[发明专利]通过疏水化预处理增强富木质素纤维定向脱胶效果的方法有效

专利信息
申请号: 201910654226.6 申请日: 2019-07-19
公开(公告)号: CN110373722B 公开(公告)日: 2021-07-23
发明(设计)人: 董震;祝林清;李学佳;刘艺;潘希恒;钱旺;张天昊 申请(专利权)人: 南通大学
主分类号: D01C1/00 分类号: D01C1/00;D01C1/02
代理公司: 北京科家知识产权代理事务所(普通合伙) 11427 代理人: 徐思波
地址: 226019 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 通过 疏水 预处理 增强 木质素 纤维 定向 脱胶 效果 方法
【说明书】:

发明提供一种通过疏水化预处理增强富木质素纤维定向脱胶效果的方法,采用疏水化预处理的定向脱胶过程包含以下步骤:富木质素纤维的疏水化预处理、疏水性纤维表面负载高粘碱性溶剂、微波控温脱胶、清洗干燥。本发明通过对纤维的疏水化改性抑制溶剂在纤维径向的渗透,使温度超过170℃后的单细胞剥离过程得到稳定控制。采用疏水化预处理方案后,当温度升至170℃时,纤维不会立刻解体,脱胶过程仍可保持1‑5 S时间。疏水化预处理方案的实施可以使脱胶后的纤维细度值(dtex)降低25%,短纤维率减小22%,强度变异系数下降26%,断裂强度提高6%。

技术领域

本发明属于纺织纤维原料的脱胶技术领域,具体涉及一种通过疏水化预处理增强富木质素纤维定向脱胶效果的控制方法。

背景技术

自然界中的富木质素纤维来源丰富,但应用却受限制。黄麻、红麻、剑麻及一些秸秆源纤维(棉秸秆皮、椰子壳、香蕉叶等)是这类纤维的代表,其经济价值和产品附加值远低于棉和常规韧皮纤维中的苎麻和亚麻。造成这一现象的原因是:这类纤维的木质素含量高,而单细胞长径比值低。黄麻和其它秸秆类纤维的木质素含量均高于10 wt%,且细胞胞间层和角隅处富含高浓度的木质素,这造成纤维的精细化难度大。当前市售的黄麻或秸秆纤维仅用于加工麻绳、麻袋或复合材料等,售价也仅是传统苎麻/亚麻纤维的50%。富木质素纤维的精细化对其高附加值应用具有重要意义。

当前韧皮纤维的脱胶研究较多,但仍未见成熟有效的理论解决富木质素纤维精细化过程中的问题。常见的几类脱胶方法包括:(1)细菌/酶脱胶法:利用细菌分泌的酶降解去除胶质,得到精细化纤维。这类方法常以半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶及木聚糖酶的酶活大小为筛菌依据,应用于苎麻的精细化时效果显著,但作用于富木质素纤维时效果不明显;(2)化学脱胶法:利用碱、酸或过氧化氢溶解/降解去除胞间层胶质,获得精细化纤维。考虑到纤维素在酸性环境中易水解,多数化学脱胶选择碱性条件。由于植物多糖中的聚半乳糖、聚阿拉伯糖等胶质易在碱液中溶解去除,化学脱胶法应用于苎麻精细化时效果显著。然而,这类方法应用于蓖麻、棉秆皮、大豆秸秆、玉米秆、椰壳及油菜秆等富木质素纤维原料时,精细化效果并不理想。造成这一现象的原因是:植物体内的木质素具有复杂的三维网状结构,在常温碱性溶液中只有少量低分子量木素能被溶解去除。一些研究发现升高碱温度至120℃以上可促进木素去除,改善稻草和棉秆皮纤维的细度,但纤维强度的损失高达50%;(3)物理/机械脱胶法:利用物理机械方法使纤维束结构疏松,以促进化学试剂渗透或纤维劈裂。研究发现微波和无线电射频技术单独作用时对纤维的细化效果不理想,但可作为一种辅助手段,增强碱或细菌/酶在纤维内的渗透。等离子体技术也可改变纤维表面胶质组成,影响碱或酶的渗透。这类技术多见于苎麻的精细化,加强苎麻与化学试剂的接触,但作用于富木质素纤维时,仅起表面改性作用。闪爆技术是通过高压蒸汽的瞬间释放使细胞间的粘结物质分离。该技术在红麻和棉秆皮纤维等富木质素纤维的精细化研究中有应用报道,但获得的纤维较粗或强度低;(4)软化牵切技术:东华大学的研究团队近年来在黄麻的精细化研究中提出了一些新的设计思路:先利用渗透剂、平滑剂和柔软剂组成的混合试剂对黄麻进行软化预处理,待纤维结构疏松后再进行牵切和梳理,得到的精细化黄麻细度改善了19.5%。由于未降解去除木质素,纤维保持了原麻3.6 cN/dtex的高强度。该研究的不足之处是借助机械梳理劈裂纤维,获得精细化黄麻。由于劈裂位置的不确定性,纤维的平均长度损失较大,短绒率增加19 wt%。上述研究表明:当前的脱胶研究虽多,但仍缺乏适合富木质素纤维的行之有效的精细化方法。以黄麻或秸秆为代表的富木质素纤维需要一种既能剥离外侧单细胞又不损伤内部结构的精细化模式,即沿纤维束径向从外向内定向剥离单细胞。

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