CN104726939A - 一种基于闪爆-超声波联合作用的***脱胶工艺 - Google Patents
一种基于闪爆-超声波联合作用的***脱胶工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于闪爆-超声波联合作用的***脱胶工艺,该工艺流程如下:预测处理→UV辐射→冷冻加热→酶液处理→碱氧-搅拌煮练→二次煮练→酸洗→水洗→烘干;本发明的***脱胶工艺操作简单易行,耗时短、能耗低、污染少绿色环保。
Description
技术领域
本发明属于属于纺织加工技术领域;特别涉及一种基于闪爆-超生波联合作用的***脱胶工艺。
背景技术
***纤维是未来最有前途的纤维素纤维之一。***纤维的形态与化学组分使***纤维及***纺织品具有良好的抗菌抑菌、吸湿透气、屏蔽辐射、润肤爽身等天然保健功能,是真正的“绿色产品”,可开发多种环保型的纺织和非纺织制品。
由于历史原因以及***本身所固有的特性,***的纺织加工技术还不够成熟。***脱胶在***纤维的制取过程中是最重要的工序,它对稳定和提高后道工序的产品品质,起着重要作用。在我国、***前处理多采用化学脱胶工艺,但传统的化学脱胶的处理条件、处理时间、环境污染等方面存在许多问题,得到的精干麻虽然满足梳纺要求,但不够完善,质量及其稳定性方面还有待进一步提高。
目前,国内外采用的脱胶方法有天然水沤麻法、化学脱胶法、微生物酶脱胶、微生物-蒸汽***联合脱胶、高温闪爆联合脱胶工艺、超声波法脱胶等。而目前工业上常用的脱胶方法是化学脱胶,该方法难以解决工艺纤维长度与细度的矛盾,有脱胶过度的弊端,且处理工艺耗时长,耗能多,并污染环境。因此,亟需探索一种污染少、能耗低、可以大幅改善***纤维性能的脱胶方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,针对以上现有技术存在的缺点提出一种基于闪爆-超声波联合作用的***脱胶工艺,该脱胶工艺操作简单易行,耗时短、能耗低、污染少绿色环保。
本发明解决以上技术问题的技术方案是:
一种基于闪爆-超声波联合作用的***脱胶工艺,该工艺流程如下:预测处理→UV辐射→冷冻加热→酶液处理→碱氧-搅拌煮练→二次煮练→酸洗→水洗→烘干;其中:
(1)预处理
先将***纤维浸泡于80℃的去离子水中,完全浸泡***纤维60-80min,然后对***纤维进行闪爆处理,处理后的***纤维放入氢氧化纳浓度为4-6%的溶液中进行超声波处理,再用去离子水冲击***纤维5-10次后放入干燥箱中烘干待用,其中浴比为1:20;
其中,闪爆处理条件为:压强1.5-2MPa,保压时间5-10min,超声波处理条件为:温度50-55℃,公里50-60W,超声波的频率为28kHz,处理时间为60-80min;
(2)UV辐射
将步骤(1)中预处理后的***,放入双氧水、氢氧化纳和硫酸镁的混合溶液中完全浸泡,并置于紫外光下辐射40-60min,每10min翻转一次,确保正反面都能得到辐射;
其中双氧水浓度为10-14g/L、氢氧化纳的浓度为10-14g/L和硫酸镁浓度为3-5g/L;
(3)冷冻加热
取出辐射后的***纤维和混合溶液,搅拌均匀,再将其一并放入塑料杯中置于急冻冰箱中冷冻200-240min,直至其完全冻结,然后取出冻结后***置于100℃的恒温沸水中直至冰块完全解冻;
(4)酶液处理
将步骤(3)中处理好的***浸入酶和助剂的混合溶液中,并将***和混合溶液置于35-37℃的培养箱中脱胶8-10h;
其中,酶为果胶酶,助剂为尿素;
(5)碱氧-搅拌煮练
在解冻后的***纤维中,加入混合均匀并完全溶解的煮练剂搅拌均匀,在100℃的恒温水浴中加热120-150min,并每隔20min加入氢氧化纳、双氧水和硫酸镁的混合溶液,以弥补煮练过程中的蒸发损失;水浴时,还须搅拌调速为180-240r/min,每隔20min顺/逆时针交替搅拌使其煮练均匀,最后取出***纤维,先用1g/L的稀硫酸浸泡5-10min,再用清水洗净至其浸泡pH值为7;
其中加入氢氧化纳、双氧水和硫酸镁的质量比为3:1:2;
(6)二次煮练
将一次煮练后的***,放入氢氧化纳、高吸水性柔软剂、硅烷偶联剂、阴离子表面活性剂的混合溶液中完全浸泡,并置于波长为280nm的紫外光下辐射40-60min,每10min翻转一次,确保正反都能得到辐射;
其中氢氧化纳溶液的浓度为5-8g/L,高吸水性柔软剂浓度为150-170g/L,硅烷偶联剂为溶度18-20g/L,阴离子表面活性剂溶度为3-5g/L;
(7)酸洗
将二次煮练后的***纤维浸泡在稀硫酸溶液,浸泡时间为5-8h;
其中稀硫酸浓度为8-10g/L;
(8)水洗
将酸洗后的***纤维用去离子水洗涤5-8遍,使***纤维最后为中性;
(9)烘干
将洗净后的***纤维放入到真空干燥箱中干燥,干燥箱温度为80-90℃,即可得到脱胶后的***。
本发明进一步的技术方案为:
前述基于闪爆-超声波联合作用的***脱胶工艺中,煮练剂为硅酸钠、硫化钠、三聚磷酸纳和亚硫酸纳的混合物,其中,硅酸钠为0.2-0.4g/L,硫化钠为2-4g/L,三聚磷酸钠为3-5 g/L,亚硫酸纳为0.6-0.8g/L。
前述基于闪爆-超声波联合作用的***脱胶工艺中,高吸水性为SF8800高吸水性柔软剂,硅烷偶联剂为KH-550硅烷偶联剂,阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸纳。
本发明的有益效果是:
本发明中采用闪爆的方法对***进行预处理,主要是利用高温高压下水蒸气和热的联合作用,使纤维内部纤维素和木质素等物质降解或软化。
本发明中用超声波处理,超声波在液体中传播时,能产生生存周期较短的瞬态空化气泡,这种空化气泡崩溃时会形成温度在226.85℃以上的局部热点,并且可以产生高达几百个大气压的局部瞬间压强,使固体表面及液体介质受到极大的冲击和机械“破坏”作用,超声波产生的这种极端的效应作用于液体介质中的***,可以对其表面胶质形成强大的冲击和破坏,从而将胶质从纤维中剥离,达到脱胶的目的。
本发明采用的闪爆-超声波脱胶工艺不但减少化学试剂的使用量,而且提高了精干麻的分散性,更有助于后续的纺织加工。
本发明中在碱氧和机械搅拌脱胶的基础上,辅助以冷冻加热和紫外线辐射的工艺,对***纤维进行脱胶处理,急剧加热能使***纤维发生膨胀,纤维表面脆性胶质块裂纹增加和扩展,微空扩大,水分和功能粒子能深入胶质内部发生反应,急剧冷冻则是使***纤维发生收缩,收缩时产生的应力会将龟裂的较快挤出脱落,将功能粒子牢固地“压缩”在***纤维当中。
UV辐射能产生活性很强的氧自由基,这种氧自由基不仅能氧化和胶质中双烯、单烯结构,还能与木质素发生反应,使之降解溶出,UV辐射还能使***纤维中的光敏基团如侧链羰基发生自由基反应,这些反应能破坏和损伤纤维表面较脆的胶质层。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种基于闪爆-超声波联合作用的***脱胶工艺,该工艺流程如下:预测处理→UV辐射→冷冻加热→酶液处理→碱氧-搅拌煮练→二次煮练→酸洗→水洗→烘干;其中:
(1)预处理
先将***纤维浸泡于80℃的去离子水中,完全浸泡***纤维60min,然后对***纤维进行闪爆处理,处理后的***纤维放入氢氧化纳浓度为6%的溶液中进行超声波处理,再用去离子水冲击***纤维8次后放入干燥箱中烘干待用,其中浴比为1:20;
其中,闪爆处理条件为:压强1.8MPa,保压时间10min,超声波处理条件为:温度50℃,公里55W,超声波的频率为28kHz,处理时间为60min;
(2)UV辐射
将步骤(1)中预处理后的***,放入双氧水、氢氧化纳和硫酸镁的混合溶液中完全浸泡,并置于紫外光下辐射40min,每10min翻转一次,确保正反面都能得到辐射;
其中双氧水浓度为14g/L、氢氧化纳的浓度为12g/L和硫酸镁浓度为4g/L;
(3)冷冻加热
取出辐射后的***纤维和混合溶液,搅拌均匀,再将其一并放入塑料杯中置于急冻冰箱中冷冻200min,直至其完全冻结,然后取出冻结后***置于100℃的恒温沸水中直至冰块完全解冻;
(4)酶液处理
将步骤(3)中处理好的***浸入酶和助剂的混合溶液中,并将***和混合溶液置于36℃的培养箱中脱胶8h;
其中,酶为果胶酶,助剂为尿素;
(5)碱氧-搅拌煮练
在解冻后的***纤维中,加入混合均匀并完全溶解的煮练剂搅拌均匀,在100℃的恒温水浴中加热135min,并每隔20min加入氢氧化纳、双氧水和硫酸镁的混合溶液,以弥补煮练过程中的蒸发损失;水浴时,还须搅拌调速为180r/min,每隔20min顺/逆时针交替搅拌使其煮练均匀,最后取出***纤维,先用1g/L的稀硫酸浸10min,再用清水洗净至其浸泡pH值为7;
其中加入氢氧化纳、双氧水和硫酸镁的质量比为3:1:2;
煮练剂为硅酸钠、硫化钠、三聚磷酸纳和亚硫酸纳的混合物,其中,硅酸钠为0.2g/L,硫化钠为2g/L,三聚磷酸钠为4g/L,亚硫酸纳为0.7g/L;
(6)二次煮练
将一次煮练后的***,放入氢氧化纳、高吸水性柔软剂、硅烷偶联剂、阴离子表面活性剂的混合溶液中完全浸泡,并置于波长为280nm的紫外光下辐射40min,每10min翻转一次,确保正反都能得到辐射;
其中氢氧化纳溶液的浓度为7g/L,高吸水性柔软剂浓度为150g/L,硅烷偶联剂为溶度20g/L,阴离子表面活性剂溶度为4g/L;
高吸水性为SF8800高吸水性柔软剂,硅烷偶联剂为KH-550硅烷偶联剂,阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸纳;
(7)酸洗
将二次煮练后的***纤维浸泡在稀硫酸溶液,浸泡时间为7h;
其中稀硫酸浓度为8g/L;
(8)水洗
将酸洗后的***纤维用去离子水洗涤6遍,使***纤维最后为中性;
(9)烘干
将洗净后的***纤维放入到真空干燥箱中干燥,干燥箱温度为80℃,即可得到脱胶后的***。
实施例2
本实施例提供一种基于闪爆-超声波联合作用的***脱胶工艺,该工艺流程如下:预测处理→UV辐射→冷冻加热→酶液处理→碱氧-搅拌煮练→二次煮练→酸洗→水洗→烘干;其中:
(1)预处理
先将***纤维浸泡于80℃的去离子水中,完全浸泡***纤维80min,然后对***纤维进行闪爆处理,处理后的***纤维放入氢氧化纳浓度为5%的溶液中进行超声波处理,再用去离子水冲击***纤维10次后放入干燥箱中烘干待用,其中浴比为1:20;
其中,闪爆处理条件为:压强2MPa,保压时间5min,超声波处理条件为:温度55℃,公里60W,超声波的频率为28kHz,处理时间为80min;
(2)UV辐射
将步骤(1)中预处理后的***,放入双氧水、氢氧化纳和硫酸镁的混合溶液中完全浸泡,并置于紫外光下辐射60min,每10min翻转一次,确保正反面都能得到辐射;
其中双氧水浓度为10g/L、氢氧化纳的浓度为14g/L和硫酸镁浓度为3g/L;
(3)冷冻加热
取出辐射后的***纤维和混合溶液,搅拌均匀,再将其一并放入塑料杯中置于急冻冰箱中冷冻240min,直至其完全冻结,然后取出冻结后***置于100℃的恒温沸水中直至冰块完全解冻;
(4)酶液处理
将步骤(3)中处理好的***浸入酶和助剂的混合溶液中,并将***和混合溶液置于37℃的培养箱中脱胶10h;
其中,酶为果胶酶,助剂为尿素;
(5)碱氧-搅拌煮练
在解冻后的***纤维中,加入混合均匀并完全溶解的煮练剂搅拌均匀,在100℃的恒温水浴中加热120min,并每隔20min加入氢氧化纳、双氧水和硫酸镁的混合溶液,以弥补煮练过程中的蒸发损失;水浴时,还须搅拌调速为240r/min,每隔20min顺/逆时针交替搅拌使其煮练均匀,最后取出***纤维,先用1g/L的稀硫酸浸泡5min,再用清水洗净至其浸泡pH值为7;
其中加入氢氧化纳、双氧水和硫酸镁的质量比为3:1:2;
煮练剂为硅酸钠、硫化钠、三聚磷酸纳和亚硫酸纳的混合物,其中,硅酸钠为0.3g/L,硫化钠为4g/L,三聚磷酸钠为5g/L,亚硫酸纳为0.6g/L;
(6)二次煮练
将一次煮练后的***,放入氢氧化纳、高吸水性柔软剂、硅烷偶联剂、阴离子表面活性剂的混合溶液中完全浸泡,并置于波长为280nm的紫外光下辐射60min,每10min翻转一次,确保正反都能得到辐射;
其中氢氧化纳溶液的浓度为8g/L,高吸水性柔软剂浓度为170g/L,硅烷偶联剂为溶度18g/L,阴离子表面活性剂溶度为3g/L;
高吸水性为SF8800高吸水性柔软剂,硅烷偶联剂为KH-550硅烷偶联剂,阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸纳;
(7)酸洗
将二次煮练后的***纤维浸泡在稀硫酸溶液,浸泡时间为8h;
其中稀硫酸浓度为10g/L;
(8)水洗
将酸洗后的***纤维用去离子水洗涤8遍,使***纤维最后为中性;
(9)烘干
将洗净后的***纤维放入到真空干燥箱中干燥,干燥箱温度为90℃,即可得到脱胶后的***。
实施例3
本实施例提供一种基于闪爆-超声波联合作用的***脱胶工艺,该工艺流程如下:预测处理→UV辐射→冷冻加热→酶液处理→碱氧-搅拌煮练→二次煮练→酸洗→水洗→烘干;其中:
(1)预处理
先将***纤维浸泡于80℃的去离子水中,完全浸泡***纤维70min,然后对***纤维进行闪爆处理,处理后的***纤维放入氢氧化纳浓度为4%的溶液中进行超声波处理,再用去离子水冲击***纤维5次后放入干燥箱中烘干待用,其中浴比为1:20;
其中,闪爆处理条件为:压强1.5MPa,保压时间8min,超声波处理条件为:温度52℃,公里50W,超声波的频率为28kHz,处理时间为70min;
(2)UV辐射
将步骤(1)中预处理后的***,放入双氧水、氢氧化纳和硫酸镁的混合溶液中完全浸泡,并置于紫外光下辐射50min,每10min翻转一次,确保正反面都能得到辐射;
其中双氧水浓度为12g/L、氢氧化纳的浓度为10g/L和硫酸镁浓度为5g/L;
(3)冷冻加热
取出辐射后的***纤维和混合溶液,搅拌均匀,再将其一并放入塑料杯中置于急冻冰箱中冷冻220min,直至其完全冻结,然后取出冻结后***置于100℃的恒温沸水中直至冰块完全解冻;
(4)酶液处理
将步骤(3)中处理好的***浸入酶和助剂的混合溶液中,并将***和混合溶液置于35℃的培养箱中脱胶9h;
其中,酶为果胶酶,助剂为尿素;
(5)碱氧-搅拌煮练
在解冻后的***纤维中,加入混合均匀并完全溶解的煮练剂搅拌均匀,在100℃的恒温水浴中加热150min,并每隔20min加入氢氧化纳、双氧水和硫酸镁的混合溶液,以弥补煮练过程中的蒸发损失;水浴时,还须搅拌调速为200r/min,每隔20min顺/逆时针交替搅拌使其煮练均匀,最后取出***纤维,先用1g/L的稀硫酸浸泡8min,再用清水洗净至其浸泡pH值为7;
其中加入氢氧化纳、双氧水和硫酸镁的质量比为3:1:2;
煮练剂为硅酸钠、硫化钠、三聚磷酸纳和亚硫酸纳的混合物,其中,硅酸钠0.4g/L,硫化钠为3g/L,三聚磷酸钠为3g/L,亚硫酸纳为0.6g/L;
(6)二次煮练
将一次煮练后的***,放入氢氧化纳、高吸水性柔软剂、硅烷偶联剂、阴离子表面活性剂的混合溶液中完全浸泡,并置于波长为280nm的紫外光下辐射50min,每10min翻转一次,确保正反都能得到辐射;
其中氢氧化纳溶液的浓度为5g/L,高吸水性柔软剂浓度为160g/L,硅烷偶联剂为溶度19g/L,阴离子表面活性剂溶度为5g/L;
高吸水性为SF8800高吸水性柔软剂,硅烷偶联剂为KH-550硅烷偶联剂,阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸纳;
(7)酸洗
将二次煮练后的***纤维浸泡在稀硫酸溶液,浸泡时间为5h;
其中稀硫酸浓度为9g/L;
(8)水洗
将酸洗后的***纤维用去离子水洗涤5遍,使***纤维最后为中性;
(9)烘干
将洗净后的***纤维放入到真空干燥箱中干燥,干燥箱温度为85℃,即可得到脱胶后的***。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于闪爆-超声波联合作用的***脱胶工艺,其特征在于,该工艺流程如下:预测处理→UV辐射→冷冻加热→酶液处理→碱氧-搅拌煮练→二次煮练→酸洗→水洗→烘干;其中:
(1)预处理
先将***纤维浸泡于80℃的去离子水中,完全浸泡***纤维60-80min,然后对***纤维进行闪爆处理,处理后的***纤维放入氢氧化纳浓度为4-6%的溶液中进行超声波处理,再用去离子水冲击***纤维5-10次后放入干燥箱中烘干待用,其中浴比为1:20;
其中,所述的闪爆处理条件为:压强1.5-2MPa,保压时间5-10min,所述的超声波处理条件为:温度50-55℃,公里50-60W,超声波的频率为28kHz,处理时间为60-80min;
(2)UV辐射
将步骤(1)中预处理后的***,放入双氧水、氢氧化纳和硫酸镁的混合溶液中完全浸泡,并置于紫外光下辐射40-60min,每10min翻转一次,确保正反面都能得到辐射;
其中所述的双氧水浓度为10-14g/L、氢氧化纳的浓度为10-14g/L和硫酸镁浓度为3-5g/L;
(3)冷冻加热
取出辐射后的***纤维和混合溶液,搅拌均匀,再将其一并放入塑料杯中置于急冻冰箱中冷冻200-240min,直至其完全冻结,然后取出冻结后***置于100℃的恒温沸水中直至冰块完全解冻;
(4)酶液处理
将步骤(3)中处理好的***浸入酶和助剂的混合溶液中,并将***和混合溶液置于35-37℃的培养箱中脱胶8-10h;
其中,所述的酶为果胶酶,所述的助剂为尿素;
(5)碱氧-搅拌煮练
在解冻后的***纤维中,加入混合均匀并完全溶解的煮练剂搅拌均匀,在100℃的恒温水浴中加热120-150min,并每隔20min加入氢氧化纳、双氧水和硫酸镁的混合溶液,以弥补煮练过程中的蒸发损失;水浴时,还须搅拌调速为180-240r/min,每隔20min顺/逆时针交替搅拌使其煮练均匀,最后取出***纤维,先用1g/L的稀硫酸浸泡5-10min,再用清水洗净至其浸泡pH值为7;
其中所述加入氢氧化纳、双氧水和硫酸镁的质量比为3:1:2;
(6)二次煮练
将一次煮练后的***,放入氢氧化纳、高吸水性柔软剂、硅烷偶联剂、阴离子表面活性剂的混合溶液中完全浸泡,并置于波长为280nm的紫外光下辐射40-60min,每10min翻转一次,确保正反都能得到辐射;
其中所述的氢氧化纳溶液的浓度为5-8g/L,高吸水性柔软剂浓度为150-170g/L,硅烷偶联剂为溶度18-20g/L,阴离子表面活性剂溶度为3-5g/L;
(7)酸洗
将二次煮练后的***纤维浸泡在稀硫酸溶液,浸泡时间为5-8h;
其中所述的稀硫酸浓度为8-10g/L;
(8)水洗
将酸洗后的***纤维用去离子水洗涤5-8遍,使***纤维最后为中性;
(9)烘干
将洗净后的***纤维放入到真空干燥箱中干燥,干燥箱温度为80-90℃,即可得到脱胶后的***。
2.根据权利要求1所述的基于闪爆-超声波联合作用的***脱胶工艺,其特征在于,所述的煮练剂为硅酸钠、硫化钠、三聚磷酸纳和亚硫酸纳的混合物,其中,硅酸钠为0.2-0.4g/L,硫化钠为2-4g/L,三聚磷酸钠为3-5 g/L,亚硫酸纳为0.6-0.8g/L。
3.根据权利要求1所述的基于闪爆-超声波联合作用的***脱胶工艺,其特征在于,所述的高吸水性为SF8800高吸水性柔软剂,所述的硅烷偶联剂为KH-550硅烷偶联剂,所述的阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸纳。
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