一種香蒲纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，特別涉及一種天然植物纖維。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著世界范圍內(nèi)能源和資源的日益緊缺，新型材料的研發(fā)引起人們的重視和廣泛關(guān)注，其中新型植物纖維的開發(fā)研究成為國(guó)內(nèi)外眾學(xué)者研究的熱點(diǎn)。自然界中大量現(xiàn)存的纖維素纖維還未被開發(fā)利用，全球天然纖維素產(chǎn)量達(dá)1000億t / a，而世界紡織業(yè)的纖維素用量不到2200萬t / a。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，天然纖維素原料豐富，產(chǎn)量達(dá)11.45億t / a。在現(xiàn)有的林業(yè)副產(chǎn)品中，有大量的纖維素原料可利用生物質(zhì)產(chǎn)品進(jìn)行加工，為紡織工業(yè)提供大量的“綠色”纖維素原料。
[0003]我國(guó)政府對(duì)天然纖維素原料的開發(fā)也及其重視，在《中國(guó)21世紀(jì)議程一中國(guó)21世紀(jì)人口、環(huán)境與發(fā)展白皮書》中明確指出:中國(guó)要實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，就必須將開發(fā)利用新能源和再生資源放到國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略的優(yōu)先地位，加強(qiáng)生物質(zhì)能源的開發(fā)利用。
[0004]目前眾科研學(xué)者研究的植物纖維種類繁多，大多為生活當(dāng)?shù)鼗虮緡?guó)資源豐富或具有地域特色的植物種類。國(guó)內(nèi)外對(duì)新型植物纖維的研究目前多處于起步階段，產(chǎn)品尚未形成規(guī)模，多以纖維脫膠處理和纖維性能研究為主。具體有M.H.Rahman等人對(duì)okra bastfiber (黃秋葵纖維)的脫膠及性能研究；Takashi Nishino對(duì)Papyrus (紙草)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的研究；Sasa Sofyan Munawar等人對(duì)虎尾蘭及蕉麻束纖維的性能研究；郁崇文、張明元等人對(duì)菠蘿纖維的性能、紡紗工藝研究；李銀環(huán)、黃茂芳對(duì)菠蘿葉纖維的化學(xué)表面改性及其應(yīng)用的研究;W Liu, M Misra, P Askeland等人對(duì)菠蘿葉纖維作為增強(qiáng)材料的制備方法和性能評(píng)價(jià)的研究；劉曉霞、王振永等人對(duì)棕葉纖維的開發(fā)研究、張延輝、郁崇文對(duì)龍須草纖維化學(xué)脫膠工藝的探討；于麗紅、唐淑娟等人對(duì)烏拉草纖維紡織性能的研究；此外還有西安工程科技學(xué)院薛少林等人的摩擦紡蕁麻包芯紗的紡制工藝及研究；郭嫣等人的蕁麻可紡性能的分析研究；黃翠蓉、于偉東等人的大麻纖維可紡性能研究；上海日舒科技紡織有限公司聯(lián)合東華大學(xué)、紡織研究院等多家科研單位和企業(yè)開發(fā)木棉纖維，開創(chuàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的木棉大環(huán)錠紡紗技術(shù)等等。此外，竹纖維的研究相對(duì)較為多樣和成熟并已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
[0005]綜上，眾研究學(xué)者多針對(duì)其研究的天然植物纖維進(jìn)行脫膠處理，一方面進(jìn)行可紡性研究，紡制成純紡或混紡紗線；另一方面利用纖維增強(qiáng)樹脂基體，開發(fā)新型復(fù)合材料。
[0006]本發(fā)明以天然香蒲為原料，針對(duì)長(zhǎng)期以來麻類脫膠采用單一化學(xué)脫膠所造成的環(huán)境污染以及對(duì)纖維強(qiáng)度有一定影響的現(xiàn)象，探索一種新的脫膠技術(shù)，即利用生物酶與化學(xué)試劑聯(lián)合脫膠，對(duì)香蒲葉片進(jìn)行脫膠，在縮短脫膠工藝流程的同時(shí)盡可能減少環(huán)境污染，提高脫膠效果。本發(fā)明經(jīng)脫膠工藝制得具有一定長(zhǎng)度、細(xì)度及強(qiáng)度的香蒲工藝?yán)w維，為后續(xù)紡紗工序提供新型纖維原料和種類。
[0007]香蒲為香蒲科，香蒲屬，多自生在水邊或池沼內(nèi)等淺水中，全株有香氣。我國(guó)香蒲資源豐富。香蒲葉片全長(zhǎng)80?180厘米，寬0.5?I厘米，由于其葉內(nèi)的長(zhǎng)方孔格海綿狀纖維組織，使得香蒲纖維具有良好的保溫隔熱的功效。葉鞘和葉片干后是很好的編織材料，目前，香蒲葉鞘和葉片多用于編織蒲扇、蒲席、蒲包等初級(jí)加工，產(chǎn)品附加值不高。開發(fā)香蒲纖維新的用途和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Τ浞掷米匀毁Y源、豐富復(fù)合材料產(chǎn)品種類具有積極意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種香蒲纖維及其制備技術(shù)。
[0009]所述香蒲纖維采用流程較短脫膠效果好的生物化學(xué)聯(lián)合法進(jìn)行脫膠處理，并通過設(shè)計(jì)單因子實(shí)驗(yàn)、正交實(shí)驗(yàn)以及平均水平實(shí)驗(yàn)對(duì)脫膠工藝進(jìn)行優(yōu)化。
[0010]所述香蒲纖維脫膠過程如下:選取香蒲葉片若干，經(jīng)過清洗晾干，利用機(jī)械方法初步分離，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案進(jìn)行生物化學(xué)聯(lián)合脫膠，得到香蒲工藝?yán)w維后經(jīng)給油工藝對(duì)纖維進(jìn)行梳理及性能測(cè)試。
[0011]所述脫膠后香蒲纖維長(zhǎng)度為110.0-220.0mm ;纖維細(xì)度為35.0-86.0Nm ;纖維強(qiáng)度為 37.0-55.0cN/texo
[0012]有益效果:
本發(fā)明所述香蒲纖維脫膠方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用了生物酶與化學(xué)試劑聯(lián)合脫膠，結(jié)合化學(xué)脫膠和生物脫膠的優(yōu)點(diǎn)，縮短工藝流程，最大限度減少化學(xué)試劑的用量，從而減小污染，達(dá)到脫膠效果，保證纖維質(zhì)量。傳統(tǒng)利用慪麻的方法脫膠，其操作周期過長(zhǎng)，打成麻纖維質(zhì)量不夠穩(wěn)定；在天然水源中慪麻水源的性質(zhì)和溫度等自然環(huán)境條件對(duì)微生物的發(fā)酵作用影響很大；在消耗的勞動(dòng)力較大，效率低的同時(shí)對(duì)水源還造成嚴(yán)重污染。另外，目前廣泛采用的化學(xué)脫膠法，由于大量使用酸堿及其它化學(xué)試劑，產(chǎn)生的廢水對(duì)環(huán)境及水源同樣造成一定污染。本發(fā)明采用生物化學(xué)聯(lián)合脫膠可充分利用二者優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上有效解決上述問題。
[0013]本發(fā)明所述天然香蒲纖維是可再生性天然植物纖維，具有清熱、保溫及優(yōu)良的力學(xué)性能，對(duì)天然香蒲葉片進(jìn)行紡織纖維用途的開發(fā)研究，一方面可以充分利用自然資源，開發(fā)未利用的植物纖維素纖維，緩解由油價(jià)上漲造成的化學(xué)纖維價(jià)格上漲以及棉花及麻類纖維的緊缺狀況。同時(shí)可豐富紡織產(chǎn)品的種類，開發(fā)出利于健康的新型紡織用纖維，滿足消費(fèi)者對(duì)“綠色”產(chǎn)品的需求，在充分利用自然資源和環(huán)保方面具有積極意義。開發(fā)的香蒲纖維可以用于紡紗及后續(xù)編織工序，在家居用品及服裝領(lǐng)域?qū)⒕哂袕V闊的發(fā)展前景。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明所述香蒲纖維經(jīng)初步水洗及機(jī)械分離后進(jìn)行生物化學(xué)聯(lián)合脫膠處理，制備出具有一定長(zhǎng)度、細(xì)度和強(qiáng)度的香蒲工藝?yán)w維。
[0015]下面給出本發(fā)明幾個(gè)具體的實(shí)施例:
實(shí)施例1:將香蒲葉片進(jìn)行初步水洗和機(jī)械分離后，采用單因子實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行生物化學(xué)聯(lián)合脫膠方法進(jìn)行脫膠處理。工藝流程為浸酸一酶煮一堿煮一漂白一酸洗一上油。
[0016]所述工藝流程中在其它條件不變的情況下，采用生物酶濃度為10_40g/L，時(shí)間為60min-90min，溫度為55_65°C分別進(jìn)行脫膠處理。
[0017]實(shí)施例2:將香蒲葉片進(jìn)行初步水洗和機(jī)械分離后，采用正交實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行生物化學(xué)聯(lián)合脫膠方法進(jìn)行脫膠處理。工藝流程為浸酸一酶煮一堿煮一上油。
[0018]所述正交實(shí)驗(yàn)在其它條件不變的情況下，以生物酶的濃度、時(shí)間及溫度為因素設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)表。生物酶濃度范圍為10-50g/L，時(shí)間為50min-90min，溫度為50_70°C。
[0019]實(shí)施例3:將香蒲葉片進(jìn)行初步水洗和機(jī)械分離后，采用平均水平實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行生物化學(xué)聯(lián)合脫膠方法進(jìn)行脫膠處理。工藝流程為浸酸一酶煮一堿煮一上油。
[0020]所述平均水平實(shí)驗(yàn)根據(jù)數(shù)論在多維數(shù)值積分中的應(yīng)用原理構(gòu)造的均勻數(shù)據(jù)表對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在其它條件不變的情況下，選取生物酶濃度為10_50g/L，時(shí)間為60min-90min，溫度為50_65°C分別進(jìn)行脫膠處理。
[0021]香蒲纖維性能測(cè)試與結(jié)果
對(duì)于所述制備的香蒲纖維進(jìn)行纖維長(zhǎng)度、細(xì)度和強(qiáng)度測(cè)試。測(cè)得香蒲纖維長(zhǎng)度為110.0-220.0mm ;纖維細(xì)度為 35.0-86.0Nm ;纖維強(qiáng)度為 37.0-55.0cN/tex。
[0022]通過對(duì)上述測(cè)試結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，得到優(yōu)化的脫膠工藝，即確定所述生物酶的濃度、煮練時(shí)間及溫度、酸堿等化學(xué)試劑的用量及溫度、時(shí)間等工藝參數(shù)。
[0023]本發(fā)明所述香蒲纖維長(zhǎng)度、細(xì)度及強(qiáng)度滿足一般紡紗要求，可以為香蒲纖維單獨(dú)紡紗及與其它纖維混紡提供新型工藝?yán)w維原料及技術(shù)參考，并可進(jìn)一步開發(fā)香蒲織物以豐富紡織產(chǎn)品的種類。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種香蒲纖維及其制備方法，所述香蒲纖維由天然香蒲葉片經(jīng)初步水洗及機(jī)械分離后，采用生物化學(xué)聯(lián)合法進(jìn)行脫膠處理制得香蒲工藝?yán)w維。
2.如權(quán)利I所述一種香蒲纖維的制備方法，其特征在于所述生物化學(xué)聯(lián)合法為采用生物酶或微生物與少量酸堿等化學(xué)試劑聯(lián)合脫膠。
3.如權(quán)利2所述一種香蒲纖維的制備方法，其特征在于所述生物化學(xué)聯(lián)合法采用單因子實(shí)驗(yàn)方法。
4.如權(quán)利3所述單因子實(shí)驗(yàn)其特征在于所述單因子實(shí)驗(yàn)流程為浸酸一酶煮一堿煮一漂白一酸洗一上油，生物酶濃度為10_40g/L，時(shí)間為60min-90min，溫度為55_65°C分別進(jìn)行脫膠處理。
5.如權(quán)利2所述一種香蒲纖維的制備方法，其特征在于所述生物化學(xué)聯(lián)合法采用正交實(shí)驗(yàn)方法。
6.如權(quán)利5所述正交實(shí)驗(yàn)其特征在于所述正交實(shí)驗(yàn)流程為浸酸一酶煮一堿煮一上油，生物酶濃度為10_50g/L，時(shí)間為50min-90min，溫度為50_70°C分別進(jìn)行脫膠處理。
7.如權(quán)利2所述一種香蒲纖維的制備方法，其特征在于所述生物化學(xué)聯(lián)合法采用平均水平實(shí)驗(yàn)方法。
8.如權(quán)利7所述平均水平實(shí)驗(yàn)其特征在于所述平均水平實(shí)驗(yàn)流程為浸酸一酶煮一堿煮一上油，生物酶濃度為10-50g/L，時(shí)間為60min-90min，溫度為50_65°C分別進(jìn)行脫膠處理。
9.如權(quán)利I所述一種香蒲纖維，脫膠后纖維長(zhǎng)度為110.0-220.0 mm;纖維細(xì)度為.35.0-86.0 Nm;纖維強(qiáng)度為 37.0-55.0 cN/tex。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種香蒲纖維及其制備方法。本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，特別涉及一種天然植物纖維。所述香蒲纖維選取天然香蒲葉片通過初步水洗及機(jī)械分離后，采用生物化學(xué)聯(lián)合法進(jìn)行脫膠處理，并通過設(shè)計(jì)單因子實(shí)驗(yàn)、正交實(shí)驗(yàn)以及平均水平實(shí)驗(yàn)對(duì)脫膠工藝進(jìn)行優(yōu)化，制得香蒲工藝?yán)w維后經(jīng)給油及梳理并對(duì)纖維進(jìn)行性能測(cè)試。本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)漚麻脫膠及現(xiàn)有單一化學(xué)脫膠方法的流程長(zhǎng)、勞動(dòng)力成本高以及污染嚴(yán)重的問題，采用生物化學(xué)聯(lián)合脫膠技術(shù)，縮短工藝流程，最大限度減少化學(xué)試劑的用量，從而減小污染，達(dá)到脫膠效果，保證纖維質(zhì)量。香蒲資源豐富，具有清熱保暖等功效，開發(fā)的香蒲纖維作為新型紡紗原料，可進(jìn)一步開發(fā)香蒲織物以豐富紡織產(chǎn)品的種類。
【IPC分類】D01C1-00
【公開號(hào)】CN104726938
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310698922
【發(fā)明人】劉麗妍, 凌良仲, 陸榮生, 陳玉平, 王平
【申請(qǐng)人】江蘇悅達(dá)紡織集團(tuán)有限公司, 天津工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2013年12月19日