CN110587757A - 一种使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及废旧木材下脚料加工技术领域，公开了一种使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法，包括：粉碎、蒸煮、柔化、帚化、强化；本发明提供的使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法，将废弃的柳木皮进行回收利用制备得到的纤维质强度高，更加柔软耐用，制备过程中不使用强酸和强碱，能够有效节约资源，保护环境；先将柳木皮下脚料进行回收、粉碎，并除去颗粒型杂质，能够保护机器，便于后期处理，提高处理效果；粉碎后对柳木皮进行高温高压蒸煮，通过高温和高压处理，使水分快速进入柳木皮，能够减小柳木皮硬脆性，增加柔韧性。

Description

一种使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法
技术领域
本发明主要涉及废旧木材下脚料加工技术领域，尤其涉及一种使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法。
背景技术
近几年来，柳木制备的生产工具、生活用品、艺术品等因为具有浓厚的民间文化气息而越来越受人们的欢迎，柳木加工制品有编织的，也有经过热压后进行稳定变形的，但是不论何种加工方法，在制备产品时都需要将木材及柳藤的皮进行去除，以便得到制品表面光滑，易于后期加工处理，提高柳木制品的实用性和装饰性；但是生产剩下的大量柳木皮大多都是进行丢弃或用作燃料，造成很大的资源浪费，同时也对环境造成了污染。
柳木皮的表面是大量的木质结构，内部含有大量的纤维素成分，但是柳木皮中的纤维素质感硬脆，弹性差，强度低，使用范围较小；现有专利文件CN106958159A公开了一种改性杞柳皮纤维的制取方法，具体将杞柳皮经过蒸煮、酸、碱处理后进行打纤，然后再将得到的纤维经过处理液进行浸泡，使杞柳皮纤维的混纺性和上染性得到改善，但是强度依旧较低，只能混纺后制备一些平价商品；现有专利文件CN107029675A公开了一种利用桉树皮制备吸油纤维的方法，具体公开了将按树皮经过蒸煮和帚化疏解后得到浆粕，再对浆粕进行干燥和亲油疏水改性，使得到的纤维具有较强的亲油疏水性，但是专利文件得到的纤维长度较小，强度太低，只能用作简单的吸油处理，使用范围狭窄。
发明内容
为了弥补已有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法。
一种使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法，包括以下步骤：
（1）粉碎：将柳木皮下脚料进行收集，粉碎至大小为3~10cm，清洗泥沙，能够保护机器，便于后期处理，提高处理效果，得粉碎料；
（2）蒸煮：将粉碎料置于容器内，加水浸没粉碎料，加热至80~90℃，保温10~15min，继续加热至120~130℃，保温30~40min，通过高温和高压处理，使水分快速进入柳木皮，能够减小柳木皮硬脆性，增加柔韧性，取出，沥水，得蒸煮料；
（3）柔化：将蒸煮料置于打纤机，打纤处理25~30min，去除表层的木质结构，提取柳木皮中的纤维成分，再置于酪醇溶液中，于50~60℃保温处理3~4h，能够降低木质素与纤维素的结合力，提高柳木皮中纤维的柔韧性，增加柳木皮纤维的实用性，清洗，得柔化料；
（4）帚化：将柔化料进行帚化，帚化时使用扫帚鳍，按照传统方法进行帚化，对纤维进行打浆，使得到的纤维便于加工和使用，沥水，得帚化料；
（5）强化：将帚化料置于强化液中，于60~70℃保温浸泡130~160min，强化液中加入多种成分，安全无毒，绿色环保，能够与纤维快速充分接触，提高纤维素之间的结合力，增强纤维的强度和耐腐蚀性，取出，再置于改性纳米二氧化钛分散液中，加热至105~110℃，保温浸泡30~40min，使纤维均匀吸收改性纳米二氧化钛，能够提高柳木皮纤维的抗拉强度和抗老化性，增加柳木皮纤维的加工性能和使用范围，取出，清洗干净，干燥至含水量为8~10%，得高强度改性纤维。
所述步骤（3）的酪醇溶液，将酪醇边搅拌边加入碳酸氢钠溶液中，完全加入后加热至50~60℃，保温，备用。
所述碳酸氢钠溶液的质量百分浓度为3~4%。
所述步骤（5）的强化液，由以下重量份的原料组成：尼泊金酯2.4~2.6、硫辛酸1.1~1.3、乙醇50~55、三聚磷酸钠5~7、水110~120；所述强化液的制备方法，将尼泊金酯和硫辛酸边搅拌边加入乙醇中，得乙醇溶液，再将三聚磷酸钠加入水中，搅拌至完全溶解，得水溶液，再将乙醇溶液加入水溶液中，充分搅拌混合，得强化液。
所述步骤（5）的改性纳米二氧化钛分散液，改性纳米二氧化钛的浓度为10~15%；所述改性纳米二氧化钛的制备方法，将锐钛型纳米二氧化钛置于反应釜中，以4~5℃/min的速度加热至220~240℃，保温20~25min，自然降温至70~80℃，向反应釜中搅拌加入与纳米二氧化钛等重量的醋酸溶液，搅拌至无水分，再加入纳米二氧化钛重量0.7~0.9%的聚氧化乙烯，保温搅拌至混合均匀，得改性纳米二氧化钛。
所述醋酸溶液的体积分数为2~3%。
所述使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法制备得到的高强度改性纤维。
本发明的优点是：本发明提供的使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法，将废弃的柳木皮进行回收利用制备得到的纤维质强度高，更加柔软耐用，制备过程中不使用强酸和强碱，能够有效节约资源，保护环境；先将柳木皮下脚料进行回收、粉碎，并除去颗粒型杂质，能够保护机器，便于后期处理，提高处理效果；粉碎后对柳木皮进行高温高压蒸煮，通过高温和高压处理，使水分快速进入柳木皮，能够减小柳木皮硬脆性，增加柔韧性；再将蒸煮后的柳木皮置于打纤机中进行打纤，去除表层的木质结构，提取柳木皮中的纤维成分，再置于酪醇溶液中进行柔化处理，能够降低木质素与纤维素的结合力，提高柳木皮中纤维的柔韧性，增加柳木皮纤维的实用性；再将柔化处理后的纤维使用扫帚鳍进行帚化，对纤维进行打浆，使得到的纤维便于加工和使用；帚化后再对纤维进行强化，将帚化料置于强化液中进行中温浸泡，强化液中加入多种成分，安全无毒，绿色环保，能够与纤维快速充分接触，提高纤维素之间的结合力，增强纤维的强度和耐腐蚀性，取出后再置于改性纳米二氧化钛分散液中进行高温浸泡，使纤维均匀吸收改性纳米二氧化钛，能够提高柳木皮纤维的抗拉强度和抗老化性，增加柳木皮纤维的加工性能和使用范围。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明。
实施例1
一种使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法，包括以下步骤：
（1）粉碎：将柳木皮下脚料进行收集，粉碎至大小为3~10cm，清洗泥沙，能够保护机器，便于后期处理，提高处理效果，得粉碎料；
（2）蒸煮：将粉碎料置于容器内，加水浸没粉碎料，加热至80℃，保温10min，继续加热至120℃，保温30min，通过高温和高压处理，使水分快速进入柳木皮，能够减小柳木皮硬脆性，增加柔韧性，取出，沥水，得蒸煮料；
（3）柔化：将蒸煮料置于打纤机，打纤处理25min，去除表层的木质结构，提取柳木皮中的纤维成分，再置于酪醇溶液中，所述的酪醇溶液，将酪醇边搅拌边加入碳酸氢钠溶液中，完全加入后加热至50℃，保温，备用；所述碳酸氢钠溶液的质量百分浓度为3%；于50℃保温处理3h，能够降低木质素与纤维素的结合力，提高柳木皮中纤维的柔韧性，增加柳木皮纤维的实用性，清洗，得柔化料；
（4）帚化：将柔化料进行帚化，帚化时使用扫帚鳍，按照传统方法进行帚化，对纤维进行打浆，使得到的纤维便于加工和使用，沥水，得帚化料；
（5）强化：将帚化料置于强化液中，所述的强化液，由以下重量份的原料组成：尼泊金酯2.4、硫辛酸1.1、乙醇50、三聚磷酸钠5、水110；所述强化液的制备方法，将尼泊金酯和硫辛酸边搅拌边加入乙醇中，得乙醇溶液，再将三聚磷酸钠加入水中，搅拌至完全溶解，得水溶液，再将乙醇溶液加入水溶液中，充分搅拌混合，得强化液；于60℃保温浸泡130min，强化液中加入多种成分，安全无毒，绿色环保，能够与纤维快速充分接触，提高纤维素之间的结合力，增强纤维的强度和耐腐蚀性，取出，再置于改性纳米二氧化钛分散液中，所述的改性纳米二氧化钛分散液，改性纳米二氧化钛的浓度为10%；所述改性纳米二氧化钛的制备方法，将锐钛型纳米二氧化钛置于反应釜中，以4℃/min的速度加热至220℃，保温20min，自然降温至70℃，向反应釜中搅拌加入与纳米二氧化钛等重量的醋酸溶液，搅拌至无水分，再加入纳米二氧化钛重量0.7%的聚氧化乙烯，保温搅拌至混合均匀，得改性纳米二氧化钛；所述醋酸溶液的体积分数为2%；加热至105℃，保温浸泡30min，使纤维均匀吸收改性纳米二氧化钛，能够提高柳木皮纤维的抗拉强度和抗老化性，增加柳木皮纤维的加工性能和使用范围，取出，清洗干净，干燥至含水量为8~10%，得高强度改性纤维。
所述使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法制备得到的高强度改性纤维。
实施例2
一种使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法，包括以下步骤：
（1）粉碎：将柳木皮下脚料进行收集，粉碎至大小为3~10cm，清洗泥沙，能够保护机器，便于后期处理，提高处理效果，得粉碎料；
（2）蒸煮：将粉碎料置于容器内，加水浸没粉碎料，加热至85℃，保温13min，继续加热至125℃，保温35min，通过高温和高压处理，使水分快速进入柳木皮，能够减小柳木皮硬脆性，增加柔韧性，取出，沥水，得蒸煮料；
（3）柔化：将蒸煮料置于打纤机，打纤处理28min，去除表层的木质结构，提取柳木皮中的纤维成分，再置于酪醇溶液中，所述的酪醇溶液，将酪醇边搅拌边加入碳酸氢钠溶液中，完全加入后加热至55℃，保温，备用；所述碳酸氢钠溶液的质量百分浓度为3.5%；于55℃保温处理3.5h，能够降低木质素与纤维素的结合力，提高柳木皮中纤维的柔韧性，增加柳木皮纤维的实用性，清洗，得柔化料；
（4）帚化：将柔化料进行帚化，帚化时使用扫帚鳍，按照传统方法进行帚化，对纤维进行打浆，使得到的纤维便于加工和使用，沥水，得帚化料；
（5）强化：将帚化料置于强化液中，所述的强化液，由以下重量份的原料组成：尼泊金酯2.5、硫辛酸1.2、乙醇53、三聚磷酸钠6、水115；所述强化液的制备方法，将尼泊金酯和硫辛酸边搅拌边加入乙醇中，得乙醇溶液，再将三聚磷酸钠加入水中，搅拌至完全溶解，得水溶液，再将乙醇溶液加入水溶液中，充分搅拌混合，得强化液；于65℃保温浸泡145min，强化液中加入多种成分，安全无毒，绿色环保，能够与纤维快速充分接触，提高纤维素之间的结合力，增强纤维的强度和耐腐蚀性，取出，再置于改性纳米二氧化钛分散液中，所述的改性纳米二氧化钛分散液，改性纳米二氧化钛的浓度为13%；所述改性纳米二氧化钛的制备方法，将锐钛型纳米二氧化钛置于反应釜中，以4.5℃/min的速度加热至230℃，保温23min，自然降温至75℃，向反应釜中搅拌加入与纳米二氧化钛等重量的醋酸溶液，搅拌至无水分，再加入纳米二氧化钛重量0.8%的聚氧化乙烯，保温搅拌至混合均匀，得改性纳米二氧化钛；所述醋酸溶液的体积分数为2.5%；加热至108℃，保温浸泡35min，使纤维均匀吸收改性纳米二氧化钛，能够提高柳木皮纤维的抗拉强度和抗老化性，增加柳木皮纤维的加工性能和使用范围，取出，清洗干净，干燥至含水量为8~10%，得高强度改性纤维。
所述使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法制备得到的高强度改性纤维。
实施例3
一种使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法，包括以下步骤：
（1）粉碎：将柳木皮下脚料进行收集，粉碎至大小为3~10cm，清洗泥沙，能够保护机器，便于后期处理，提高处理效果，得粉碎料；
（2）蒸煮：将粉碎料置于容器内，加水浸没粉碎料，加热至90℃，保温15min，继续加热至130℃，保温40min，通过高温和高压处理，使水分快速进入柳木皮，能够减小柳木皮硬脆性，增加柔韧性，取出，沥水，得蒸煮料；
（3）柔化：将蒸煮料置于打纤机，打纤处理30min，去除表层的木质结构，提取柳木皮中的纤维成分，再置于酪醇溶液中，所述的酪醇溶液，将酪醇边搅拌边加入碳酸氢钠溶液中，完全加入后加热至60℃，保温，备用；所述碳酸氢钠溶液的质量百分浓度为4%；于60℃保温处理4h，能够降低木质素与纤维素的结合力，提高柳木皮中纤维的柔韧性，增加柳木皮纤维的实用性，清洗，得柔化料；
（4）帚化：将柔化料进行帚化，帚化时使用扫帚鳍，按照传统方法进行帚化，对纤维进行打浆，使得到的纤维便于加工和使用，沥水，得帚化料；
（5）强化：将帚化料置于强化液中，所述的强化液，由以下重量份的原料组成：尼泊金酯2.6、硫辛酸1.3、乙醇55、三聚磷酸钠7、水120；所述强化液的制备方法，将尼泊金酯和硫辛酸边搅拌边加入乙醇中，得乙醇溶液，再将三聚磷酸钠加入水中，搅拌至完全溶解，得水溶液，再将乙醇溶液加入水溶液中，充分搅拌混合，得强化液；于70℃保温浸泡160min，强化液中加入多种成分，安全无毒，绿色环保，能够与纤维快速充分接触，提高纤维素之间的结合力，增强纤维的强度和耐腐蚀性，取出，再置于改性纳米二氧化钛分散液中，所述的改性纳米二氧化钛分散液，改性纳米二氧化钛的浓度为15%；所述改性纳米二氧化钛的制备方法，将锐钛型纳米二氧化钛置于反应釜中，以5℃/min的速度加热至240℃，保温25min，自然降温至80℃，向反应釜中搅拌加入与纳米二氧化钛等重量的醋酸溶液，搅拌至无水分，再加入纳米二氧化钛重量0.9%的聚氧化乙烯，保温搅拌至混合均匀，得改性纳米二氧化钛；所述醋酸溶液的体积分数为3%；加热至110℃，保温浸泡40min，使纤维均匀吸收改性纳米二氧化钛，能够提高柳木皮纤维的抗拉强度和抗老化性，增加柳木皮纤维的加工性能和使用范围，取出，清洗干净，干燥至含水量为8~10%，得高强度改性纤维。
所述使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法制备得到的高强度改性纤维。
对比例1
去除步骤（2）中的加热至80~90℃，保温10~15min，其余方法，同实施例1。
对比例2
去除步骤（3）中的酪醇溶液，其余方法，同实施例1。
对比例3
去除步骤（4）中的帚化，其余方法，同实施例1。
对比例4
去除步骤（5）中的尼泊金酯，其余方法，同实施例1。
对比例5
步骤（5）中的改性纳米二氧化钛换为纳米二氧化钛，其余方法，同实施例1。
对比例6
现有专利文件CN106958159A公开了一种改性杞柳皮纤维的制取方法。
对比例7
现有专利文件CN107029675A公开了一种利用桉树皮制备吸油纤维的方法。
实施例和对比例高强度改性纤维的性能：
分别按照实施例和对比例的方法制备高强度改性纤维，按照“棉针织物的生物抛光处理”检测纤维的断裂强度，并将各组纤维在80℃烘烤老化72h，检测各组烘烤老化纤维的断裂强度，每个试验重复3次，结果取平均值，实施例和对比例高强度改性纤维的性能见表1。
表1：实施例和对比例高强度改性纤维的性能
从表1可以看出，本发明提供的使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法制备得到的高强度改性纤维，老化前后的断裂强度都明显高于对比例，耐老化性强，利于加工和使用，表明本发明提供的使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法具有较好的实用效果。

Claims (7)

1.一种使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）粉碎：将柳木皮下脚料进行收集，粉碎至大小为3~10cm，清洗泥沙，得粉碎料；
（2）蒸煮：将粉碎料置于容器内，加水浸没粉碎料，加热至80~90℃，保温10~15min，继续加热至120~130℃，保温30~40min，取出，沥水，得蒸煮料；
（3）柔化：将蒸煮料置于打纤机，打纤处理25~30min，再置于酪醇溶液中，于50~60℃保温处理3~4h，清洗，得柔化料；
（4）帚化：将柔化料进行帚化，帚化时使用扫帚鳍，按照传统方法进行帚化，沥水，得帚化料；
（5）强化：将帚化料置于强化液中，于60~70℃保温浸泡130~160min，取出，再置于改性纳米二氧化钛分散液中，加热至105~110℃，保温浸泡30~40min，取出，清洗干净，干燥至含水量为8~10%，得高强度改性纤维。
2.根据权利要求1所述使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法，其特征在于，所述步骤（3）的酪醇溶液，将酪醇边搅拌边加入碳酸氢钠溶液中，完全加入后加热至50~60℃，保温，备用。
3.根据权利要求2所述使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法，其特征在于，所述碳酸氢钠溶液的质量百分浓度为3~4%。
4.根据权利要求1所述使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法，其特征在于，所述步骤（5）的强化液，由以下重量份的原料组成：尼泊金酯2.4~2.6、硫辛酸1.1~1.3、乙醇50~55、三聚磷酸钠5~7、水110~120；所述强化液的制备方法，将尼泊金酯和硫辛酸边搅拌边加入乙醇中，得乙醇溶液，再将三聚磷酸钠加入水中，搅拌至完全溶解，得水溶液，再将乙醇溶液加入水溶液中，充分搅拌混合，得强化液。
5.根据权利要求1所述使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法，其特征在于，所述步骤（5）的改性纳米二氧化钛分散液，改性纳米二氧化钛的浓度为10~15%；所述改性纳米二氧化钛的制备方法，将锐钛型纳米二氧化钛置于反应釜中，以4~5℃/min的速度加热至220~240℃，保温20~25min，自然降温至70~80℃，向反应釜中搅拌加入与纳米二氧化钛等重量的醋酸溶液，搅拌至无水分，再加入纳米二氧化钛重量0.7~0.9%的聚氧化乙烯，保温搅拌至混合均匀，得改性纳米二氧化钛。
6.根据权利要求5所述使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法，其特征在于，所述醋酸溶液的体积分数为2~3%。
7.一种权利要求1~6任一项所述使用柳木皮下脚料制备高强度改性纤维的方法制备得到的高强度改性纤维。
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