂白、洗涤、浓缩、抄造、浸渍和压榨、老成、黄化、研磨、溶解、混合、过滤、脱泡、过滤、纺丝、牵伸、后处理工序等步骤生产粘胶纤维，该粘胶纤维的纤维素高、白度好、戊灰分等杂质含量较低。中国专利CN101121943A(公开日2008.2.13)公开的一种用甜高粱茎秆或甘蔗生产乙醇和造纸的技术，将高粱或甘蔗作为原料提取糖分，将糖分连续发酵生产乙醇，同时完成纤维分离和除髓，形成滤水快、环压强度高的纸浆，将乙醇和造纸的生产工艺有机的结合在一起，可降低乙醇的生产成本，得到高附加值的纸浆，对甜高粱茎秆进行综合利用。
由上述现有技术可知，通过粉粹、揉搓、挤压等工艺甜高粱的茎秆可以制备纸张和纤维等纺织材料，但是目前的现有技术都过于落后，且未针对甜高粱茎秆的特性进行分批处理，制备成品简单，附加值不高，经济价值有限。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种基于甜高粱外皮纤维的复合纤维及其制备方法，先对甜高粱茎秆进行分离，对外皮和肉髓进行分别处理，得到长的外皮纤维和茎渣粉末，然后将两者混合均匀溶胀，加入壳聚糖和海藻酸钠制备形成纺丝液，经湿法纺丝技术得到基于甜高粱外皮纤维的复合纤维。本发明制备的基于甜高粱外皮纤维的复合纤维根据甜高粱茎秆各部分材料的特性进行分别处理，保留了外皮纤维强韧的物理性质，有利于增强复合纤维的机械强度，并添加壳聚糖和海藻酸钠，既优化纺丝液的可纺性能，又赋予复合纤维特殊的性能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于甜高粱外皮纤维的复合纤维，其特征在于，所述基于甜高粱外皮纤维的复合纤维中包括外皮纤维和茎渣粉末，所述基于甜高粱外皮纤维的复合纤维中还包括壳聚糖和海藻酸钠，所述基于甜高粱外皮纤维的复合纤维经湿法纺丝技术制作而成。
优选地，所述基于甜高粱外皮纤维的复合纤维中的组分，按重量份计，包括：
外皮纤维60-80份、
茎渣粉末25-30份、
壳聚糖5-10份、
海藻酸钠20-40份。
本发明还提供一种基于甜高粱外皮纤维的复合纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将长约15-20cm的甜高粱茎秆除叶、洗净，经分离机得到甜高粱外皮和含有原汁的肉髓，将含有原汁的肉髓进行压榨分离得到茎肉渣，将茎肉渣洗净、晒干，经粉碎过滤后得到茎渣粉末；
(2)将步骤(1)制备的将甜高粱外皮细化成外皮纤维条，将外皮纤维条置于溶剂中超声打散、洗涤、干燥，得到外皮纤维；
(3)将步骤(1)制备的茎渣粉末、步骤(2)制备的外皮纤维混合均匀，加入蒸馏水溶胀一段时间后，加入壳聚糖和海藻酸钠，经高温高速搅拌，真空脱泡，过滤得到纺丝液；
(4)将步骤(3)制备的纺丝液经湿法纺丝技术形成初生纤维，再经牵伸、洗涤、卷绕得到基于甜高粱外皮纤维的复合纤维。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，茎渣粉末的粒径为200-300目。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，外皮纤维条的宽度为0.1-0.2cm。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，溶剂为乙醇与水的混合溶液，乙醇的含量为0-50％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，外皮纤维的长度为2-5cm。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，蒸馏水的温度为60-80℃。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，高温高速搅拌的温度为90-100℃，搅拌速度为2000-5000rpm/min，时间为3-6h。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，湿法纺丝技术包括计量、喷丝、凝固工艺。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的基于甜高粱外皮纤维的复合纤维包括外皮纤维和茎渣粉末，本发明根据甜高粱茎秆各部分材料的特性进行分别处理，保留了外皮纤维原有强韧的物理强度，将外皮纤维与茎渣粉末混合，有利于增强复合纤维的机械强度，最大限度发挥甜高粱茎秆的利用率，提高经济价值。
(2)本发明制备的基于甜高粱外皮纤维的复合纤维还包括壳聚糖和海藻酸钠，壳聚糖和海藻酸钠经水溶胀溶解会形成粘稠的溶液，可以将溶胀的外皮纤维和茎渣粉末相互粘合形成稳定透明的纺丝液，有利于调节纺丝液的可纺性能，得到性能较佳的出生纤维，而且壳聚糖和海藻酸钠都具备一定的保健性能，有利于提高纤维的功能性。
(3)本发明制备的基于甜高粱外皮纤维的复合纤维的原料都为原生态材料，制备的复合纤维不仅具有一定的机械强度，而且抗菌、消炎、绿色、亲肤，是一种具有综合价值的复合纤维。
具体实施方式：
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。实施例1：
(1)将长约15cm的甜高粱茎秆除叶、洗净，经分离机得到甜高粱外皮和含有原汁的肉髓，将含有原汁的肉髓进行压榨分离得到茎肉渣，将茎肉渣洗净、晒干，经粉碎过滤后得到200目的茎渣粉末。
(2)将步骤(1)制备的将甜高粱外皮细化成宽度为0.1cm的外皮纤维条，将外皮纤维条置于水溶液中超声打散、洗涤、干燥，得到长度为2cm的外皮纤维。
(3)按重量份计，将25份的步骤(1)制备的茎渣粉末、60份的步骤(2)制备的外皮纤维混合均匀，加入60℃的蒸馏水溶胀2h后，加入5份的壳聚糖和20份的海藻酸钠，在90℃和2000rpm/min下，高温高速搅拌3h，真空脱泡，过滤得到纺丝液。
(4)将步骤(3)制备的纺丝液经计量泵控制流量为3ml/min，在3μm的喷丝孔下喷丝，经氯化钙酒精凝固浴中凝固形成初生纤维，再经牵伸、洗涤、卷绕得到基于甜高粱外皮纤维的复合纤维。
实施例2：
(1)将长约20cm的甜高粱茎秆除叶、洗净，经分离机得到甜高粱外皮和含有原汁的肉髓，将含有原汁的肉髓进行压榨分离得到茎肉渣，将茎肉渣洗净、晒干，经粉碎过滤后得到300目的茎渣粉末。
(2)将步骤(1)制备的将甜高粱外皮细化成宽度为0.2cm的外皮纤维条，将外皮纤维条置于50％的乙醇水溶液中超声打散、洗涤、干燥，得到长度为5cm的外皮纤维。
(3)按重量份计，将30份的步骤(1)制备的茎渣粉末、80份的步骤(2)制备的外皮纤维混合均匀，加入80℃的蒸馏水溶胀3h后，加入10份的壳聚糖和40份的海藻酸钠，在100℃和5000rpm/min下，高温高速搅拌6h，真空脱泡，过滤得到纺丝液。
(4)将步骤(3)制备的纺丝液经计量泵控制流量为5ml/min，在5μm的喷丝孔下喷丝，经氯化钙酒精凝固浴中凝固形成初生纤维，再经牵伸、洗涤、卷绕得到基于甜高粱外皮纤维的复合纤维。
实施例3：
(1)将长约18cm的甜高粱茎秆除叶、洗净，经分离机得到甜高粱外皮和含有原汁的肉髓，将含有原汁的肉髓进行压榨分离得到茎肉渣，将茎肉渣洗净、晒干，经粉碎过滤后得到250目的茎渣粉末。
(2)将步骤(1)制备的将甜高粱外皮细化成宽度为0.15cm的外皮纤维条，将外皮纤维条置于25％的乙醇水溶液中超声打散、洗涤、干燥，得到长度为4cm的外皮纤维。
(3)按重量份计，将27份的步骤(1)制备的茎渣粉末、70份的步骤(2)制备的外皮纤维混合均匀，加入70℃的蒸馏水溶胀2.5h后，加入7份的壳聚糖和30份的海藻酸钠，在95℃和4000rpm/min下，高温高速搅拌5h，真空脱泡，过滤得到纺丝液。
(4)将步骤(3)制备的纺丝液经计量泵控制流量为4ml/min，在4μm的喷丝孔下喷丝，经氯化钙酒精凝固浴中凝固形成初生纤维，再经牵伸、洗涤、卷绕得到基于甜高粱外皮纤维的复合纤维。
实施例4：
(1)将长约18cm的甜高粱茎秆除叶、洗净，经分离机得到甜高粱外皮和含有原汁的肉髓，将含有原汁的肉髓进行压榨分离得到茎肉渣，将茎肉渣洗净、晒干，经粉碎过滤后得到300目的茎渣粉末。
(2)将步骤(1)制备的将甜高粱外皮细化成宽度为0.1cm的外皮纤维条，将外皮纤维条置于30％的乙醇水溶液中超声打散、洗涤、干燥，得到长度为4cm的外皮纤维。
(3)按重量份计，将26份的步骤(1)制备的茎渣粉末、65份的步骤(2)制备的外皮纤维混合均匀，加入75℃的蒸馏水溶胀3h后，加入10份的壳聚糖和35份的海藻酸钠，在100℃和3000rpm/min下，高温高速搅拌4h，真空脱泡，过滤得到纺丝液。
(4)将步骤(3)制备的纺丝液经计量泵控制流量为5ml/min，在3μm的喷丝孔下喷丝，经氯化钙酒精凝固浴中凝固形成初生纤维，再经牵伸、洗涤、卷绕得到基于甜高粱外皮纤维的复合纤维。
实施例5：
(1)将长约20cm的甜高粱茎秆除叶、洗净，经分离机得到甜高粱外皮和含有原汁的肉髓，将含有原汁的肉髓进行压榨分离得到茎肉渣，将茎肉渣洗净、晒干，经粉碎过滤后得到200目的茎渣粉末。
(2)将步骤(1)制备的将甜高粱外皮细化成宽度为0.2cm的外皮纤维条，将外皮纤维条置于10％的乙醇水溶液中超声打散、洗涤、干燥，得到长度为3.5cm的外皮纤维。
(3)按重量份计，将25份的步骤(1)制备的茎渣粉末、80份的步骤(2)制备的外皮纤维混合均匀，加入80℃的蒸馏水溶胀2h后，加入10份的壳聚糖和20份的海藻酸钠，在90℃和5000rpm/min下，高温高速搅拌3h，真空脱泡，过滤得到纺丝液。
(4)将步骤(3)制备的纺丝液经计量泵控制流量为5ml/min，在3μm的喷丝孔下喷丝，经氯化钙酒精凝固浴中凝固形成初生纤维，再经牵伸、洗涤、卷绕得到基于甜高粱外皮纤维的复合纤维。
实施例6：
(1)将长约15cm的甜高粱茎秆除叶、洗净，经分离机得到甜高粱外皮和含有原汁的肉髓，将含有原汁的肉髓进行压榨分离得到茎肉渣，将茎肉渣洗净、晒干，经粉碎过滤后得到250目的茎渣粉末。
(2)将步骤(1)制备的将甜高粱外皮细化成宽度为0.1cm的外皮纤维条，将外皮纤维条置于40％的乙醇水溶液中超声打散、洗涤、干燥，得到长度为2.5cm的外皮纤维。
(3)按重量份计，将29份的步骤(1)制备的茎渣粉末、65份的步骤(2)制备的外皮纤维混合均匀，加入70℃的蒸馏水溶胀2-3h后，加入6份的壳聚糖和35份的海藻酸钠，在100℃和2000rpm/min下，高温高速搅拌3h，真空脱泡，过滤得到纺丝液。
(4)将步骤(3)制备的纺丝液经计量泵控制流量为3ml/min，在4μm的喷丝孔下喷丝，经氯化钙酒精凝固浴中凝固形成初生纤维，再经牵伸、洗涤、卷绕得到基于甜高粱外皮纤维的复合纤维。
经检测，实施例1-6制备的基于甜高粱外皮纤维的复合纤维的断裂强度、吸湿性能、抗菌性能和生物降解性的结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的基于甜高粱外皮纤维的复合纤维的机械强度好，吸湿性适中，还具备一定的抗菌性能和完全的生物可降解性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种基于甜高粱外皮纤维的新型复合纤维，其特征在于，所述基于甜高粱外皮纤维的复合纤维中包括外皮纤维和茎渣粉末，所述基于甜高粱外皮纤维的复合纤维中还包括壳聚糖和海藻酸钠，所述基于甜高粱外皮纤维的复合纤维经湿法纺丝技术制作而成。
2.根据权利要求1所述的一种基于甜高粱外皮纤维的新型复合纤维，其特征在于，所述基于甜高粱外皮纤维的复合纤维中的组分，按重量份计，包括：
外皮纤维60-80份、
茎渣粉末25-30份、
壳聚糖5-10份、
海藻酸钠20-40份。
3.一种基于甜高粱外皮纤维的新型复合纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将长约15-20cm的甜高粱茎秆除叶、洗净，经分离机得到甜高粱外皮和含有原汁的肉髓，将含有原汁的肉髓进行压榨分离得到茎肉渣，将茎肉渣洗净、晒干，经粉碎过滤后得到茎渣粉末；
(2)将步骤(1)制备的将甜高粱外皮细化成外皮纤维条，将外皮纤维条置于溶剂中超声打散、洗涤、干燥，得到外皮纤维；
(3)将步骤(1)制备的茎渣粉末、步骤(2)制备的外皮纤维混合均匀，加入蒸馏水溶胀一段时间后，加入壳聚糖和海藻酸钠，经高温高速搅拌，真空脱泡，过滤得到纺丝液；
(4)将步骤(3)制备的纺丝液经湿法纺丝技术形成初生纤维，再经牵伸、洗涤、卷绕得到基于甜高粱外皮纤维的复合纤维。
4.根据权利要求3所述的一种基于甜高粱外皮纤维的新型复合纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，茎渣粉末的粒径为200-300目。
5.根据权利要求3所述的一种基于甜高粱外皮纤维的新型复合纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，外皮纤维条的宽度为0.1-0.2cm。
6.根据权利要求3所述的一种基于甜高粱外皮纤维的新型复合纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，溶剂为乙醇与水的混合溶液，乙醇的含量为0-50％。
7.根据权利要求3所述的一种基于甜高粱外皮纤维的新型复合纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，外皮纤维的长度为2-5cm。
8.根据权利要求3所述的一种基于甜高粱外皮纤维的新型复合纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，蒸馏水的温度为60-80℃。
9.根据权利要求3所述的一种基于甜高粱外皮纤维的新型复合纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，高温高速搅拌的温度为90-100℃，搅拌速度为2000-5000rpm/min，时间为3-6h。
10.根据权利要求3所述的一种基于甜高粱外皮纤维的新型复合纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，湿法纺丝技术包括计量、喷丝、凝固工艺。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160113 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |