一種苧麻氧化脫膠過程中氧化纖維素生成的調(diào)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種巧麻氧化脫膠過程中氧化纖維素生成的調(diào)控方法，屬于紡織領(lǐng)域 麻類纖維的氧化脫膠與分析化學(xué)中纖維素氧化的表征及調(diào)控技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油、天然氣、煤炭等不可再生資源的不斷耗竭，人們對綠色、環(huán)保的材料越 來越重視。纖維素及其衍生物，因其具有分布廣、含量多、生物相容性好、可降解、環(huán)境友好 等特點正受到越來越多的關(guān)注。植物纖維是從植物的種巧、果實、莖、葉等部位得到的纖維， 屬于天然可再生纖維。在各種植物纖維中，巧麻是一種品質(zhì)非常優(yōu)異的麻類纖維，原麻脫膠 精制后，纖維細(xì)長，強力大，外觀顏色潔白，有絲樣光澤。同時巧麻纖維構(gòu)造中的空隙大，透 氣性好，傳熱快，吸水多而散濕快，纖維不容易受霉菌腐蝕和蟲蛙，是一種重要的紡織原料。
[0003] 巧麻氧化脫膠是利用過氧化物或其他氧化劑，把巧麻纖維中的非纖維素成分如半 纖維素、果膠、木質(zhì)素等膠質(zhì)分子切斷，氧化降解成小分子，同時保留纖維素成分的脫膠方 法。氧化脫膠具有反應(yīng)時間快、成本低、易操作、污染小、能耗少W及精干麻纖維制成率高等 優(yōu)點，是目前天然纖維制備及提取領(lǐng)域的研究熱點。但是，過氧化物或其他氧化劑的氧化性 比較強，隨著氧化程度的加深，會伴隨著纖維素大分子鏈的解聚W及力學(xué)性能的下降，如何 選擇合適的氧化工藝W保證纖維的機械性能也是一個值得關(guān)注的焦點。
[0004] 纖維素是由D-化喃葡萄糖酢Wβ-1,4-巧鍵連結(jié)而成的線性天然高分子化合物， 大分子鏈的每個葡萄糖基環(huán)上有3個活潑徑基，很容易被氧化劑所氧化，生成醒基和簇基， 統(tǒng)稱為氧化纖維素。氧化纖維素的生成會一定程度影響精干麻的物理機械性能，造成其強 度和斷裂伸長率下降，柔軟度和手感變差，影響后續(xù)的可紡性和加工性。氧化脫膠受氧化劑 濃度、脫膠液抑值、反應(yīng)溫度W及反應(yīng)時間等多種因素的影響，運些因素決定了脫膠效果 和脫膠效率，也決定了氧化產(chǎn)物中醒基和簇基的含量。此外，氧化過程中的副反應(yīng)、纖維素 的去結(jié)晶化等因素也與纖維素的降解和大分子鏈的解聚有較大的聯(lián)系。因此，在巧麻氧化 脫膠制備纖維的過程中，合理選擇氧化體系工藝條件，調(diào)控氧化纖維素的生成，W控制纖維 素的氧化程度與降解程度非常重要。極有必要探究氧化纖維素含量與各種操作條件的關(guān) 系，用氧化纖維素的生成規(guī)律控制脫膠反應(yīng)的進(jìn)行程度，實現(xiàn)氧化脫膠及巧麻纖維制備過 程的最優(yōu)化控制。目前該方面研究在相關(guān)文獻(xiàn)和專利中報道還比較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種巧麻氧化脫膠過程中氧化纖維素生成的調(diào) 控方法，通過研究氧化纖維素含量與巧麻纖維殘余膠質(zhì)W及精干麻物理機械性能之間的關(guān) 系，達(dá)到全面合理控制反應(yīng)進(jìn)程及取得最優(yōu)脫膠效果的目的，為優(yōu)化氧化脫膠反應(yīng)提供定 量分析的理論依據(jù)。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種巧麻氧化脫膠過程中氧化 纖維素生成的調(diào)控方法，其特征在于：該方法由W下3個步驟組成：
[0007] 步驟1 :脫膠液配置及反應(yīng)裝置搭建
[000引將過氧化物、過氧化物穩(wěn)定劑、纖維膨脹劑、表面活性劑、金屬離子馨合劑和蒸饋 水配成脫膠液；在反應(yīng)器中將巧麻原麻和脫膠液混合，用化0H溶液調(diào)節(jié)脫膠液的初始抑 值，將反應(yīng)器放入恒溫水浴鍋中，攬拌反應(yīng)器內(nèi)的混合物，使水浴鍋升溫后保溫，利用過氧 化物的氧化性充分去掉巧麻原麻中的膠質(zhì)；
[0009] 步驟2 :醒基及簇基值在線測試及反應(yīng)條件調(diào)控
[0010] 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，分別取不同的時間點對脫膠過程中的巧麻纖維進(jìn)行取樣，利用 酸堿中和電位滴定的方法對樣品進(jìn)行官能團(tuán)含量測試，實時調(diào)控反應(yīng)器中過氧化物濃度和 反應(yīng)器中反應(yīng)體系的溫度、抑值、反應(yīng)時間，使其纖維素上的醒基含量在15~40ymol/g， 簇基含量在120~200μmol/g的范圍內(nèi)波動變化；
[0011] 步驟3 :精干麻纖維制備
[0012] 將脫膠后的精干麻從反應(yīng)體系中移出，用清水反復(fù)洗涂，再用油劑給油后社干，放 入烘箱中干燥，用絹紡開松機開松并梳理，得到分散的精干麻纖維。
[0013] 優(yōu)選地，所述步驟1中，所述脫膠液中各成分的重量百分比濃度為：2%~10%過 氧化物、0. 5%~5%過氧化物穩(wěn)定劑、0. 5%~4%纖維膨脹劑、0. 5%~3%表面活性劑、 0. 5%~3%金屬離子馨合劑。
[0014] 優(yōu)選地，所述步驟1中，在反應(yīng)器中將巧麻原麻和脫膠液按質(zhì)量比為1 : 10混合， 用0.Imol/L的化0H溶液調(diào)節(jié)脫膠液的初始抑值為8. 0~14. 0,將反應(yīng)器放入恒溫水浴鍋 中，用磁力攬拌器W20化pm的速度連續(xù)攬拌反應(yīng)器內(nèi)的混合物，使水浴鍋W1~5°C/min 的速度升溫到50~100°C，同時保溫40~150min。
[0015] 優(yōu)選地，所述步驟1中，過氧化物為過氧化氨、過氧化鋼、過氧化鐘、過氧化儀、過 氧化尿素、過碳酸鋼、過棚酸鋼中的一種或幾種。
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟1中，所述過氧化物穩(wěn)定劑為水玻璃、聚丙締酷胺、娃酸儀、乙酷 苯胺、間苯二酪、巧樣酸鋼、水楊酸鋼、苯甲酸鋼中的一種或幾種。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟1中，所述纖維膨脹劑為尿素、乙二胺、液氨、硫脈、4-甲基嗎 嘟-N-氧化物、銅乙二胺、二甲基亞諷中的一種或兩種。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟1中，所述表面活性劑為Ξ聚憐酸鋼、偏憐酸鋼、焦憐酸鋼、徑甲 基纖維素、十二烷基硫酸鋼、十二烷基苯橫酸鋼、十二烷基硫酸錠、聚山梨醋中的一種或兩 種。
[0019] 優(yōu)選地，所述步驟1中，所述金屬離子馨合劑為聚丙締酸鋼、酒石酸鋼、乙二胺二 鄰苯基乙酸鋼、二乙締Ξ胺五甲叉麟酸、二乙締Ξ胺五甲叉麟酸鋼、氨基Ξ甲叉麟酸、乙二 胺四甲叉麟酸鋼中的一種或幾種。
[0020] 優(yōu)選地，所述步驟3中，用質(zhì)量濃度為1. 5%的油劑給油化后社干，放入100°C的 烘箱中干燥4h。
[0021] 本發(fā)明提供的一種巧麻氧化脫膠過程中氧化纖維素生成的調(diào)控方法，通過監(jiān)測反 應(yīng)過程中氧化纖維素的生成可W給出反應(yīng)體系的操作條件是否適宜，W及操作工藝是否有 利于提高脫膠效率，利用在線檢測醒基和簇基含量實時優(yōu)化調(diào)節(jié)抑值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時 間、化學(xué)試劑濃度等各種操作條件，最大限度的去除膠質(zhì)，同時保護(hù)纖維素被過度氧化，找 出氧化纖維素的變化與氧化脫膠反應(yīng)中各因素的關(guān)系，用官能團(tuán)的變化規(guī)律控制脫膠反應(yīng) 的進(jìn)行程度。
[0022] 本發(fā)明提供的方法克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過監(jiān)測反應(yīng)過程中氧化纖維素的生 成量控制脫膠反應(yīng)的進(jìn)行程度，節(jié)約了能源和化學(xué)品消耗，使氧化脫膠工藝能夠平穩(wěn)持續(xù) 地進(jìn)行，提高了脫膠效率，減少了纖維損傷，保證了精干麻品質(zhì)，取得了最佳的脫膠效果，實 現(xiàn)了巧麻纖維制備過程的最優(yōu)化控制。
【具體實施方式】
[0023] 為使本發(fā)明更明顯易懂，茲W幾個優(yōu)選實施例，作詳細(xì)說明如下。
[0024] 實施例1
[00巧]一種巧麻氧化脫膠過程中氧化纖維素生成的調(diào)控方法如下：
[0026] 將過氧化氨1. 0kg，苯甲酸鋼0.化g，尿素0. 4kg，Ξ聚憐酸鋼0. 3kg，聚丙締酸鋼 0. 3kg，加97. 5kg水配成脫膠液（巧麻原麻和脫膠液的質(zhì)量比為1 : 10)。將10kg巧麻原 料浸入脫膠溶液中，用0.Imol/L的化0H溶液調(diào)節(jié)脫膠溶液的抑值至10. 0,用磁力攬拌器 W20化pm的速度連續(xù)攬拌巧麻原料和脫膠溶液的混合物。從室溫開始升溫，W2°C/min的 速率升溫至85°C，在此溫度下保溫lOOmin，利用過氧化物的氧化性充分去掉巧麻原麻中的 膠質(zhì)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，分別取不同的時間點對脫膠過程中的巧麻纖維進(jìn)行取樣，利用酸堿 中和電位滴定的方法對樣品進(jìn)行官能團(tuán)含量測試，實時調(diào)控反應(yīng)器中過氧化物濃度和反應(yīng) 器中反應(yīng)體系的溫度、抑值、反應(yīng)時間，使其纖維素上的醒基含量在15~40μmol/g，簇基 含量在120~200μmol/g的范圍內(nèi)波動變化，探討最佳的氧化纖維素生成量。將脫膠后的 精干麻從反應(yīng)體系中移出，用清水反復(fù)洗涂，用質(zhì)量濃度為1. 5%的油劑給油化后社干，放 入100°C的烘箱中干燥地，用絹紡開松機開松并梳理。利用X射線衍射儀測定巧麻纖維的 結(jié)晶度，用銅乙二胺黏度法測試?yán)w維的聚合度，用束纖維強力儀測試?yán)w維強度，用拉伸強力 儀測試?yán)w維的斷裂伸長率，利用稱重法來測試?yán)w維的細(xì)度。精干麻的物理機械性能測試結(jié) 果如表1所不。
[0027] 表1實施例1中精干麻的物理機械性能測試結(jié)果
[0028]
[0030] 脫膠后的精干麻中如果生成的氧化纖維素量太少，脫膠反應(yīng)也會不充分不徹底， 殘余膠質(zhì)太多導(dǎo)致精干麻的物理機械性能比較差。反之，生成的氧化纖維素太多，雖然原麻 中的膠質(zhì)能大部分除去，但是可能造成氧化反應(yīng)過度，造成精干麻強度和斷裂伸長率下降， 柔軟度和手感變差，影響后續(xù)的可紡性和加工性。為了使脫膠反應(yīng)能夠平穩(wěn)持續(xù)地進(jìn)行，提 高脫膠效率，減少纖維損傷，保證精干麻品質(zhì)，必須對氧化纖維素的生成量進(jìn)行嚴(yán)格調(diào)控。
[0031] 由表1可W看出，隨著醒基量和簇基量的增大，精干麻的細(xì)度呈增大趨勢，結(jié) 晶度，聚合度、強度和斷裂伸長率先增大后減小，當(dāng)氧化纖維素上的醒基含量在15~ 40μmol/g，簇基含量在120~200μmol/g的區(qū)域之間波動變化時，纖維的物理機械性能相 對比較好，此時細(xì)度大于1600Nm，結(jié)晶度在62. 10%~65. 91 %之間，聚合度值巧在1690~ 1926之間，強度在5. 89~6. 84cNAltex之間，斷裂伸長率在3. 12 %~3. 33 %之間。
[00礎(chǔ)實施例2
[0033] -種巧麻氧化脫膠過程中氧化纖維素生成的調(diào)控方法如下：
[0034] 將過碳酸鋼0.化g，乙酷苯胺0. 05kg，尿素0. 05kg，十二烷基苯橫酸鋼0. 05kg，酒 石酸鋼0. 05kg，加99. 6kg水配成脫膠液（巧麻原麻和脫膠液的質(zhì)量比為1 : 10)。將10kg 巧麻原料浸入脫膠溶液中，用0.Imol/L的化OH溶液調(diào)節(jié)脫膠溶液的抑值至14. 0,用磁力 攬拌器W20化pm的速度連續(xù)攬拌巧麻原料和脫膠溶液的混合物。從室溫開始升溫，WrC/ min的速率升溫至50°C，在此溫度下保溫150min，利用過氧化物的氧化性充分去掉巧麻原 麻中的膠質(zhì)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，分別取不同的時間點對脫