CN103572379A - 一种利用棉杆皮制备天然纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用棉杆皮制备天然纤维的方法，其特征在于：包括以下工序：依次经过棉杆剥皮工序、预处理工序、生物提取工序、闪爆工序、热水洗工序、柔软工序、干燥工序，制得棉杆皮天然纤维。所述生物提取工序，在预处理工序处理好的棉杆皮中加入水、酶联合体AE、DT、OK，在70-95℃的条件下反应1-2小时。该制备工艺解决了棉杆不易剥皮的难题，酶联合体生物提取工艺加闪爆技术，除去了棉杆皮表面绝大部分杂质，提纯了纤维素，制得的棉杆皮天然纤维，具有优良的性能，干强度＞3.12cN/dtex，湿强度＞1.79cN/dtex，湿模量＞0.48cN/dtex，干强变异系数＜15.5%。
Description
技术领域
本发明属于用植物秸秆的韧皮部分制备天然纤维的方法，特别属于以棉杆皮为原料制备天然纤维的方法。
背景技术
我国棉区范围广阔，根据棉花对生态条件的要求，结合棉花生产特点,以及棉区分布状况、社会经济条件和植棉历史，将全国划分为三大棉区：长江中下游棉区、黄河中下游棉区和新疆棉区。
长江中下游棉区:包括上海、浙江、江苏、湖北、安徽、四川、江西、湖南8省市，近年来棉花种植面积稳中有减。
黄河中下游棉区:包括河南、河北、山东、山西、陕西、辽宁6省区，近年来棉花种植面积稳中有升。
新疆棉区:包括新疆和河西走廊一带，棉花种植面积稳中有升。从种植区域看，新疆已初步形成了3个产棉区，即南疆棉区、北疆棉区和东疆棉区。南疆棉区是新疆棉花的主产区，其棉花产量约占新疆棉区产量的80%，也是我国最适宜的植棉地区，是长绒棉的生产基地。其次是北疆，再次是东疆。新疆棉花连续8年在总产、单产、人均占有量、外调量等方面居全国首位。
除三大主产棉区外，京、津、甘肃、广西、云南等地也有分散种植，但其产量合计占全国棉花总产不到1%。
棉花收获后的棉杆是一种用途非常广泛的宝贵资源。目前棉杆的一般处理方法：一是直接粉碎还田，这种做法虽可增加土壤的有机肥，但却会增加来年棉花病虫害的发病几率；二是焚烧棉杆，这不仅是一种浪费，而且严重污染环境；三是收获棉杆用作生物质发电或生产低级别瓦楞纸，产品附加值很低。
我国木材资源极度匮乏，寻找和充分利用各种代木资源势在必行。棉秆是主要农业剩余物之一，而且它还是短周期的可再生的原料资源，我国又是世界上第二大产棉国，植棉区域极为广泛，棉秆资源极为丰富，2011年我国的植棉面积约8100万亩 ，棉花产量650多万吨，棉杆产量可达2600多万吨(比例为1：4，即生产一吨棉花要剩余4吨棉杆)，棉杆皮产量约为650万吨（每4吨棉杆可产棉杆皮1吨）。
棉杆韧皮纤维的平均长度可达1.8～2.2㎜，平均直径为18～22um，而其木质纤维的平均长度0.6～0.85㎜，平均直径为14～18um，虽然棉杆皮中含有丰富的纤维素，但是目前却没有采用棉杆皮为原料来生产天然纤维的成熟方法和工艺，因此，将棉杆皮纤维开发成为一种新的天然纤维原料成为人们急需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种采用棉杆皮制备天然纤维的方法，通过本发明中的方法能够以棉杆皮为原料方便的生产具有优良性能的高质量天然纤维，解决了当前棉杆利用率低、附加值低的问题。
本发明解决技术问题的技术方案为：
一种利用棉杆皮制备天然纤维的方法，其特征在于：包括以下工序：依次经过棉杆剥皮工序、预处理工序、生物提取工序、闪爆工序、热水洗工序、柔软工序、干燥工序，制得棉杆皮天然纤维。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
所述生物提取工序，在预处理工序处理好的棉杆皮中加入水、酶联合体AE、DT、OK，在70-95℃的条件下反应1-2小时。
所述棉杆皮、水、酶联合体AE、DT、OK的重量比1：7-10：0.005-0.015：0.002-0.005：0.008-0.015。
所述棉杆剥皮工序是将收获的棉杆进行机械剥皮处理，经过机械剥皮的棉杆皮，其表面胶质去除率在60-80%，整株棉杆皮保留率在70-90%。
所述预处理工序：在棉杆皮中加入9-12%的废碱液，常温下浸泡4-5小时，再用水洗至中性，棉杆皮与废碱液的重量比为1：8-10，所述废碱液为棉浆粕蒸煮后的黑液或粘胶纤维压榨后的黄液。
所述闪爆工序中闪爆压力为1.0-1.4Mpa。
所述热水洗工序：将闪爆后的棉杆皮纤维采用80-90℃的热水冲洗PH值至7左右。
所述柔软工序：将热水洗好的棉杆皮纤维中加入柔软剂、水，在室温的条件下，反应4-5小时，棉杆皮纤维、柔软剂、水的重量比为1：0.05-0.10：10-15。
所述干燥工序：将柔软工序处理好的棉杆皮纤维干燥至含水率小于10%。
一种利用棉杆皮制备天然纤维的方法制得的棉杆皮纤维，所述纤维其性能指标：干强＞3.12cN/dtex，湿强＞1.79cN/dtex，湿模量＞0.48cN/dtex，干强变异系数＜15.5%。
本发明采用以上技术方案，具有以下优点：采用棉杆剥皮技术解决了棉杆不易剥皮的难题；酶联合体生物提取工序加闪爆技术，除去了棉杆皮表面绝大部分杂质，提纯了纤维素。
制得的棉杆皮天然纤维，具有优良的物理机械性能：干强度＞3.12cN/dtex，湿强度＞1.79cN/dtex，湿模量＞0.48cN/dtex，干强变异系数＜15.5%。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种采用棉杆皮制备天然纤维的方法，棉杆皮经预处理、生物提取、闪爆、热水洗、柔软、干燥工序，得到棉杆皮天然纤维：
a、棉杆剥皮工序：采用棉杆剥皮设备制得的棉杆皮，其表面胶质去除率60%，整株棉杆皮保留率70%。
b、预处理工序：在棉杆皮中加入质量浓度10%的废碱液，所述废碱液为棉浆粕蒸煮后的黑液或粘胶纤维压榨后的黄液，常温下浸泡5小时，再用水洗至中性，棉杆皮与废碱液的重量比为1：10；
c、生物提取工序：在预处理工序处理好的棉杆皮中加入水、酶联合体AE、DT、OK，在95℃的条件下反应1小时，棉杆皮、水、酶联合体AE、DT、OK的重量比1：7：0.015：0.002：0.01,所述的酶联合体由武汉柯拜公司生产；
d、闪爆工序：通过闪爆工序，除去粘附在纤维表面的胶质，使脱胶效果更彻底，闪爆压力为1.2Mpa；
e、热水洗工序：将闪爆后的棉杆皮纤维采用80℃的热水冲洗PH值至7左右。
f、柔软工序：将热水洗好的棉杆皮纤维中加入柔软剂、水，在室温的条件下，反应4小时即可，棉杆皮纤维、柔软剂、水的重量比为1：0.05：10；
g、干燥工序：将柔软工序处理好的棉杆皮纤维干燥至含水率小于10%，制得棉杆皮天然纤维。
酶联合体生物提取工序加闪爆技术，除去了棉杆皮表面绝大部分杂质，提纯了纤维素，使制得的棉杆皮纤维具有优良的物理机械性能。
经检测，由实施例1所得棉杆皮天然纤维的性能指标如下表：
| 项 目 | 指 标 |
| 干强度（cN/dtex） | 3.12 |
| 湿强度（cN/dtex） | 1.98 |
| 湿模量（cN/dtex） | 0.51 |
| 干强变异系数（%） | 12.5 |
实施例2
一种采用棉杆皮制备天然纤维的方法，棉杆皮经预处理、生物提取、闪爆、热水洗、柔软、干燥工序，得到棉杆皮天然纤维：
a、棉杆剥皮工序：采用棉杆剥皮设备制得的棉杆皮，其表面胶质去除率70%，整株棉杆皮保留率80%；
b、预处理工序：在棉杆皮中加入质量浓度9%的废碱液，所述废碱液为棉浆粕蒸煮后的黑液或粘胶纤维压榨后的黄液，常温下浸泡4小时，再用水洗至中性，棉杆皮与废碱液的重量比为1：8；
c、生物提取工序：在预处理工序处理好的棉杆皮中加入水、酶联合体AE、DT、OK，在80℃的条件下反应1.5小时，棉杆皮、水、酶联合体AE、DT、OK的重量比1：10：0.010：0.003：0.015，所述的酶联合体由武汉柯拜公司生产；
d、闪爆工序：通过闪爆工序，除去粘附在纤维表面的胶质，使脱胶效果更彻底，闪爆压力为1.0Mpa；
e、热水洗工序：将闪爆后的棉杆皮纤维采用85℃的热水冲洗PH值至7左右。
f、柔软工序：将热水洗好的棉杆皮纤维中加入柔软剂、水，在室温的条件下，反应4.5小时即可，棉杆皮纤维、柔软剂、水的重量比为1：0.08：13；
g、干燥工序：将柔软工序处理好的棉杆皮纤维干燥至含水率小于10%，制得棉杆皮天然纤维。
酶联合体生物提取工序加闪爆技术，除去了棉杆皮表面绝大部分杂质，提纯了纤维素，使制得的棉杆皮纤维具有优良的物理机械性能。
经检测，由实施例2所得棉杆皮天然纤维的性能指标如下表：
| 项 目 | 指 标 |
| 干强度（cN/dtex） | 3.22 |
| 湿强度（cN/dtex） | 1.79 |
| 湿模量（cN/dtex） | 0.57 |
| 干强变异系数（%） | 15.5 |
实施例3
一种采用棉杆皮制备天然纤维的方法，棉杆皮经预处理、生物提取、闪爆、热水洗、柔软、干燥工序，得到棉杆皮天然纤维；
a、棉杆剥皮工序：采用棉杆剥皮设备制得的棉杆皮，其表面胶质去除率80%，整株棉杆皮保留率90%；
b、预处理工序：在棉杆皮中加入质量浓度为12%的废碱液，所述废碱液为棉浆粕蒸煮后的黑液或粘胶纤维压榨后的黄液，常温下浸泡4.5小时，再用水洗至中性，棉杆皮与废碱液的重量比为1：9；
c、生物提取工序：在预处理工序处理好的棉杆皮中加入水、酶联合体AE、DT、OK，在70℃的条件下反应2小时，棉杆皮、水、酶联合体AE、DT、OK的重量比1：10：0.005：0.005：0.008，所述的酶联合体由武汉柯拜公司生产；
d、闪爆工序：通过闪爆工序，除去粘附在纤维表面的胶质，使脱胶效果更彻底，闪爆压力为1.4Mpa；
e、热水洗工序：将闪爆后的棉杆皮纤维采用90℃的热水冲洗PH值至7左右。
f、柔软工序：将热水洗好的棉杆皮纤维中加入柔软剂、水，在室温的条件下，反应5小时即可，棉杆皮纤维、柔软剂、水的重量比为1：0.10：15；
g、干燥工序：将柔软工序处理好的棉杆皮纤维干燥至含水率小于10%，制得棉杆皮天然纤维。
酶联合体生物提取工序加闪爆技术，除去了棉杆皮表面绝大部分杂质，提纯了纤维素，使制得的棉杆皮纤维具有优良的物理机械性能。
经检测，实施例3所得棉杆皮天然纤维的性能指标如下表：
| 项 目 | 指 标 |
| 干强度（cN/dtex） | 3.31 |
| 湿强度（cN/dtex） | 2.08 |
| 湿模量（cN/dtex） | 0.48 |
| 干强变异系数（%） | 14.6 |
Claims (10)
1.一种利用棉杆皮制备天然纤维的方法，其特征在于：包括以下工序：依次经过棉杆剥皮工序、预处理工序、生物提取工序、闪爆工序、热水洗工序、柔软工序、干燥工序，制得棉杆皮天然纤维。
2.根据权利要求1所述的一种利用棉杆皮制备天然纤维的方法，其特征在于：所述生物提取工序，在预处理工序处理好的棉杆皮中加入水、酶联合体AE、DT、OK，在70-95℃的条件下反应1-2小时。
3.根据权利要求2所述的一种利用棉杆皮制备天然纤维的方法，其特征在于：所述棉杆皮、水、酶联合体AE、DT、OK的重量比1：7-10：0.005-0.015：0.002-0.005：0.008-0.015。
4.根据权利要求1所述的一种利用棉杆皮制备天然纤维的方法，其特征在于：所述棉杆剥皮工序是将收获的棉杆进行机械剥皮处理，经过机械剥皮的棉杆皮，其表面胶质去除率在60-80%，整株棉杆皮保留率在70-90%。
5.根据权利要求1所述的一种利用棉杆皮制备天然纤维的方法，其特征在于：所述预处理工序：在棉杆皮中加入9-12%的废碱液，常温下浸泡4-5小时，再用水洗至中性，棉杆皮与废碱液的重量比为1：8-10，所述废碱液为棉浆粕蒸煮后的黑液或粘胶纤维压榨后的黄液。
6.根据权利要求1所述的一种利用棉杆皮制备天然纤维的方法，其特征在于：所述闪爆工序中闪爆压力为1.0-1.4Mpa。
7.根据权利要求1所述的一种利用棉杆皮制备天然纤维的方法，其特征在于：所述热水洗工序：将闪爆后的棉杆皮纤维采用80-90℃的热水冲洗PH值至7左右。
8.根据权利要求1所述的一种利用棉杆皮制备天然纤维的方法，其特征在于：所述柔软工序：将热水洗好的棉杆皮纤维中加入柔软剂、水，在室温的条件下，反应4-5小时，棉杆皮纤维、柔软剂、水的重量比为1：0.05-0.10：10-15。
9.根据权利要求1所述的一种利用棉杆皮制备天然纤维的方法，其特征在于：所述干燥工序：将柔软工序处理好的棉杆皮纤维干燥至含水率小于10%。
10.根据权利要求1所述的一种利用棉杆皮制备天然纤维的方法制得的棉杆皮纤维，其特征在于：所述纤维其性能指标：干强度＞3.12cN/dtex，湿强度＞1.79cN/dtex，湿模量＞0.48cN/dtex，干强变异系数＜15.5%。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Lejun Inventor after: Ma Junzhi Inventor after: Wang Dong Inventor after: Qin Cuimei Inventor after: Jiang Mingliang Inventor after: Li Changlei Inventor after: Dong Kuiyong Inventor after: Li Junbao Inventor before: Wang Lejun Inventor before: Ma Junzhi Inventor before: Wang Dong Inventor before: Qin Cuimei Inventor before: Jiang Mingliang Inventor before: Li Changlei |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
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Effective date of registration: 20160217 Address after: Dragon Road, 261100 Shandong city of Weifang province Hanting District No. 1825 Building No. 89 Applicant after: Constant day dragon (Weifang) new material Co., Ltd. Address before: Dragon Road, 261100 Shandong city of Weifang province Hanting District No. 555 Applicant before: CHTC HELON CO., LTD. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220104 Address after: 261106 north of Xinsha Road, Guti street, Hanting District, Weifang City, Shandong Province Patentee after: Weifang Xinlong biomaterials Co.,Ltd. Address before: 261100 building 89, 1825 Hailong Road, Hanting District, Weifang City, Shandong Province Patentee before: HENGTIAN HAILONG (WEIFANG) NEW MATERIALS CO.,LTD. |