一種蒸汽閃爆-亞氯酸鈉-堿處理相結(jié)合制備棉稈皮纖維的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種蒸汽閃爆-亞氯酸鈉-堿處理相結(jié)合制備棉桿皮纖維的方法，屬紡織纖維制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是產(chǎn)棉大國，棉桿資源非常豐富。棉桿皮屬于可再生資源，其纖維素含量為40 %左右，從棉桿皮中提取適合于紡織，復(fù)合材料制備的棉桿皮纖維，有助于提高棉作物的價(jià)值。作為農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物，大部分棉桿都被用作燃料燒掉或堆放腐爛在田間地里，還有少部分用于制漿造紙、作飼料或飼料原料、造肥還田、加工麻袋和繩索等，利用率低，造成了生物資源的極大浪費(fèi)。
[0003]目前，制備棉桿皮纖維的專利主要有:(I)生物酶法制備棉桿皮纖維，如發(fā)明專利? 一種棉桿皮纖維的生物酶脫膠方法 >>(公開號(hào):CN101215717A)介紹了用酸性酶液和堿性酶液處理棉桿皮的方法；(2)堿處理制備棉桿皮纖維，如發(fā)明專利《一種棉桿直接脫膠制備棉桿皮纖維素纖維的方法》(公開號(hào):CN102286789A)介紹了用堿處理的方法制備棉桿皮纖維；(3)采用閃爆和化學(xué)法相結(jié)合制備棉桿皮纖維，如發(fā)明專利〈〈一種蒸汽閃爆和堿處理相結(jié)合制備紡織用棉桿皮纖維的方法 >>(公開號(hào):CN104047063A)采用蒸汽閃爆、氫氧化鉀、雙氧水三步相結(jié)合的方法制備棉桿皮纖維。雖然他們在提取棉桿皮纖維領(lǐng)域邁進(jìn)了一步，但生物酶法制得的纖維較粗，化學(xué)法堿用量大，對(duì)纖維有所損傷，且脫膠廢液會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種蒸汽閃爆-亞氯酸鈉-堿處理相結(jié)合制備棉桿皮纖維的方法，一方面克服單一蒸汽閃爆脫膠效果不理想的弊端，另一方面盡可能減少化學(xué)藥品用量，降低環(huán)境污染，且本發(fā)明采用爆破時(shí)間極短(0.0875s)的汽爆工藝試驗(yàn)臺(tái)，閃爆瞬間對(duì)纖維的作用力大，制得的纖維細(xì)。由于蒸汽閃爆主要去除果膠、半纖維素等雜質(zhì)，處理后的棉桿皮木質(zhì)素含量仍較高，故利用亞氯酸鈉在酸性條件下分解產(chǎn)物中的二氧化氯對(duì)木質(zhì)素大分子進(jìn)行氧化降解將其脫除，最后用氫氧化鉀和硫化鈉處理棉桿皮纖維，去除殘留的雜質(zhì)，制得分離度好、膠質(zhì)含量低且適合于紡織用的棉桿皮纖維。與傳統(tǒng)的化學(xué)法制備棉桿皮纖維相比，本發(fā)明專利堿的用量少，可降低對(duì)環(huán)境的污染。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種蒸汽閃爆-亞氯酸鈉-堿處理相結(jié)合制備棉桿皮纖維的方法，具體按照以下步驟實(shí)施:
[0006](I)切割:將棉桿皮切割成8?1cm長的片段；
[0007](2)浸泡:將切割好的棉桿皮置于固液比為1: 10?1: 20的清水中，浸泡12?24h ；
[0008](3)蒸汽閃爆:將浸泡后的棉桿皮裝入閃爆罐中，通入飽和水蒸汽，使飽和水蒸汽壓強(qiáng)達(dá)到0.8?2.0MPa,維持飽和水蒸汽壓強(qiáng)120?240s后在0.0875s內(nèi)瞬間閃爆；
[0009](4)熱水清洗:閃爆后的棉桿皮纖維在80?90°C的熱水中清洗I?2h，固液比為1: 20?1: 40，采用孔徑為20目的篩網(wǎng)過濾，收集棉桿皮纖維；
[0010](5)亞氯酸鈉處理:用亞氯酸鈉溶液處理步驟⑷得到的棉桿皮纖維，固液比為1: 20?1: 30，溫度為50?90°C，pH值為3?5，亞氯酸鈉溶液質(zhì)量百分比濃度為0.1?0.5%，處理40?SOmin后對(duì)棉桿皮纖維進(jìn)行常溫清洗；
[0011](6)堿處理:用氫氧化鉀和硫化鈉處理步驟(6)得到的棉桿皮纖維，固液比為1: 20?1: 30，溫度為80?100°C，氫氧化鉀和硫化鈉的用量為1:1?5: 1，堿溶液質(zhì)量百分比濃度為0.5?2.5%，處理時(shí)間20?60min ；
[0012](7)水洗、晾干、梳理:堿處理后的棉桿皮纖維用冰醋酸中和，清水洗凈，在室溫條件下晾干并用針齒密度為10?15齒/cm的不銹鋼梳子進(jìn)行梳理，得到得到分離度好、膠質(zhì)含量低且適合于紡織用的棉桿皮纖維。
[0013]在以上各工序中:
[0014](I)浸泡是為了在蒸汽閃爆過程中水蒸氣更容易進(jìn)入棉桿皮中，從而使棉桿皮中的木質(zhì)素和半纖維素更容易去除。
[0015](2)蒸汽閃爆主要去除果膠和半纖維素，棉桿皮分離。
[0016](3)熱水清洗的作用主要是防止已脫出的木質(zhì)素和半纖維素再次重新凝聚在一起，從而粘附在棉桿皮纖維上難以洗掉。
[0017](4)亞氯酸鈉處理進(jìn)一步去除棉桿皮纖維中的木質(zhì)素，纖維細(xì)化。在酸性條件下，利用亞氯酸鈉分解產(chǎn)物中的二氧化氯對(duì)木質(zhì)素大分子進(jìn)行氧化降解將其脫除。
[0018](5)堿處理是為了進(jìn)一步去除棉桿皮纖維中殘留的雜質(zhì)。所用氫氧化鉀較傳統(tǒng)堿處理使用的氫氧化鈉相對(duì)分子量大，對(duì)棉桿皮纖維從外到內(nèi)的剝皮效應(yīng)明顯，在保護(hù)纖維強(qiáng)力的同時(shí)使纖維細(xì)化。硫化鈉離解產(chǎn)生氫氧根離子、硫氫離子和硫離子，硫氫離子和硫離子的親核性強(qiáng)于氫氧根離子，優(yōu)先與膠質(zhì)作用，加強(qiáng)對(duì)膠質(zhì)的降解效果。
[0019](6)在室溫條件下晾干而不烘干主要是防止纖維粘連，便于梳理，且晾干得到的棉桿皮纖維較烘干得到的纖維柔軟。
【附圖說明】
[0020]圖1是未處理棉桿皮的縱向掃描電鏡圖。
[0021]圖2是實(shí)施例2蒸汽閃爆處理后棉桿皮纖維的縱向掃描電鏡圖。
[0022]圖3是實(shí)施例1蒸汽閃爆-亞氯酸鈉處理后棉桿皮纖維的縱向掃描電鏡圖。
[0023]圖4是實(shí)施例1蒸汽閃爆-亞氯酸鈉-堿處理后棉桿皮纖維的縱向掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0025]本發(fā)明首先采用爆破時(shí)間極短(0.0875s)的汽爆工藝試驗(yàn)臺(tái)預(yù)處理棉桿皮，使棉桿皮分離，然后用亞氯酸鈉溶液處理閃爆后的棉桿皮，氧化降解棉桿皮纖維中的木質(zhì)素，最后用氫氧化鉀和硫化鈉處理棉桿皮纖維，進(jìn)一步去除殘留的雜質(zhì)，得到分離度好、膠質(zhì)含量低且適合于紡織用的棉桿皮纖維。
[0026]一種蒸汽閃爆-亞氯酸鈉-堿處理相結(jié)合制備棉桿皮纖維的方法
[0027]實(shí)施例1:
[0028](I)切割:將棉桿皮切割成8cm長的片段；
[0029](2)浸泡:將切割好的棉桿皮置于固液比為1: 20的清水中，浸泡12h ;
[0030](3)蒸汽閃爆:將浸泡后的棉桿皮裝入閃爆罐中，通入飽和