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黄麻纤维的生物法精细化技术研究

何晓红  
【摘要】: 黄麻纤维是一种性能优异的天然纤维素纤维,特有的纤维性能使其产品具有良好的服用性能和外观性能,颇受国内外市场和消费者的青睐。但由于黄麻纤维中的半纤维素和木质素含量较高,使其产品开发的品种和档次很受限制。因此,要充分利用黄麻纤维这一丰富的自然资源就必须对其进行精细化改性处理。目前黄麻纤维的精细化主要是对其进行脱胶处理,常用的方法有化学法和生物法。化学法能显著降低黄麻纤维的细度,但同时也损伤了纤维的强度,且对环境有较大的污染;生物法对纤维强度的损伤小,对环境污染少,但作用弱,处理后纤维细度较粗。为克服现有技术中单一化学法和单一生物法的缺点,本文探讨了以生物酶处理为主,辅以化学法的生物-化学联合脱胶工艺。常规的脱胶方法可制得细度为25-29dtex、白度为28-32的黄麻纤维,利用本文的脱胶工艺可使纤维的细度达15.31dtex左右,降低了43%左右;白度达43.4,提高了45%左右,能够应用于高档服装、家纺面料。 本文采用的精细化处理工艺流程为:预处理→复合酶处理→生物-化学联合处理→生物酶辅助漂白处理→精细化黄麻纤维。 主要研究内容和结论如下: 1.在黄麻纤维化学成份分析的基础上,对其进行生物酶脱胶处理。选取漆酶、纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶对黄麻纤维进行处理,讨论了酶的浓度、时间、温度以及pH值对脱胶效果的影响,得出漆酶是最有效的脱胶方式。优化的漆酶处理工艺参数为:pH值5.0,浓度1.5%,温度65℃,时间120min,浴比1:15。处理后黄麻纤维的线密度24.71 dtex,断裂强度3.56 cN·dtex~(-1),断裂伸长率3.10%。 2.针对木聚糖酶和果胶酶都是碱性酶的特点,将二者复合对黄麻纤维进行脱胶处理。采用一步法复合和两步法复合的脱胶方式,对脱胶过程中两种酶的比例、浓度、时间等进行了系统分析,通过比较脱胶后黄麻纤维的线密度、残胶率等指标,综合考虑整个工艺流程的时间等因素,得出一步法复合脱胶处理的方式优于两步法,确定一步法复合酶处理工艺参数为:果胶酶与木聚糖酶的比例2:1,浓度1.0%,时间120min,pH值为8.0-8.5,温度55℃,浴比1:15。采用此优化工艺处理后,黄麻纤维的线密度为23.55dtex,断裂强度为3.73cN·dtex~(-1),断裂伸长率2.38%,木质素含量为8.25%。 3.在以上生物酶法处理最佳工艺的基础上,采用化学法对黄麻纤维进一步处理,分别研究NaOH、Na_2SiO_3、Na_2SO_3的浓度,以及处理温度和时间对黄麻纤维性能的影响,得出生化联合脱胶中化学脱胶的最佳工艺条件为:NaOH10g/L,Na_2SiO_32g/L,Na_2SO_3lg/L,温度90℃,时间45min,浴比1:15。在最佳工艺条件下,黄麻纤维的主要物理机械性能为:线密度为16.32dtex,断裂强度为3.61cN·dtex~(-1),断裂伸长率2.32%,木质素含量为7.43%。 4.借鉴木聚糖酶辅助漂白纸浆的工艺,采用木聚糖酶辅助漂白的方式对黄麻纤维进行漂白处理。该工艺对提高黄麻纤维白度,进一步降低纤维的线密度有很大的帮助。本章对漂白过程中的几个重要因素,木聚糖酶的浓度、时间,H_2O_2、NaOH、硅酸钠的浓度、处理时间及温度进行了单因子分析。综合考虑黄麻纤维的线密度、断裂强度及白度等指标,优化的漂白工艺参数为:木聚糖酶浓度0.4%,温度60℃,时间60min,pH值8.5,浴比1:15;H_2O_2浓度8g/L,NaOH 6g/L,Na_2SiO_3 4g/L,JFC 1g/L,温度60℃,时间90min,pH值为10-11,浴比1:20。在最优化工艺条件下,精细化黄麻纤维的主要物理性能为:线密度15.31dtex,白度43.4,断裂强度2.42 cN.dtex~(-1),残胶率5.23%,木质素含量为6.82%。


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