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前处理
香蕉原麻纤维精细化前处理探索
佚名
2015/8/1
浏览数:221 (从2018年5月开始统计)

香蕉原麻纤维精细化前处理探索

O引言

香蕉麻纤维蕴藏于香蕉茎杆和叶柄内,通常取自茎杆的纤维归属韧皮纤维类。天然麻类纤维纺织品具有优良服用性能,在生活需求不断提高,重视绿色时尚和生态环保的消费潮流推动下,其发展空间和市场前景广阔。广西是中国香蕉的主产区,香蕉资源非常丰富;以南宁市西乡塘区坛洛镇为例,全镇香蕉种植面积逾lxl04Hm2。,香蕉总产量超3x105t,每年丰收季节也留下了6x 105 t香蕉茎杆,丰富的香蕉资源为本地区开发利用香蕉麻纤维提供了良好的条件。

香蕉麻纤维具有一般麻类纤维的优缺点,例如强度高,伸长小,回潮率大,吸湿排湿快,纤维粗硬,初始模量高等。香蕉纤维作为一种源于绿色植物的新型天然纤维,具有凉爽、透气、抗菌和防紫外线等诸多特点,使之成为一种十分具有竞争力的新型春夏季纺织服装面料,业内专家将香蕉纤维服装面料誉为“2l世纪最具有发展前景的纺织健康面料

我国对香蕉纤维的研究探索已有不少报道,总体上说,真正进入产业化并有知名品牌的生产企业较少。香蕉纤维是一种新型的环保天然材料,可以棉、麻及化纤混合纺纱。该纱线可制作服装、窗帘、毛巾、床单和帽子等。

天然蕉麻纤维在长度、细度上有很大的离散率,加上高强低伸性能特征使它在加工中很容易因脆断而成为更短的纤维,在成纱工艺中一次制成率很低,影响到常规与高档纺织品的开发;天然蕉麻纤维存在粗、硬、脆等性能问题,从本质而论,对天然短纤维的提取与性能优化是一项系统工程,涉及到原理、工艺流程和关键技术等复杂问题,由此可见这方面的研究将更富有学术和社会价值。蕉麻纤维是从香蕉茎杆剥刮或压榨、脱胶提取而成

的一种新型纤维素纤维,香蕉茎杆采集、刮压、脱胶及纤维后处理是优化蕉麻纤维性能的关键技术。课题总体目标是运用机械、绿色化学、生物等多种先进工艺技术优化蕉麻纤维性能,并对纤维理化性能进行系统测试分析,最终达到提取适纺性优良蕉麻纤维的目的,为蕉麻

纤维材料的产业化应用奠定基础。

1试验部分

11材料与仪器

111原材料

香蕉麻原纤维,取自南宁市西乡塘区坛洛镇中北村马彰然香蕉种植基地的威廉斯香蕉品种;用香蕉刮麻机制取,并经水洗、晒干而成。

112主要药剂

工业用NaOH、三聚磷酸钠、30%双氧水、纯碱、ZY1苎麻油剂。

113仪器

SH82水浴恒温振荡器(金坛市医疗仪器厂)XSZ0800显微镜(梧州奥卡光学仪器有限企业)FNIO1—5型鼓风干燥箱(长沙仪器仪表厂)TIO00型电子天平(常熟市测试仪器厂)AR244CN高精度数字天平(上海奥豪斯)

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12基本技术路线

香蕉茎杆收割一破片一分类分级一压榨或刮杂一干燥一脱胶一纤维后处理一检验一蕉麻纤维成品。

13胶质分析与纤维形态结构观察

目前香蕉茎杆纤维还没有制定相关检验标准,可参照采用GB5889—86苎麻化学成份分析方法,对纤维的形态观察按光学显微镜操作规程进行。其中送检测样品有原麻和化学脱胶麻。

化学脱胶流程:煮练一排液一净洗一热洗(95?Cx 20min)一冷洗一脱水一给油一脱水一晾干。

煮练:固碱质量浓度8g/L,三聚磷酸钠质量浓度2gL,浴比120,加热95℃,时间3h

净洗:洗涤剂质量浓度2gL浴比120,加热95℃,时间40min

给油:ZY1油剂2owf,浴比120,加热50℃,时间20min

14氧化预处理

氧化预处理脱胶流程:氧化预处理一煮练一排液一净洗一热洗(95℃x2Omin)冷洗一脱水一给油一脱水一晾干。

氧化预处理配方:尿素3gL30%双氧水6mL/LpHl0(以固碱调节)。浴比120

氧化预处理工艺条件(三种工艺方案)

1#60℃x2h

2#80℃x20min

3#:室温16h

其它后续加工与1.3方案相同。

15膨化工艺试验

膨化预处理脱胶流程:膨化一氧化预处理一煮练一排液一净洗一热洗(95℃x2Omin)一冷洗一脱水一给油一脱水一晾干。

膨化工艺条件(三种工艺方案)

1#:清水

2#:纯碱液3gL

3#:固碱液1 L

注:3种工艺方案浴比12095℃x30min

2结果与分析

麻纤维的提取技术随着科学技术的进步已日臻完善。麻纤维脱胶技术实际上包括两类,一类是长纤维脱胶,以苎麻脱胶为代表;另一类是短纤维脱胶,包括大麻、黄麻、菠萝麻和香蕉麻等。脱胶技术已从传统的粗放型(强碱高温)向集约化(氧碱一浴)、生物法和生化联合法方向发展。苎麻脱胶技术更多的是考虑胶质以快速、高效和生态的方式去除,而不用顾虑成品精干麻受损,因为苎麻长纤维具有优异的抗酸碱氧化剂特性。短纤维脱胶最后是以工艺纤维成型,胶质的去除与留存必须多方面统筹兼顾:一是胶质不可完全去除;二是胶质成份与含量随纤维种类的不同有较大的差异;三是加工纤维可纺性能指标符合后续加工要求。有鉴于此,短纤维脱胶亟需找到一条切合实际的技术路线,并通过不断探索研究完善其理论内涵。

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21香蕉麻化学成份

香蕉麻原纤维的化学成分:主要是由纤维素、半纤维素、木质素和果胶等物质组成,其纤维素含量相对亚麻和黄麻较低,半纤维素与木质素含量较高,故纤维的光泽、柔软性、弹性和可纺性等均稍逊于亚麻和黄麻。香蕉纤维化学成分含量测试按照GB 5889—86《苎麻化学成分定量分析方法》规定进行,本地香蕉纤维的测试结果如表1所示。

另外产地不同,原麻分类除杂过程不同,都对化学成分测试结果带来较大的影响。

表二是陈敏硕士论文的相关数据

22香蕉麻短纤维结构

植物纤维可分为草本纤维(麻类),子实纤维(如棉花)和木本纤维(木材)等类别。草本纤维来源于草本植物茎杆和叶片,单纤维细胞形态和大小是决定纤维用途的重要指标。纺织材料对纤维指标有专业要求,细度和长度的不同将直接影响纺纱工艺类型。如棉花单纤维细度36003800Nm,羊毛600Nm左右,苎麻变化于8003500Nm,黄麻320480Nm。香蕉茎纤维长2038mm,单纤宽度1 1341xm,类似于黄麻,相对亚麻较短,不能用于直接纺纱,必须加工成工艺纤维。若香蕉麻成品工艺纤维长度和黄麻相近,就可在黄麻纺纱系统上进行纺纱。

23氧化预处理对胶质的影响

氧化预处理,是利用氧化方法将香蕉原麻中半纤维素、木质索和果胶等高分子切断,降解成小分子。双氧水在酸性条件下很稳定,分解速率低;而在碱性条件下可以被激活,为促进有效氧分解,可以加入尿素添加剂。从目测白度、纤维细度和手扯强度综合实际效果看,3#>2#>1#。说明冷堆氧化预处理更好。

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24膨化技术对纤维精细化过程的作用

清水条件下香蕉原麻纤维变化小,仅有少量可溶物和色素溶于水中。3#固碱液处理纤维外观呈软烂,已有部分纤维分丝。2#纯碱液处理纤维变软,略有纤维分丝。膨化处理的目的是促进原麻纤维细胞间质溶解,一方面减轻对氧化预处理的杂质干扰,另一方面促进氧化作用效果。

3结语

短纤维脱胶最后是以工艺纤维成型,胶质的处理技术必须考虑一是保留适量胶质;二是胶质成份因麻而异,需调整流程和加工工艺。本研究探索了氧化预处理对胶质的影响与膨化技术对纤维精细化过程的作用,结果表明对解决香蕉麻纤维粗、硬、脆性能问题是十分见效的,在一定程度上探究了短纤维脱胶技术原理;但还需对相关工艺进一步优化。

参考文献

[11陈敏.香蕉纤维的性能分析与鉴别技术【D】.苏州大学,2010

[2】熊月林,崔运花.香蕉韧皮纤维的制取工艺【JJ.东华大学学报,200834(1)61—63

3]史倩青.香蕉纤维的开发及应用研究进展【J】.上海纺织科技,200634(9)l8—19

[4】曲丽君等.黄麻碱氧一浴一步法脱胶漂白短流程工艺[J].青岛大学学报,200318(1)40—43

5]夏兆鹏等.物理细化工艺对黄麻纤维性能的影响lJ1.纺织学报,200829(7)27—29

[61张劲,李明,李明福.一种提取香蕉纤维茎杆纤维的方法『P1.中国专利:CN15174562004—08—04

[71吴雄英,王府梅,崔运花.香蕉韧皮纤维及其制造方法和用途【P1.中国专利:CN16293662005—06—22


              

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