CN106567137B - 一种红麻原麻纤维脱胶方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红麻原麻纤维脱胶方法，其包括蒸汽爆破预处理步骤、质量百分比浓度为10％的氨水溶液浸渍处理步骤和化学脱胶处理步骤；经过化学脱胶处理之后，再依次经脱水、上油、烘干处理，即得红麻精干麻。上述技术方案中，将蒸汽爆破脱胶处理、氨水浸渍处理和化学脱胶处理方法“有机结合”在一起，三个工艺步骤相互影响、相互协调、相互配合，三者之间的“协同作用”明显。所得到的红麻精干麻纤维素物理性能指标受损伤程度小，质量好、品质高，适于直接用于纺纱；该方法适于工业化生产，具有生产效率高、成本低，生产过程污染小等特点；特别适于麻纺织及麻浆粕制造企业推广应用。

Description

一种红麻原麻纤维脱胶方法

技术领域

本发明涉及一种原麻纤维脱胶方法，尤其涉及一种红麻原麻纤维脱胶方法；属于纺织技术领域。

联合蒸汽爆破预处理、氨水浸渍处理以及化学脱胶的方法对红麻进行脱胶，脱除红麻原麻中大部分胶质，依靠剩余胶质将红麻单纤维粘结成可供纺织加工利用的工艺纤维的方法，属于纺织加工领域。

背景技术

麻纤维产品因其优良的吸湿性、透气性和独特的服用风格，深受人们的喜爱和青睐。

我国麻类资源丰富，盛产红麻。红麻是一种抗逆性较强、较耐粗放耕作、生长迅速、产量较高的作物。

但是，由于红麻纤维粗而硬，单纤维长度仅为2-6mm，无法直接用于纺纱。目前，红麻主要用于加工麻袋或其他低档的纺织品。

研究表明，若要提高红麻的利用率，必须对其进行处理，脱除部分胶质，依靠剩下的部分胶质形成具有一定长度的工艺纤维。但是，现阶段，对于红麻脱胶的技术相对较为落后，甚至很不成熟，普遍存在的问题是，脱胶周期长、环境污染严重、脱胶效果不理想。例如：

采用常规的化学脱胶方法进行红麻脱胶处理，其工艺流程主要包括：浸酸(硫酸浓度1g/L，温度50℃，浴比1︰15，时间1h)→水洗→碱煮(氢氧化钠浓度6.5％，硅酸钠3％,亚硫酸钠4％,渗透剂(脂肪醇聚氧乙烯醚)2％，温度100℃，浴比1︰15，时间2.5h)→水洗→烘干→成品。

不难看出，采用如上的化学脱胶方法进行红麻脱胶处理，生产过程中，碱消耗量大(质量分数占到了6.5％)，化学辅助试剂种类多且量大。也就是说，其生产过程中，所产生的工业废水成分复杂、碱含量高，并且部分化学试剂(如亚硫酸钠)在高温下易分解并产生有毒有害气体，环保压力大。

更为重要的是，这种方法所处理后的红麻纤维，产品质量不理想、档次低。

发明内容

本发明的目的是，提供一种红麻原麻纤维脱胶方法，制备出的红麻精干麻质量好、品质高，适于纺纱工艺要求；其具有生产效率高、成本低，生产过程污染小等特点。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，

一种红麻原麻纤维脱胶方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，蒸汽爆破预处理步骤：

将红麻原麻浸没在50℃水中，浸泡处理0.5h后取出，沥干水分，置于蒸汽爆破装置的反应容器中；

然后，接通电源加热；当反应容器中压力上升至1.5MPa时，继续加热以保压5min；接着，迅速打开蒸汽爆破装置的泄压阀进行泄压；

泄压完成后，取出、用水冲洗干净、控干余水，并将纤维整理整齐，得到经过蒸汽爆破预处理后的红麻原麻纤维；

第二步，浸渍处理步骤：

将经过蒸汽爆破预处理后的红麻原麻纤维置于浸渍槽内，在质量百分比浓度为10％的氨水溶液中进行浸渍处理；其中，纤维与氨水浸渍液的浴比为1︰20；浸渍液温度80℃、处理时间3h；

浸渍处理完成后，取出、用水冲洗干净、控干余水，整理好，备用；

第三步，化学脱胶处理步骤：

将经过浸渍处理后的红麻纤维置于煮练釜内，浸没在煮练液中，在85-95℃下煮练2h；

然后，取出并用水冲洗干净，再依次经脱水、上油、烘干处理，即得红麻精干麻。

上述技术方案直接带来的技术效果是，将蒸汽爆破脱胶处理、氨水浸渍处理和化学脱胶处理三种技术手段有机结合在一起，可以直接得到纤维细度300公支以上的高品质红麻精干麻，充分满足下游产业的纺纱工艺的要求，直接用于纱线生产。

上述技术方案红麻原麻纤维脱胶方法，还具有生产效率高、成本低，生产过程污染小技术特点等特点。

此外，上述技术方案红麻原麻纤维脱胶方法，其浸渍液氨水易于回收再利用，既利于环保，又利于生产成本的控制。

上述技术方案的技术特点，现详细解释与说明如下：

首先，蒸汽爆破脱胶处理后的红麻原麻纤维，部分胶质成分被率先去除，使得原先粘连在一起的红麻纤维束得以充分分离，获得了很好的分离效果；

然后，将蒸汽爆破处理后的红麻纤维用氨水浸泡，氨水能够选择性脱除纤维中部分木质素，打开半纤维素、木质素和纤维素之间大分子的链接，同时氨水对纤维素具有润胀作用，氨水的这两种作用效果都可以增加碱液对纤维大分子的可及性，增强碱液的萃取作用效果，从而，有利于在随后的化学脱胶处理工序中，降低碱液浓度、减少化学试剂总用量；并且，由于木质素的溶解难度大幅降低，化学试剂中不再需要使用亚硫酸盐(木质素的溶解和脱色)。

这一方面，降低了后续的化学脱胶工艺处理难度，利于生产效率的提高；另一方面，将大幅降低生产过程中所产生的废水净化处理难度(含碱量少，COD相对较小，且废水成分相对简单)；

更为重要的是，化学脱胶过程中，由于所使用的化学试剂的浓度及用量大幅降低或减少，可以大幅降低对麻精干麻纤维素物理性能指标的损害或损伤。

概括而言，上述技术方案中，将蒸汽爆破脱胶处理、氨水浸渍处理和化学脱胶处理方法这三种技术手段“组合”在一起，三个工艺步骤相互影响、相互协调、相互配合，三者之间的“协同作用”明显。

为了更好地理解上述“协同作用”产生的原因，下面结合化学反应机理，进一步详细解释与说明如下：

上述技术方案中，将红麻置入50℃左右的热水中浸渍，红麻在热水的作用下充分软化，致密的结构在水分子进入后变得疏松，由于水分子的渗透打开部分氢键，减弱了麻皮化学成分间的连接，大分子自由度提高，使得水分子等小分子物质更容易进入麻皮内部；

其中，50℃的水分子活性大，比常温水可在更短时间内使麻皮得到软化和打开分子间的氢键，高于50℃后麻皮软化时间缩短不明显，且高温水容易向低温环境热传导，增加了保持水温需要的能耗，在这一步骤，热水浸渍软化使得在后续蒸汽爆破处理中蒸汽更容易进入麻皮，提高爆破效果，减少爆破时间。

在随后的蒸汽爆破工序，由于红麻的结构致密性，采用1.5Mpa左右的较高压力进行爆破处理，结合上一工序的软化步骤，使得蒸汽可以顺利进入麻皮内部，在瞬间爆破的过程中，一方面脱除了红麻中的果胶成分，减少后续化学脱胶的压力，达到减少使用氢氧化钠的目的；另一方面，蒸汽爆破可使红麻纤维初步分散，半纤维素部分降解，增加后续化学脱胶中化学试剂的可及度，增加后续化学脱胶效率，缩短脱胶时间。在这一工序中，大部分果胶成分由于高温的降解及瞬间爆破的作用从麻皮里面分离出来，溶解到爆破残夜中，胶质的去除进一步降低了后续脱胶化学药品的消耗；最后，蒸汽爆破将麻皮表皮的大部分薄壁细胞等纤维含量较低的组织从处理后的纤维束中分离出来，这些物质的去除，进一步提高了麻皮的脱胶液可及度，加速后续化学脱胶的渗透和提高均匀性，提升脱胶质量。

随后采用的氨水浸渍是本发明的技术关键点之一，对最终的红麻纤维制取起到了非常关键的作用。这是因为，相较其它麻类原料，红麻含有较高的木质素成分，木质素含量可高达20％，是红麻脱胶最大的难点。因此，使用常规的脱胶方法，不能有效脱除红麻中的木质素成分，从而造成红麻纤维在木质素的作用下仍相互粘结，结果是最终的红麻纤维粗、硬，达不到纺织加工的要求。为了尽量去除红麻中的木质素成分，普遍采用加大脱胶强度的方法，此方法一方面，增加了化学品的用量，增加污染；另一方面，强烈的脱胶条件对纤维素亦造成明显的损伤，进一步降低了最终产品的品质。

因此，要解决上述问题，需要寻求一种在较温和的条件下破坏木质素结构，使其容易在后续化学脱胶中被脱除，且成本低、污染小的脱胶预处理方式。

而上述技术方案的氨水浸渍处理步骤，则是针对性的对木质素进行氧化氨解，把最难去除的木质素高分子降解成易分解的中小分子，破坏木质素结构、断开木质素与纤维素和半纤维素之间的连接；同时，氨水对纤维素具有润胀作用，氨水的这两种作用效果都可以增加碱液对纤维大分子的可及性，增强后续脱胶的作用效果，减少烧碱的使用量。

更为重要的是，氨水的浸渍不损伤纤维素的结构，可保持纤维的长度及强力，且由于氨水易于回收利用，减少了环境的污染，并降低生产成本。

红麻麻皮经过上述水预浸软化，蒸汽爆破的物理分散和氨水浸渍的溶胀等综合作用，其物理结构分散、分子间连接打开，且木质素在氨水的作用下大部分降解。因此，经过上述工序的有机结合，在最后的煮练工序，煮练液可轻松进入麻皮内部，针对性的对剩余的半纤维素和部分木质素进行脱除，使脱胶过程简单、可控，在维持束纤维细度较低的情况下保证纤维的长度和柔软度，生产高品质纤维。本发明采用双氧水，可对胶质进行辅助脱除，同时还可起到漂白效果，增加最终产品的白度；使用硅酸钠助剂，吸附脱胶时产生的杂质，最终缩短脱胶时间、增加脱胶后纤维质量；使用渗透剂，可增加化学品脱胶的渗透效果，提高脱胶质量，减少脱胶时间。

在此脱胶工序中，只有进行前面水预浸软化、蒸汽爆破预处理和氨水浸渍步骤，红麻麻皮结构分散且木质素被破坏，才可以继续采用上述化学脱胶工序；

而蒸汽爆破工序和氨水浸渍工序的不完整脱胶也只有采用上述化学脱胶工序才能达到纤维分离、白度提高且不损伤纤维的目的。

因此，本发明的脱胶工序是一个相互配合、协同效应明显的有机结合体、密不可分。

优选为，上述煮练液的各组分及质量分数如下：

过氧化氢2％、硅酸钠3％、亚硫酸钠4％、煮练用渗透剂2％，余量为10g/L的氢氧化钠水溶液。

该优选技术方案直接带来的技术效果是，由于碱液浓度低、处理液成分相对简单，使得整个化学脱胶处理过程中，工艺条件更温和(对纤维物理性能指标的损伤小)，反应进行的程度更彻底(脱胶处理效果好)。

进一步优选，上述煮练用渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

该优选技术方案直接带来的技术效果是，脂肪醇聚氧乙烯醚具有稳定性高、水溶性好、耐电解质，易于生物降解，且使用时泡沫小等特点，因而，优选使用脂肪醇聚氧乙烯醚作为煮练用渗透剂。

综上所述，本发明相对于现有技术，具有制备出的红麻精干麻质量好、品质高，适于纺纱工艺要求；以及生产效率高、成本低，生产过程污染小等有益效果。本发明的红麻原麻纤维脱胶方法适于麻纺织及麻浆粕制造企业推广应用，具有良好的市场前景。

附图说明

图1为实施例1脱胶处理后的红麻纤维电镜照片(放大倍数为2500倍)；

图2为实施例2脱胶处理后的红麻纤维电镜照片(放大倍数为2500倍)。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1

原料及产地：500Kg红麻原麻、新疆

脱胶方法如下：

第一步，蒸汽爆破预处理步骤：

将红麻原麻浸没在55℃水中，浸泡处理0.5h，取出，置于蒸汽爆破装置的反应容器中，注水至将红麻原麻纤维全部淹没；

然后，接通电源加热；当反应容器中压力上升至1.5MPa时，继续加热以保压5min；

接着，迅速打开蒸汽爆破装置的泄压阀进行泄压；泄压完成后，取出，用水冲洗干净、控干余水，并将纤维整理整齐，即得到经过蒸汽爆破预处理后的红麻原麻纤维；

第二步，浸渍处理步骤：

将经过蒸汽爆破预处理后的红麻原麻纤维置于浸渍槽内，在质量百分比浓度为10％的氨水溶液中进行浸渍处理；其中，纤维与浸渍液的浴比为1︰20；浸渍液温度80℃、处理时间3h；

浸渍处理完成后，取出，用水冲洗干净、控干余水，整理好、备用；

第三步，化学脱胶处理步骤：

将经过浸渍处理后的红麻纤维置于煮练釜内，浸没在煮练液中，在85-95℃下煮练2h；

然后，取出、用水冲洗干净，再依次经脱水、上油、烘干处理，即得红麻精干麻。

上述煮练液的各组分的质量分数如下：过氧化氢2％、硅酸钠3％、亚硫酸钠4％、脂肪醇聚氧乙烯醚2％，余量为10g/L的氢氧化钠水溶液。

实施例2

为对比实施例；

原料及产地：500Kg红麻原麻、新疆(与实施例1所用原料同批次)

脱胶方法如下：

浸酸(硫酸浓度1g/L，温度50℃，浴比1︰15，时间1h)→水洗→碱煮(氢氧化钠浓度6.5％，硅酸钠3％,亚硫酸钠4％,渗透剂(脂肪醇聚氧乙烯醚)2％，温度100℃，浴比1︰15，时间2.5h)→水洗→烘干。

产品的检测与检验：

分别将实施例1、实施例2所制得的产品取样、置于电镜下，放大2500倍进行观测，结果分别如图1、图2所示。

图1为实施例1脱胶处理后的红麻纤维电镜照片，图2为实施例2(化学脱胶方法)脱胶处理后的红麻纤维电镜照片。

对比图1、图2，可以清楚地看出，本发明的红麻原麻纤维脱胶方法明显优于现有技术的化学脱胶方法：如图2所示，红麻纤维表面仍有大量胶质存在；如图1所示，红麻纤维表面光滑，基本无胶质。原因在于，红麻纤维的胶质含量较高，脱除难度大，使用纯化学脱胶方法进行脱胶处理，不能完全脱除其胶质；

而经过蒸汽爆破对原料的初步脱胶和开松、再经氨水浸渍后脱除木质素后，只需要相对较少量的化学试剂进行化学脱胶处理，即可获得良好的脱胶效果。

本发明脱胶效果与其它脱胶效果对比：

表1本发明的脱胶方法与化学脱胶方法化学试剂用量对比情况

从表1可看出，本发明的方法处理每吨红麻节省氢氧化钠用量0.775吨；化学试剂总用量节省0.64吨，大大节省了碱的用量，且无需使用亚硫酸盐成分，减轻了环境污染。

表2本发明的脱胶方法与化学脱胶方法所获得的红麻纤维产品质量对比情况

从上表2可以看出，本发明的方法可将残胶率由6.31％降低至4.49％，纤维细度由145.1公支提高至312.47公支，大大提高了脱胶的效果；

特别是，化学脱胶的纤维的平均聚合度为3647；而本发明的方法得到的红麻纤维平均聚合度为4106，平均聚合度的提高说明纤维强力提高，证明本发明的方法对红麻纤维的损伤小，可保持红麻的纤维聚合度，提高纤维的使用性能。

Claims (1)

1.一种红麻原麻纤维脱胶方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，蒸汽爆破预处理步骤：

将红麻原麻浸没在50℃水中，浸泡处理0.5h后取出，沥干水分，置于蒸汽爆破装置的反应容器中；

然后，接通电源加热；当反应容器中压力上升至1.5MPa时，继续加热以保压5min；接着，迅速打开蒸汽爆破装置的泄压阀进行泄压；

泄压完成后，取出、用水冲洗干净、控干余水，并将纤维整理整齐，得到经过蒸汽爆破预处理后的红麻原麻纤维；

第二步，浸渍处理步骤：

将经过蒸汽爆破预处理后的红麻原麻纤维置于浸渍槽内，在质量百分比浓度为10％的氨水溶液中进行浸渍处理；其中，纤维与氨水浸渍液的浴比为1︰20；浸渍液温度80℃、处理时间3h；

浸渍处理完成后，取出、用水冲洗干净、控干余水，整理好，备用；

第三步，化学脱胶处理步骤：

将经过浸渍处理后的红麻纤维置于煮练釜内，浸没在煮练液中，在85-95℃下煮练2h；

然后，取出并用水冲洗干净，再依次经脱水、上油、烘干处理，即得红麻精干麻；

所述煮练液的各组分及质量分数如下：

过氧化氢2％、硅酸钠3％、亚硫酸钠4％、煮练用渗透剂2％，余量为10g/L的氢氧化钠水溶液；

所述煮练用渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。