[发明专利]一种亚麻粗纱超临界CO2无水煮练装置及其煮练方法

说明书

本发明公开了一种亚麻粗纱超临界CO₂无水煮练装置及其煮练方法，在现有技术基础上，改进了分离器的结构以及煮练工艺，煮练时将亚麻粗纱依次置入到煮练釜内，达到超临界CO₂状态时，在温度30‑120℃、压力8‑20MPa、CO₂流体流量10‑50g/min条件下煮练30‑60min。煮练后的亚麻粗纱重量损失率7‑10％，残胶率8‑12％，单纤维断裂强度6‑12cN/dtex，断裂伸长率4‑7％。本发明利用CO₂代替水介质实现了亚麻粗纱的清洁化煮练生产，煮练全过程无污染、零排放，体现了时尚麻纺、绿色麻纺的现代生活理念。

技术领域

本发明涉及一种超临界CO₂流体无水煮练技术，尤其涉及一种亚麻粗纱超临界CO₂无水煮练装置及其煮练方法。

背景技术

亚麻纤维是人类最早使用的优质植物纤维，占天然纤维总量的1.5％。其化学组成主要包括纤维素、半纤维素、果胶、木质素、蜡质和含氮物质等，其中半纤维素、木质素、果胶难以去除，且亚麻纤维分子的结晶度和取向度较高，易于对纤维的延伸度、弹性、集束性、柔软性和卷曲性产生影响，给亚麻纤维纺纱织造过程带来了诸多不便。因此，亚麻粗纱煮练一直是麻纺行业关注的难题。多年以来，许多研究工作都立足解决此问题，直到20世纪50年代后期，人们才开始研究粗纱煮练工艺，将粗纱煮练后进行湿纺，使伴生物充分溶胀，从而除去部分杂质，增加纤维可纺性。50年代末，我国成功研发了亚麻粗纱煮练技术；70年代末亚麻粗纱煮练设备基本完善。

传统亚麻粗纱煮练加工过程中主要以水为介质，依次经过碱煮、亚氯酸钠漂白、水洗、双氧水漂白、水冼、酸冼、水冼工序，去除纤维中的半纤维素、木质素和果胶，最终满足纺纱工序中对亚麻粗纱纤维强度和白度的要求。亚麻粗纱经煮练处理后，去除了部分粘结纤维之间的物质，减弱了纤维之间的联系，提高了亚麻纤维的分裂度，增加了亚麻纤维的可纺性。然而，传统亚麻粗纱煮练工序具有耗水耗能多、工艺流程长、经济成本高等缺点。同时，煮练生产后，排放的污水中含有大量的亚氯酸钠、纯碱、双氧水等助剂，给环境带来了严重的污染。

当常态下物质的温度和压力高于其临界温度和临界压力时，该物质即转化成为超临界流体。在超临界状态下，压力和温度的微小改变，均会导致流体密度的显著差异，并表现为流体溶解度的变化，从而使得超临界流体极具有应用价值。自1978年西德Essen举行第一届“超临界流体萃取”国际会议起，30多年来，超临界流体萃取技术已广泛应用于医药、化工、食品及环保等领域。超临界流体萃取技术是在不改变化学组成的条件下，利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，将超临界流体与分离物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来，然后利用温度和压力对超临界流体溶解能力的影响而实现萃取分离目的。在常用的物质中，CO₂以其无毒、无害、不燃、具有化学惰性和独特的四极矩结构，临界温度(31.1℃)和临界压力(7.37MPa)较低等特点，成为应用最为广泛的超临界流体。

为了解决亚麻粗纱煮练工序的高污染、高能耗难题，发明了一种亚麻粗纱超临界CO₂无水煮练方法，利用CO₂代替水介质实现了亚麻粗纱的清洁化煮练生产，对于麻纺行业的技术转型升级具有重大意义。

发明内容

为了解决亚麻粗纱煮练工序的高污染、高能耗难题，本发明提供一种亚麻粗纱超临界CO₂无水煮练装置及其煮练方法，利用CO₂代替水介质实现了亚麻粗纱的清洁化煮练生产，对于麻纺行业的技术转型升级具有重大意义。