CN105780443B - 一种纳米改性的菠萝叶纤维的制备方法 - Google Patents

一种纳米改性的菠萝叶纤维的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种纳米改性的菠萝叶纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：首先以整片新鲜的菠萝叶为原料，将刮麻后得到的菠萝叶纤维浸入蒸馏水中进行超声膨润处理，再浸入碱液中进行煮沸脱胶处理得到脱胶的菠萝叶纤维，然后将脱胶的菠萝叶纤维浸入含纳米改性溶液中，加热超声，室温晾干得到改性的菠萝叶纤维，最后将改性菠萝叶纤维浸入含戊二醛的壳聚糖溶液中，一浸一扎，取出集束得到纳米改性的菠萝叶纤维。本发明方法解决菠萝纤维质量差，可纺性差的问题，而且采用的试剂绿色环保，对环境负担小。

Description

一种纳米改性的菠萝叶纤维的制备方法
技术领域
本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种纳米改性的菠萝叶纤维的制备方法。
背景技术
传统的纺织天然纤维如棉、麻、丝、毛的使用已经有相当久远的历史，为了提高传统纺织天然纤维的性能，也对传统纺织天然纤维进行多种方面的改性，然而其功能性和产量仍不能满足市场的全部需求。因此，随着科学技术的发展，人们不断利用新型技术如生物工程、基因工程、纳米技术等新兴学科与防治科学技术相融合，开发出新型的纺织用天然纤维，来满足人们对纺织材料舒适、美观、亲肤、环保、绿色的需求。
菠萝纤维是取自菠萝叶片的一种纤维，与剑麻类似属于叶片类麻纤维，是一种新型天然绿色纤维。菠萝纤维中含有抑菌成分，能制备天然抗菌保健纺织品。目前处理水平得到的菠萝叶纤维的长度、细度、柔软度比亚麻和苎麻相比相差较多，其弹性模量较大，伸长率较小，因此高支纯纺菠萝纤维存在一定的难度，通常需要与其他纤维进行混纺制成纺织面料。
因此，为了提高菠萝纤维的可纺性，人们开始对菠萝纤维进行整理。中国专利CN101307502B公开的菠萝叶纤维的制备方法，将菠萝的叶片进行机械处理、酸预浸渍、水洗、碱煮、水洗、脱水、抖松和给油，得到纤维素含量高的菠萝叶纤维，使菠萝叶纤维具有很好的物理机械性能、染色性能、抗紫外和抗声波性能。中国专利CN104674353A公开的一种菠萝叶纤维精细化处理方法，将纤维进行超声波预处理后用膨胀助剂进行膨胀处理，然后在化学脱胶制成精干麻，最后梳理细化得到菠萝叶纤维麻条。该方法可以增加菠萝纤维的松散度，高山纤维的细度和品质。但是目前对菠萝纤维的整理都是针对去除菠萝纤维的胶质，提高纤维素的含量，继而改善菠萝纤维的可纺性能，但是菠萝纤维胶质过多的去除，也会增加纺纱的难度，而且经脱胶处理后的菠萝纤维其结构和性能上还存在一定的缺陷，影响纤维的可纺性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种纳米改性的菠萝叶纤维的制备方法，采用新鲜的菠萝叶作为原料，经适量脱胶后的菠萝叶纤维先后经纳米改性处理和壳聚糖处理，得到可纺性佳的菠萝叶纤维。该方法制备的纳米改性菠萝叶纤维与未改性处理的菠萝叶纤维相比机械强度增加，伸长率提高，可纺性增强，可以满足纺纱的要求。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种纳米改性的菠萝叶纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)以整片新鲜的菠萝叶为原料，将刮麻后得到的菠萝叶纤维浸入蒸馏水中进行超声膨润处理，再浸入碱液中进行煮沸脱胶处理，取出，充分水洗得到脱胶的菠萝叶纤维；
(2)将步骤(1)制备的脱胶菠萝叶纤维以浴比1:40浸入含纳米改性溶液中，加热超声，取出，充分水洗，室温晾干得到改性的菠萝叶纤维；
(3)将步骤(2)制备的改性菠萝叶纤维以浴比1:50浸入含戊二醛的壳聚糖溶液中，一浸一扎，取出水洗烘干，集束得到纳米改性的菠萝叶纤维。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，菠萝叶纤维的长度为15-25cm。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，超声膨润处理的时间为30min，频率为20-50kHz。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，脱胶的菠萝叶纤维的残胶率为15-20％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，纳米改性溶液中含有纳米碳酸钙、表面活性剂和蒸馏水，所述纳米碳酸钙的质量分数为2-5％，所述表面活性剂为EDTA，所述EDTA的质量分数为0.5-1％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，加热超声的温度为30-45℃，加热超声的频率为20-50kHz，加热超声的时间为5-10min。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，改性的菠萝叶纤维的含水率为14-20％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，含戊二醛的壳聚糖溶液中戊二醛的质量分数为0.5-2％，壳聚糖的质量分数为3-5％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，一浸一扎的轧余率为85-90％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，纳米改性的菠萝叶纤维的长度为50-100cm，线密度为5-12tex。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的纳米改性菠萝纤维，首先进行超声膨润脱胶控制菠萝纤维中的含胶率，使菠萝纤维中的纤维素适量开松，然后经超声处理和纳米改性溶液将纳米碳酸钙粒子能够填充菠萝纤维表面的缝隙，提高菠萝纤维细胞壁厚度，并通过控制超声的频率和时间调节纳米碳酸钙粒子在菠萝纤维的附着率，进而提高菠萝纤维的力学性能，提高菠萝纤维的可纺性能。
(2)本发明还对纳米改性处理的菠萝纤维进行壳聚糖后整理，通过戊二醛作为交联剂，将壳聚糖分子附着于菠萝纤维的表面，在菠萝纤维的表面形成一层致密的薄膜，改善菠萝纤维表面的光滑度，提高菠萝纤维手感、光泽度和机械强度，改善菠萝纤维的可纺性、外观和舒适性。
(3)本发明从菠萝纤维的内部和表面对菠萝纤维进行改性，解决菠萝纤维质量差，可纺性差的问题，而且采用的试剂绿色环保，对环境负担小。
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)以整片新鲜的菠萝叶为原料，将刮麻后得到15cm长的菠萝叶纤维浸入蒸馏水中，在20kHz下超声膨润处理30min，再浸入碱液中进行煮沸脱胶处理，取出，充分水洗得到残胶率为15％的脱胶的菠萝叶纤维。
(2)将步骤(1)制备的脱胶菠萝叶纤维以浴比1:40浸入含纳米改性溶液中，在30℃温度和20kHz频率下加热超声5min，取出，充分水洗，室温晾干得到含水率为14％的改性的菠萝叶纤维，其中纳米改性溶液中含有质量分数为2％的纳米碳酸钙和质量分数为0.5％EDTA表面活性剂。
(3)将步骤(2)制备的改性菠萝叶纤维以浴比1:50浸入含戊二醛的壳聚糖溶液中，一浸一扎，轧余率为85％，取出水洗烘干，集束得到纳米改性的菠萝叶纤维，其中含戊二醛的壳聚糖溶液中戊二醛的质量分数为0.5％，壳聚糖的质量分数为3％。
实施例2：
(1)以整片新鲜的菠萝叶为原料，将刮麻后得到25cm长的菠萝叶纤维浸入蒸馏水中，在50kHz下超声膨润处理30min，再浸入碱液中进行煮沸脱胶处理，取出，充分水洗得到残胶率为20％的脱胶的菠萝叶纤维。
(2)将步骤(1)制备的脱胶菠萝叶纤维以浴比1:40浸入含纳米改性溶液中，在45℃温度和50kHz频率下加热超声10min，取出，充分水洗，室温晾干得到含水率为20％的改性的菠萝叶纤维，其中纳米改性溶液中含有质量分数为5％的纳米碳酸钙和质量分数为1％EDTA表面活性剂。
(3)将步骤(2)制备的改性菠萝叶纤维以浴比1:50浸入含戊二醛的壳聚糖溶液中，一浸一扎，轧余率为90％，取出水洗烘干，集束得到纳米改性的菠萝叶纤维，其中含戊二醛的壳聚糖溶液中戊二醛的质量分数为2％，壳聚糖的质量分数为5％。
实施例3：
(1)以整片新鲜的菠萝叶为原料，将刮麻后得到20cm长的菠萝叶纤维浸入蒸馏水中，在40kHz下超声膨润处理30min，再浸入碱液中进行煮沸脱胶处理，取出，充分水洗得到残胶率为17％的脱胶的菠萝叶纤维。
(2)将步骤(1)制备的脱胶菠萝叶纤维以浴比1:40浸入含纳米改性溶液中，在35℃温度和35kHz频率下加热超声6min，取出，充分水洗，室温晾干得到含水率为16％的改性的菠萝叶纤维，其中纳米改性溶液中含有质量分数为3％的纳米碳酸钙和质量分数为07％EDTA表面活性剂。
(3)将步骤(2)制备的改性菠萝叶纤维以浴比1:50浸入含戊二醛的壳聚糖溶液中，一浸一扎，轧余率为87％，取出水洗烘干，集束得到纳米改性的菠萝叶纤维，其中含戊二醛的壳聚糖溶液中戊二醛的质量分数为1％，壳聚糖的质量分数为4％。
实施例4：
(1)以整片新鲜的菠萝叶为原料，将刮麻后得到15cm长的菠萝叶纤维浸入蒸馏水中，在25kHz下超声膨润处理30min，再浸入碱液中进行煮沸脱胶处理，取出，充分水洗得到残胶率为16％的脱胶的菠萝叶纤维。
(2)将步骤(1)制备的脱胶菠萝叶纤维以浴比1:40浸入含纳米改性溶液中，在40℃温度和35kHz频率下加热超声8min，取出，充分水洗，室温晾干得到含水率为14-20％的改性的菠萝叶纤维，其中纳米改性溶液中含有质量分数为3.5％的纳米碳酸钙和质量分数为0.8％EDTA表面活性剂。
(3)将步骤(2)制备的改性菠萝叶纤维以浴比1:50浸入含戊二醛的壳聚糖溶液中，一浸一扎，轧余率为90％，取出水洗烘干，集束得到纳米改性的菠萝叶纤维，其中含戊二醛的壳聚糖溶液中戊二醛的质量分数为1.5％，壳聚糖的质量分数为3.5％。
实施例5：
(1)以整片新鲜的菠萝叶为原料，将刮麻后得到25cm长的菠萝叶纤维浸入蒸馏水中，在25kHz下超声膨润处理30min，再浸入碱液中进行煮沸脱胶处理，取出，充分水洗得到残胶率为15％的脱胶的菠萝叶纤维。
(2)将步骤(1)制备的脱胶菠萝叶纤维以浴比1:40浸入含纳米改性溶液中，在40℃温度和30kHz频率下加热超声5min，取出，充分水洗，室温晾干得到含水率为15％的改性的菠萝叶纤维，其中纳米改性溶液中含有质量分数为3％的纳米碳酸钙和质量分数为0.6％EDTA表面活性剂。
(3)将步骤(2)制备的改性菠萝叶纤维以浴比1:50浸入含戊二醛的壳聚糖溶液中，一浸一扎，轧余率为90％，取出水洗烘干，集束得到纳米改性的菠萝叶纤维，其中含戊二醛的壳聚糖溶液中戊二醛的质量分数为1％，壳聚糖的质量分数为3.5％。
实施例6：
(1)以整片新鲜的菠萝叶为原料，将刮麻后得到20cm长的菠萝叶纤维浸入蒸馏水中，在40kHz下超声膨润处理30min，再浸入碱液中进行煮沸脱胶处理，取出，充分水洗得到残胶率为15％的脱胶的菠萝叶纤维。
(2)将步骤(1)制备的脱胶菠萝叶纤维以浴比1:40浸入含纳米改性溶液中，在35℃温度和30kHz频率下加热超声5min，取出，充分水洗，室温晾干得到含水率为15％的改性的菠萝叶纤维，其中纳米改性溶液中含有质量分数为5％的纳米碳酸钙和质量分数为0.5％EDTA表面活性剂。
(3)将步骤(2)制备的改性菠萝叶纤维以浴比1:50浸入含戊二醛的壳聚糖溶液中，一浸一扎，轧余率为85％，取出水洗烘干，集束得到纳米改性的菠萝叶纤维，其中含戊二醛的壳聚糖溶液中戊二醛的质量分数为1.5％，壳聚糖的质量分数为4.5％。
经检测，实施例1-6制备的纳米改性的菠萝叶纤维以及现有技术的未处理的菠萝纤维的机械强度的结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的纳米改性的菠萝叶纤维的长度、纤度、机械强度和伸长率都得到显著改善，菠萝纤维的可纺性提高。
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 (9)

1.一种纳米改性的菠萝叶纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以整片新鲜的菠萝叶为原料，将刮麻后得到的菠萝叶纤维浸入蒸馏水中进行超声膨润处理，再浸入碱液中进行煮沸脱胶处理，取出，充分水洗得到脱胶的菠萝叶纤维；
(2)将步骤(1)制备脱胶的菠萝叶纤维以浴比1:40浸入含纳米改性溶液中，加热超声，取出，充分水洗，室温晾干得到改性的菠萝叶纤维；
(3)将步骤(2)制备的改性菠萝叶纤维以浴比1:50浸入含戊二醛的壳聚糖溶液中，一浸一扎，取出水洗烘干，集束得到纳米改性的菠萝叶纤维；
其中，所述步骤(2)中，纳米改性溶液中含有纳米碳酸钙、表面活性剂和蒸馏水，所述纳米碳酸钙的质量分数为2-5％，所述表面活性剂为EDTA，所述EDTA的质量分数为0.5-1％。
2.根据权利要求1所述的一种纳米改性的菠萝叶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，菠萝叶纤维的长度为15-25cm。
3.根据权利要求1所述的一种纳米改性的菠萝叶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，超声膨润处理的时间为30min，频率为20-50kHz。
4.根据权利要求1所述的一种纳米改性的菠萝叶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，脱胶的菠萝叶纤维的残胶率为15-20％。
5.根据权利要求1所述的一种纳米改性的菠萝叶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，加热超声的温度为30-45℃，加热超声的频率为20-50kHz，加热超声的时间为5-10min。
6.根据权利要求1所述的一种纳米改性的菠萝叶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，改性的菠萝叶纤维的含水率为14-20％。
7.根据权利要求1所述的一种纳米改性的菠萝叶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，含戊二醛的壳聚糖溶液中戊二醛的质量分数为0.5-2％，壳聚糖的质量分数为3-5％。
8.根据权利要求1所述的一种纳米改性的菠萝叶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，一浸一扎的轧余率为85-90％。
9.根据权利要求1所述的一种纳米改性的菠萝叶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，纳米改性的菠萝叶纤维的长度为50-100cm，线密度为5-12tex。
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GR01 Patent grant
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PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: A Preparation Method of Nanometer Modified Pineapple Leaf Fiber

Effective date of registration: 20221204

Granted publication date: 20180925

Pledgee: Zhejiang Hecheng Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: Zhejiang richness victory reaches Science and Technology Ltd.

Registration number: Y2022330003402

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