CN106868607A - 一种高效低排低温过氧化麻脱胶方法 - Google Patents

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蒋秋冉
葛建东
陈思
邱夷平
韦峻峰
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Donghua University
National Dong Hwa University
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01C—CHEMICAL OR BIOLOGICAL TREATMENT OF NATURAL FILAMENTARY OR FIBROUS MATERIAL TO OBTAIN FILAMENTS OR FIBRES FOR SPINNING; CARBONISING RAGS TO RECOVER ANIMAL FIBRES
    • D01C1/00—Treatment of vegetable material
    • D01C1/02—Treatment of vegetable material by chemical methods to obtain bast fibres

Abstract

本发明公开了一种针对多类麻的高效低排低温过氧化脱胶方法，包括将具有氧化性的碱金属过氧化物和酰胺类物质混合得到一定配比的水溶液作为处理液，再将处理液通过浸润、浸轧、喷淋的方式施加于待脱胶麻材料上，在5～‑80℃条件下低温处理1～10道，每道10s～30min，随后纤维经过清洗、干燥获得，处理液经过过滤，净化回收使用。本发明所述脱胶方法效率高、工艺简单，处理液可循环使用、能耗水耗小、生产成本低、污水排放量少，脱胶副产物收集及时，可促进麻纺工业向低碳环保型工业转型。

Description

一种高效低排低温过氧化麻脱胶方法
技术领域
本发明涉及一种高效低排低温过氧化麻脱胶方法，具体是针对各类原麻、麻纤维束以及麻纤维的低温体系溶液脱胶的方法，属于纺织领域、麻脱胶领域。
背景技术
我国是世界大麻、苎麻、亚麻生产大国，其劳动生产率位居世界前列。2011年我国亚麻、苎麻、汉麻单位产量分别为3856、1700、2629千克/公顷，远高于世界平均值。截至2012年，我国共有规模以上麻纺织企业282家，完成工业总产值430.74亿元。
麻纤维生产工艺中最耗时、耗资源、污染最大的步骤是脱胶，该步骤已经开始制约麻纤维的使用与发展。最常用的脱胶方法为化学脱胶，又称二煮法，该方法流程十分繁琐，耗水大、耗时长，约6小时(浸酸2h，一煮1.5h，二煮2.5h)。五钠、表面活性剂、非酸浸制剂等新型助剂的发展提高了麻的脱胶效率，耗时90～150min，但仍需用化学制剂高温高压煮练，对麻纤维的质量损失大，且会产生大量COD含量高、色度高的碱性废水，造成环境污染。以苎麻为例，每生产一吨精干麻产生约60m3废水，年排放的脱胶废水量达300万吨左右，COD排放量约7500吨。随着科学技术的发展，近年来研究工作者尝试将酶与微生物等引入麻脱胶工艺，并取得一定进展。其中化学、酶联合脱胶法可减少煮练次数，省去耗时(约三小时：1h化学脱胶，2h酶脱胶)耗力的打麻工序，降低麻纤维的损害程度，但由于现用的脱胶酶类作用单一，而麻中胶质成分结构复杂，残胶率不达标，生产条件要求高，生产工艺难以掌握且设备投入大，生产成本高，目前也无法在工业条件下广泛使用，故难以推广。另外，化学、生物联合脱胶法，微生物处理时间长(24h微生物脱胶，2h化学脱胶)，虽具有一定可行性，但其脱胶后纤维品质较差。因此，亟待开发一种高效率、低污染、低成本、纤维品质高的新型麻脱胶技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提高脱胶步骤的效率，减少脱胶步骤的排污。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种高效低排低温过氧化麻脱胶方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)脱胶处理液制备：脱胶处理液为具有氧化性的碱金属过氧化物和酰胺类物质的水溶液；
(2)脱胶处理，依据被处理材料特性和最终产品应用要求选择以下任意一种处理方式：
a)浸润处理：将待脱胶麻材料浸入预冷的脱胶处理液中，预冷温度为5～-80℃，处理时间为10s～30min，处理道数为1～10道，处理过程中，配合轻微机械作用，处理后材料经过轧辊脱去处理液；
b)浸轧处理：将待脱胶麻材料经过浸轧脱胶处理液，之后在5～-80℃环境下冷处理10s～30min，冷冻过程中或冷冻后，配合轻微机械作用，处理道数为1～10道；
c)喷淋处理：于待脱胶麻材料上喷淋脱胶处理液，之后在5～-80℃环境下冷处理10s～30min，冷冻过程中或冷冻后，配合轻微机械作用，处理道数为1～10道；
(3)纤维清洗与干燥：使用脱胶处理液在5～-20℃环境下对纤维进行初道清洗，清洗液进入回收流程，随后对纤维进行水洗或弱酸配合水洗至中性，最后在10～105℃常压或真空环境下进行纤维干燥；
(4)处理液的回收与再生：使用过的脱胶处理液经升温至10～50℃，沉淀并过滤移除析出的溶解成分，回收脱胶处理液再次循环使用。
优选地，所述步骤(2)中待脱胶麻材料为苎麻、汉麻、亚麻、剑麻、黄麻、罗布麻等的原麻、麻纤维束或经过初步脱胶处理的麻纤维。
优选地，所述步骤(1)中脱胶处理溶液中含有的具氧化性的碱金属过氧化物，为过氧化钾、过氧化锂或过氧化钠中的一种或几种，碱金属过氧化物的含量是0.5wt.％～20.0wt.％。
优选地，所述步骤(1)中脱胶处理溶液中含有的酰胺类物质，为酰胺类物质尿素、硫脲、乙酰胺、己内酰胺、四乙基氯化铵中的一种或几种，酰胺类物质的含量是0.5wt.％～20.0wt.％。
优选地，所述步骤(2)中轻微机械作用为机械敲打作用、机械振荡、或机械轧压。
本发明中待脱胶麻材料经过碱金属过氧化物和酰胺类物质的水溶液处理液中低温处理后，材料中部分果胶、半纤维素、木质素、蜡质以及部分分子量较小的纤维素(分子量低于30×104)被处理液高效溶解而脱离，分子量较大的纤维素纤维部分保留下来，其部分结晶区结构转换为非结晶区，从而使得最终获得的纤维白度、柔软性和可染性提高。溶解出的胶、半纤维素、木质素、蜡质以及部分分子量较小的纤维素在处理液温度升高后析出，经过过滤可被收集以作他用。净化后的处理液可继续使用。
有益效果
(1)本发明中的脱胶处理液体系具有选择溶解性，对于结晶度和分子量较低的成分具有高效溶解能力，但是对结晶度和分子量较高的纤维素成分的溶解性较弱，因此可在避免给予纤维主体损伤的条件下，通过调节处理条件，对脱胶主要成分进行可控移除；
(2)与传统工艺相比较，本发明中的低温处理原理避免了水解反应，而是直接溶解，因此工艺的处理时间较短，从而缩短脱胶工艺时间，节省生产成本；
(3)本发明中避免了水解反应，被溶解物质可以在处理液温度提升后析出而被收集，从而具有大分子结构的被溶解物质可以进一步用于其它应用；
(4)本发明通过低温碱金属过氧化物与酰胺类物质水溶液体系的氧化作用，加速脱胶，同时还可以对纤维漂白并赋予其一定抑菌性；
(5)本发明中的处理可以一定程度上打开纤维素体系的结晶区，将结晶区转换为非晶区，从而提高纤维的柔软性和可染性能；
(6)本发明中的处理液可以通过升温过滤工序得到净化，可以再次循环使用，因此大幅降低成本，还可以减少废水排放，确保工艺的环保性。
附图说明
图1为本发明脱胶处理流程图；
图2A为脱胶处理前苎麻纤维束的形态；
图2B为脱胶处理后苎麻纤维的形态。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步详述，所述待脱胶麻为苎麻、汉麻、亚麻、剑麻、黄麻、罗布麻的原麻、麻纤维束或经过初步脱胶处理的麻纤维。该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将过氧化钠/尿素/水以质量比7％/12％/81％的比例配制成处理液并预冷至-15℃，将苎麻原麻清洗净后，铺于处理网上，并浸没于预冷处理液中2min，经过轻微机械拍打后，将纤维用-10℃处理液清洗，后再使用25℃水洗至中性，随后纤维在室温下自然干燥。
实施例2
将过氧化锂/硫脲/水质量比为10％/12％/78％的比例配制成脱胶处理液，将亚麻原麻洗净后，铺陈于处理网上，喷淋处理液，将被处理液润湿的原麻放置于-15℃冷冻5min，机械拍打1min后将纤维用-5℃处理液清洗，后再使用20℃水洗至中性，纤维于50℃快速烘干处理。
实施例3
将过氧化钾/尿素/水质量比为9％/12％/79％的比例配制成脱胶处理液并放入浸轧槽中，将汉麻纤维束经过存有处理液的浸轧槽进行处理液的浸轧，而后放置于-25℃冷冻30s，重复浸轧冷冻过程2道后使用-5℃处理液对纤维束进行清洗，而后20℃水洗至中性，并在室温下自然干燥。

Claims (5)

1.一种高效低排低温过氧化麻脱胶方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)脱胶处理液制备：脱胶处理液为具有氧化性的碱金属过氧化物和酰胺类物质的水溶液；
(2)脱胶处理，依据被处理材料特性和最终产品应用要求选择以下任意一种处理方式：
a)浸润处理：将待脱胶麻材料浸入预冷的脱胶处理液中，预冷温度为5～-80℃，处理时间为10s～30min，处理道数为1～10道，处理过程中，配合轻微机械作用，处理后材料经过轧辊脱去处理液；
b)浸轧处理：将待脱胶麻材料经过浸轧脱胶处理液，之后在5～-80℃环境下冷处理10s～30min，冷冻过程中或冷冻后，配合轻微机械作用，处理道数为1～10道；
c)喷淋处理：于待脱胶麻材料上喷淋脱胶处理液，之后在5～-80℃环境下冷处理10s～30min，冷冻过程中或冷冻后，配合轻微机械作用，处理道数为1～10道；
(3)纤维清洗与干燥：使用脱胶处理液在5～-20℃环境下对纤维进行初道清洗，清洗液进入回收流程，随后对纤维进行水洗或弱酸配合水洗至中性，最后在10～105℃常压或真空环境下进行纤维干燥；
(4)处理液的回收与再生：使用过的脱胶处理液经升温至10～50℃，沉淀并过滤移除析出的溶解成分，回收脱胶处理液再次循环使用。
2.如权利要求1所述的一种高效低排低温过氧化麻脱胶方法，其特征在于，所述步骤(2)中待脱胶麻材料为原麻、麻纤维束或经过初步脱胶处理的麻纤维。
3.如权利要求1所述的一种高效低排低温过氧化麻脱胶方法，其特征在于，所述步骤(1)中脱胶处理溶液中含有的具氧化性的碱金属过氧化物，为过氧化钾、过氧化锂或过氧化钠中的一种或几种，碱金属过氧化物的含量是0.5wt.％～20.0wt.％。
4.如权利要求1所述的一种高效低排低温过氧化麻脱胶方法，其特征在于，所述步骤(1)中脱胶处理溶液中含有的酰胺类物质，为酰胺类物质尿素、硫脲、乙酰胺、己内酰胺、四乙基氯化铵中的一种或几种，酰胺类物质的含量是0.5wt.％～20.0wt.％。
5.如权利要求1所述的一种高效低排低温过氧化麻脱胶方法，其特征在于，所述步骤(2)中轻微机械作用为机械敲打作用、机械振荡、或机械轧压。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113277669A (zh) * 2020-07-13 2021-08-20 天津工业大学 一种清洁的麻纤维或麻纺织品的脱胶练漂方法

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CN101109109A (zh) * 2007-08-29 2008-01-23 中国人民解放军总后勤部军需装备研究所 一种麻纤维的脱胶方法
CN106400129A (zh) * 2016-10-28 2017-02-15 东华大学 一种高效低排低温过氧化麻脱胶方法

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