CN107599095B - 一种玉米秸秆的预处理和染色方法 - Google Patents

一种玉米秸秆的预处理和染色方法 Download PDF

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一种玉米秸秆的预处理和染色方法,收割玉米秸秆后自然气干,控制含水率<12%;将选好的秸秆完全浸没于双氧水中漂白0.5‑1h,温度控制在50℃‑55℃,漂白结束后用清水冲洗,随后将漂白后的秸秆用NaOH去除表面蜡质以利于后期上染,NaOH溶质质量分数为0.1%;选取活性染料,助剂为Na2CO3和NaCl;先在染槽内用25℃温水将染料调成浆状态,再加入蒸馏水配置染料质量分数为0.5%的染液,然后在配好的染液中加入Na2CO3,调节PH值至10;再按V秸秆:V染液为1:20的浴比,40℃温度下加热1h,15‑20min时加入1%NaCl助染,30‑40min时再加入1%NaCl和1%Na2CO3

Description

一种玉米秸秆的预处理和染色方法
技术领域
本发明涉及一种农作物秸杆的预处理和染色方法,尤其涉及一种玉米秸秆的预处理和染色方法。
背景技术
秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称,是农作物在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中,秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等,秸秆中的粗纤维含量高(30%-40%),并含有木质素等。目前,在科学研究方面主要是针对秸秆人造板材的研究,成品主要应用于墙面装饰及一些简单家具组装,美学效果较差;在艺术方面、学术界对这一技艺的研究仅局限在传统工艺手法上,比如秸秆贴画或者秸秆扎刻等,并没有很大的突破使其成为大众生活中的艺术品及产品。这些工艺所用的秸秆大部分以秸秆原料为主,色彩单一,无法进行艺术提升。
长有秸杆的农作物包括小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它粗粮农作物等等,目前,玉米秸秆多用于制作艺术品,为了丰富艺术品的色彩,需要对玉米秸秆染色,针对玉米秸秆色彩提升的方法主要有两种,一种是物理方法,主要是通过颜料覆盖或者电烙铁烫出深浅变化,颜料覆盖容易褪色干裂,且无法表现秸秆表面的光泽效果,而电烙铁烫出的颜色虽然可以保留秸秆表面的光泽,但是也只能呈现素描般的效果,色彩单一,且容易破坏秸秆表面的物理结构,造成秸秆表面光泽不一、易断裂,无法长期保存。另一种玉米秸秆色彩提升的方法是化学方法,即参考木材染色的方法,普遍采用常规浸染的方式,丰富秸秆的色彩。但是,由于秸秆表面存在二氧化硅,因此不易上染,现在针对秸秆表面预处理和化学染色的方法参差不齐。
发明内容
本发明针对不足,提供一种色彩丰富、染色效果好的玉米秸秆的预处理和染色方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
一种玉米秸秆的预处理和染色方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)秸秆制备及裁剪,收割玉米秸秆后自然气干,控制含水率<12%,去除叶子、叶鞘,截取色泽白、亮、质地柔软、粗细均匀的茎秆,剔除有严重缺陷的部分,用砂纸进行表面清洁,选取纹理均匀、无严重缺陷的试件作为试验用材;
(2)秸秆预处理,将选好的秸秆完全浸没于双氧水中漂白0.5-1h,温度控制在50℃-55℃,漂白结束后用清水冲洗,随后将漂白后的秸秆用NaOH去除表面蜡质以利于后期上染,NaOH溶质质量分数为0.1%,之后将秸秆自然气干,控制含水率<12%;
(3)染料选取,选取活性染料,助剂为Na2CO3和NaCl;
(4)秸秆染色,先在染槽内用25℃温水将染料调成浆状态,再加入蒸馏水配置染料质量分数为0.5%的染液,然后在配好的染液中加入Na2CO3,调节PH值至10;再按V秸秆:V染液为1:20的浴比,将秸秆完全浸染,秸秆之间不要叠加,40℃温度下加热1h,15-20min时加入1%NaCl助染,30-40min时再加入1%NaCl和1%Na2CO3,染色完成后取出试样,用清水冲洗并干燥,控制含水率<12%。
根据所述的一种玉米秸秆的预处理和染色方法,其特征在于,所述试件按长×宽为50mm×10mm裁制。
根据所述的一种玉米秸秆的预处理和染色方法,其特征在于,所述Na2CO3和NaCl均为分析纯。
本发明的优点是:
1、解决了秸秆表面含蜡质不易上染的问题,预处理方式起到了杀菌、耐老化的作用,有利于上染。
2、染色工艺简单高效,在常压条件适当提升温度即可染色,染色时间短,不需要复杂昂贵的染色设备,有利于在农村地区推广。
3、经过预处理和染色后的秸秆色泽绚丽,内外染色均匀,还保留了秸秆表面色泽光洁的效果,非常适合艺术创作并用于家具装饰,是家具装饰设计的新途径。
4、拓展了秸秆废弃物的应用途径,提高了秸秆材料的附加值,有利于农村环境的保护。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围,本领域技术人员可以根据具体情况,调整染料种类或者染色工艺参数。
实施例一
一种玉米秸秆的预处理和染色方法,包括如下步骤:
(1)收割玉米秸秆后自然气干,控制含水率为11%,去除叶子、叶鞘,截取色泽白、亮、质地柔软、粗细均匀的茎秆,剔除有严重缺陷的部分。按长×宽为50mm×10mm裁制试件,用200目砂纸进行表面清洁,用200目砂纸打光表面,装入染架。
(2)将选好的秸秆完全浸没于双氧水中漂白0.5h,温度控制在50℃。漂白结束后用清水冲洗,随后将漂白后的秸秆用NaOH去除表面蜡质以利于后期上染,NaOH含量为0.1%,若NaOH含量太大则容易造成秸秆皱缩和干裂。之后将秸秆自然气干,控制含水率为11%。
(3)染料选取。这里选取染料为活性艳红X-3B(工业品),助剂为Na2CO3(分析纯)及NaCl(分析纯)。
(4)秸秆染色。1、在染槽内用25℃温水将染料调成浆状态,再加入蒸馏水至规定体积配置染液,染料浓度为0.5%。2、在配好的染液中加入Na2CO3调节PH值至10。3、按1:20浴比将秸秆完全浸染,秸秆之间不要叠加,40℃温度下加热1小时。15min后加入1%NaCl助染,30min时再加入1%NaCl和1%Na2CO3,Na2CO3主要用于固色。染色完成后取出试样,用清水冲洗并干燥,控制含水率为11%。
(5)秸秆装饰家具。这里以秸秆装饰椅子靠背及座面为例。1、选取椅子,椅子靠背及面板暂时不要安装2、把秸秆压平,根据设计图将秸秆用白乳胶粘贴于靠背及座面上。为表现出立体效果,秸秆粘贴的层次可以有所区别。3、将粘贴好的靠背及座面置于室温下等待白乳胶干燥,然后将其镶嵌在椅子上。
实施例二
一种玉米秸秆的预处理和染色方法,包括如下步骤:
(1)收割玉米秸秆后自然气干,控制含水率为10%,去除叶子、叶鞘,截取色泽白、亮、质地柔软、粗细均匀的茎秆,剔除有严重缺陷的部分。按长×宽为50mm×10mm裁制试件,用200目砂纸进行表面清洁,用200目砂纸打光表面,装入染架。
(2)将选好的秸秆完全浸没于双氧水中漂白0.8h,温度控制在53℃。漂白结束后用清水冲洗,随后将漂白后的秸秆用NaOH去除表面蜡质以利于后期上染,NaOH含量为0.1%,若NaOH含量太大则容易造成秸秆皱缩和干裂。之后将秸秆自然气干,控制含水率为10%。
(3)染料选取。这里选取染料为活性艳红X-3B(工业品),助剂为Na2CO3(分析纯)及NaCl(分析纯)。
(4)秸秆染色。1、在染槽内用25℃温水将染料调成浆状态,再加入蒸馏水至规定体积配置染液,染料浓度为0.5%。2、在配好的染液中加入Na2CO3调节PH值至10。3、按1:20浴比将秸秆完全浸染,秸秆之间不要叠加,40℃温度下加热1小时。18min后加入1%NaCl助染,35min时再加入1%NaCl和1%Na2CO3,Na2CO3主要用于固色。染色完成后取出试样,用清水冲洗并干燥,控制含水率为10%。
(5)秸秆装饰家具。这里以秸秆装饰椅子靠背及座面为例。1、选取椅子,椅子靠背及面板暂时不要安装2、把秸秆压平,根据设计图将秸秆用白乳胶粘贴于靠背及座面上。为表现出立体效果,秸秆粘贴的层次可以有所区别。3、将粘贴好的靠背及座面置于室温下等待白乳胶干燥,然后将其镶嵌在椅子上。
实施例三
一种玉米秸秆的预处理和染色方法,包括如下步骤:
(1)收割玉米秸秆后自然气干,控制含水率为11%,去除叶子、叶鞘,截取色泽白、亮、质地柔软、粗细均匀的茎秆,剔除有严重缺陷的部分。按长×宽为50mm×10mm裁制试件,用200目砂纸进行表面清洁,用200目砂纸打光表面,装入染架。
(2)将选好的秸秆完全浸没于双氧水中漂白0.9h,温度控制在54℃左右。漂白结束后用清水冲洗,随后将漂白后的秸秆用NaOH去除表面蜡质以利于后期上染,NaOH含量为0.1%,若NaOH含量太大则容易造成秸秆皱缩和干裂。之后将秸秆自然气干,控制含水率为10%。
(3)染料选取。这里选取染料为活性艳红X-3B(工业品),助剂为Na2CO3(分析纯)及NaCl(分析纯)。
(4)秸秆染色。1、在染槽内用25℃温水将染料调成浆状态,再加入蒸馏水至规定体积配置染液,染料浓度为0.5%。2、在配好的染液中加入Na2CO3调节PH值至10。3、按1:20浴比将秸秆完全浸染,秸秆之间不要叠加,40℃温度下加热1小时。16min后加入1%NaCl助染,32min时再加入1%NaCl和1%Na2CO3,Na2CO3主要用于固色。染色完成后取出试样,用清水冲洗并干燥,控制含水率为11%。
(5)秸秆装饰家具。这里以秸秆装饰椅子靠背及座面为例。1、选取椅子,椅子靠背及面板暂时不要安装2、把秸秆压平,根据设计图将秸秆用白乳胶粘贴于靠背及座面上。为表现出立体效果,秸秆粘贴的层次可以有所区别。3、将粘贴好的靠背及座面置于室温下等待白乳胶干燥,然后将其镶嵌在椅子上。
实施例四
一种玉米秸秆的预处理和染色方法,包括如下步骤:
(1)收割玉米秸秆后自然气干,控制含水率为9%,去除叶子、叶鞘,截取色泽白、亮、质地柔软、粗细均匀的茎秆,剔除有严重缺陷的部分。按长×宽为50mm×10mm裁制试件,用200目砂纸进行表面清洁,用200目砂纸打光表面,装入染架。
(2)将选好的秸秆完全浸没于双氧水中漂白0.7h,温度控制在54℃左右。漂白结束后用清水冲洗,随后将漂白后的秸秆用NaOH去除表面蜡质以利于后期上染,NaOH含量为0.1%,若NaOH含量太大则容易造成秸秆皱缩和干裂。之后将秸秆自然气干,控制含水率为9%。
(3)染料选取。这里选取染料为活性艳红X-3B(工业品),助剂为纯碱(分析纯)及NaCl(分析纯)。
(4)秸秆染色。1、在染槽内用25℃温水将染料调成浆状态,再加入蒸馏水至规定体积配置染液,染料浓度为0.5%。2、在配好的染液中加入Na2CO3调节PH值至10。3、按1:20浴比将秸秆完全浸染,秸秆之间不要叠加,40℃温度下加热1小时。19min后加入1%NaCl助染,36min时再加入1%NaCl和1%Na2CO3,Na2CO3主要用于固色。染色完成后取出试样,用清水冲洗并干燥,控制含水率为10%。
(5)秸秆装饰家具。这里以秸秆装饰椅子靠背及座面为例。1、选取椅子,椅子靠背及面板暂时不要安装2、把秸秆压平,根据设计图将秸秆用白乳胶粘贴于靠背及座面上。为表现出立体效果,秸秆粘贴的层次可以有所区别。3、将粘贴好的靠背及座面置于室温下等待白乳胶干燥,然后将其镶嵌在椅子上。
实施例五
一种玉米秸秆的预处理和染色方法,包括如下步骤:
(1)收割玉米秸秆后自然气干,控制含水率为10%,去除叶子、叶鞘,截取色泽白、亮、质地柔软、粗细均匀的茎秆,剔除有严重缺陷的部分。按长×宽为50mm×10mm裁制试件,用200目砂纸进行表面清洁,用200目砂纸打光表面,装入染架。
(2)将选好的秸秆完全浸没于双氧水中漂白0.6h,温度控制在53℃左右。漂白结束后用清水冲洗,随后将漂白后的秸秆用NaOH去除表面蜡质以利于后期上染,NaOH含量为0.1%,若NaOH含量太大则容易造成秸秆皱缩和干裂。之后将秸秆自然气干,控制含水率为9%。
(3)染料选取。这里选取染料为活性艳红X-3B(工业品),助剂为Na2CO3(分析纯)及NaCl(分析纯)。
(4)秸秆染色。1、在染槽内用25℃温水将染料调成浆状态,再加入蒸馏水至规定体积配置染液,染料浓度为0.5%。2、在配好的染液中加入Na2CO3调节PH值至10。3、按1:20浴比将秸秆完全浸染,秸秆之间不要叠加,40℃温度下加热1小时。18min后加入1%NaCl助染,38min时再加入1%NaCl和1%Na2CO3,Na2CO3主要用于固色。染色完成后取出试样,用清水冲洗并干燥,控制含水率为10%。
(5)秸秆装饰家具。这里以秸秆装饰椅子靠背及座面为例。1、选取椅子,椅子靠背及面板暂时不要安装2、把秸秆压平,根据设计图将秸秆用白乳胶粘贴于靠背及座面上。为表现出立体效果,秸秆粘贴的层次可以有所区别。3、将粘贴好的靠背及座面置于室温下等待白乳胶干燥,然后将其镶嵌在椅子上。
实施例六
一种玉米秸秆的预处理和染色方法,包括如下步骤:
(1)收割玉米秸秆后自然气干,控制含水率为8%,去除叶子、叶鞘,截取色泽白、亮、质地柔软、粗细均匀的茎秆,剔除有严重缺陷的部分。按长×宽为50mm×10mm裁制试件,用200目砂纸进行表面清洁,用200目砂纸打光表面,装入染架。
(2)将选好的秸秆完全浸没于双氧水中漂白0.7h,温度控制在55℃左右。漂白结束后用清水冲洗,随后将漂白后的秸秆用NaOH去除表面蜡质以利于后期上染,NaOH含量为0.1%,若NaOH含量太大则容易造成秸秆皱缩和干裂。之后将秸秆自然气干,控制含水率为10%。
(3)染料选取。这里选取染料为活性艳红X-3B(工业品),助剂为Na2CO3(分析纯)及NaCl(分析纯)。
(4)秸秆染色。1、在染槽内用25℃温水将染料调成浆状态,再加入蒸馏水至规定体积配置染液,染料浓度为0.5%。2、在配好的染液中加入Na2CO3调节PH值至10。3、按1:20浴比将秸秆完全浸染,秸秆之间不要叠加,40℃温度下加热1小时。17min后加入1%NaCl助染,38min时再加入1%NaCl和1%Na2CO3,Na2CO3主要用于固色。染色完成后取出试样,用清水冲洗并干燥,控制含水率为9%。
(5)秸秆装饰家具。这里以秸秆装饰椅子靠背及座面为例。1、选取椅子,椅子靠背及面板暂时不要安装2、把秸秆压平,根据设计图将秸秆用白乳胶粘贴于靠背及座面上。为表现出立体效果,秸秆粘贴的层次可以有所区别。3、将粘贴好的靠背及座面置于室温下等待白乳胶干燥,然后将其镶嵌在椅子上。
对于以上各种染色处理条件,本领域技术人员可以根据实际情况所需对染料进行具体调配,对工艺参数进行具体调节。
本发明所述方法针对现有技术存在的问题,总结了传统秸秆贴画的制备方法,并将其改造升级与家具装饰进行结合。以此为目的,探索出了美学效果好、上染率高、染色均匀、耐久性长的玉米秸秆预处理和染色工艺。既节约了染料和助剂,又可以低温短时间染色。该技术绿色环保、低碳节能,具有良好的应用及推广前景。对促进秸秆的可持续利用、改善农村生态环境具有重要意义。
本发明涉及一种简易高效的玉米秸秆预处理和染色方法,可将其应用于家具装饰设计,步骤包括:秸秆筛选、预处理、染液调配、秸秆染色、染色秸秆干燥,然后用于家具装饰。本发明所述方法的优点是:1、拓展了玉米秸秆的应用范围,发挥其天然属性与家具装饰结合,有利于农业经济可持续发展。2、该玉米秸秆的预处理方式工艺简单易操作,解决了秸秆表面不易染色的难题。3、通过比较发现了适合秸秆表面染色的染料和染色工艺,该工艺缩短了染色时间、降低了染色温度、提高了染液活化能、提升了染料染色玉米秸秆的上染率,染色效果良好,耐久度高,既保留了秸秆表面光滑的质感,又通过染料的调配使秸秆呈现艺术色的效果,可适用于艺术创作,丰富了艺术表达的材料。
通过扫描电镜发现,预处理后的秸秆表面变得粗糙并出现很多细微破损。这是因为秸秆表面的蜡质是由脂肪醇和高级脂肪酸组成的酯类物质,这种物质可溶于碱,当遇到氢氧化钠后被破坏,秸秆表面出现“刻蚀”现象。这为染料的渗透和扩散创造了条件。活性染料染色后的秸秆表面变得更光滑且纹理清晰。这是因为染料分子吸附到秸秆的气孔和“刻蚀”处,使其堵塞闭合。从而证明了染料的渗透或有机结合作用。
本发明基于秸秆应用领域狭窄、并没有广泛走进大众生产生活、以及秸秆表面不易染色的现实问题,提出一种在常压条件下增强秸秆染色性能的预处理方式以及染色工艺,具有简单易操作、染色时间短、上染率高、染色均匀的特点。该发明所述工艺不需要复杂昂贵的染色设备,利用普通的仪器便可以大批量染色,染色后的秸秆可以应用技术美学和现代设计美学的原理,用于家具装饰设计或者其他艺术创作,通过编织、拼贴、叠加、粘贴或与其他材料结合应用于家具装饰设计,是一种新的美学表现形式。

Claims (3)

1.一种玉米秸秆的预处理和染色方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)秸秆制备及裁剪,收割玉米秸秆后自然气干,控制含水率<12%,去除叶子、叶鞘,截取色泽白、亮、质地柔软、粗细均匀的茎秆,剔除有严重缺陷的部分,用砂纸进行表面清洁,选取纹理均匀、无严重缺陷的试件作为试验用材;
(2)秸秆预处理,将选好的秸秆完全浸没于双氧水中漂白0.5-1h,温度控制在50℃-55℃,漂白结束后用清水冲洗,随后将漂白后的秸秆用NaOH去除表面蜡质以利于后期上染,NaOH溶质质量分数为0.1%,之后将秸秆自然气干,控制含水率<12%;
(3)染料选取,选取活性染料,助剂为Na2CO3和NaCl;
(4)秸秆染色,先在染槽内用25℃温水将染料调成浆状态,再加入蒸馏水配置染料质量分数为0.5%的染液,然后在配好的染液中加入Na2CO3,调节PH值至10;再按V秸秆:V染液为1:20的浴比,将秸秆完全浸染,秸秆之间不要叠加,40℃温度下加热1h,15-20min时加入1%NaCl助染,30-40min时再加入1%NaCl和1%Na2CO3,染色完成后取出试样,用清水冲洗并干燥,控制含水率<12%。
2.根据权利要求1所述的一种玉米秸秆的预处理和染色方法,其特征在于,所述试件按长×宽为50mm×10mm裁制。
3.根据权利要求1所述的一种玉米秸秆的预处理和染色方法,其特征在于,所述Na2CO3和NaCl均为分析纯。
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