CN105177729A - 一种乌拉草纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种乌拉草纤维的制备方法，该制备方法采用的工艺为：乌拉草秸秆→水泡→水煮→初加工→生物酶处理→前水洗→碱氧一浴→酸洗→后水洗→风干→分丝→乌拉草纤维。其中水煮工艺为沸水煮2h。生物酶处理工艺为采用半纤维素酶和果胶酶进行脱胶处理，半纤维素酶用量为8-16％，果胶酶用量为1-3％，处理温度为45-55℃，溶液pH为4.5-5.5，时间为2-4h，浴比为1∶40。碱氧一浴工艺为采用氢氧化钠8-10g/L，双氧水6-8g/L，硫酸镁1-3％，浴比为1∶50，从室温升至100℃，沸水浴100min。上述提取的乌拉草纤维可用于进一步纺织加工及复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及纺织材料技术，具体为一种乌拉草纤维的制备方法。
背景技术
具有“东北三宝”之称的乌拉草，以其具有的优良的保暖性和除臭抑菌性而受到人们的关注。制备乌拉草纤维，研究其在纺织行业的应用将使其充分发挥特质，并有益于提高人们的生活质量。
目前提取乌拉草纤维的方法均是采用化学方法，一是碱煮方法（参见“一种乌拉草纤维丝的生产工艺及产品（申请号200410010645.X）”），该工艺采用碱煮法或高温高压碱蒸煮法来提取出乌拉草纤维，该工艺存在脱胶处理时间长于48h，处理效果不均匀，使用高压成本高，漂白工序繁琐、且漂白试剂不环保等弊端。二是碱氧一浴法（参见于丽红等.乌拉草纤维——一种新型的纺织纤维材料[J].山东纺织和科技，2006，（1）：54-56），该工艺采用碱煮与漂白工序结合的方法，该工艺存在碱氧一浴过程中未添加任何化学试剂，乌拉草脱胶不均匀，效果差，且在高温下H2O2分解速度不受控制，漂白效果不佳，且会氧化纤维素，对纤维的破坏作用严重等问题。三是超声波-化学联合脱胶工艺（参见“一种乌拉草纤维的生产方法（申请号201210183527.3）”），该工艺的脱胶方法是采用超声波与碱氧一浴结合的方法，在超声波期间加入一定的氢氧化钠，在碱氧一浴过程中加入多种助剂作为稳定剂，该工艺流程多，操作繁琐，且使用的化学试剂种类多，不环保，成本高，不利于大量生产。经过实验发现，乌拉草秸秆的化学成分与棉秆皮、稻秸秆、桑皮纤维等的化学成分相似，而这几种纤维的提取方法有化学法、物理机械法、生物酶法。其中生物酶法具有专一性强，催化效率高，作用温和，不易损伤纤维，且安全环保等优点。
发明内容
本发明所要解决的问题
针对现有乌拉草纤维制取方法存在操作复杂、成本较高、污染环境等问题，本发明拟解决的关键问题是，提供一种乌拉草纤维的制备方法，该方法采用生物酶-化学联合提取乌拉草纤维的工艺，旨在提供一种新型的提取乌拉草纤维的方法，该提取过程具有工艺简单，清洁环保，安全可靠等优点。
本发明解决所属技术问题的技术方案是：设计一种乌拉草纤维的制备方法，该方法采用如下工艺进行：
工艺流程是：
乌拉草秸秆→水泡→水煮→初加工→生物酶处理→前水洗→碱氧一浴→酸洗→后水洗→风干→分丝→乌拉草纤维；其中，
所述水泡工艺为将乌拉草秸秆于冷水中浸泡24h；
所述水煮工艺为将乌拉草秸秆于沸水浴中水煮1-2h，冷却后取出；
所述初加工工艺为对水煮后的乌拉草进行碾压，撕扯和梳理，使乌拉草加工成为细丝；
所述生物酶处理工艺为对乌拉草细丝放入生物酶溶液中进行酶脱胶处理，其中所使用的生物酶为半纤维素酶和果胶酶；
所述前水洗工艺为将乌拉草上残留的酶制剂进行清洗；
所述碱氧一浴工艺为加入氢氧化钠8-10g/L，双氧水6-8g/L，硫酸镁1-3%，浴比为1:50，从室温升至100℃，沸水浴100min；
所述酸洗工艺为将碱氧一浴后的乌拉草纤维于1g/L的硫酸溶液中浸泡2min；
与现有乌拉草纤维制备技术相比，本发明的有益效果是：将生物酶技术用于乌拉草纤维的制备工艺中，且在生物酶处理前对乌拉草秸秆进行沸水煮及撕扯梳理成细丝，增加了酶与乌拉草的接触面积，生物酶处理放在化学处理之前，可以突出生物酶的效果，且生物酶作用条件温和、安全环保，不易损伤纤维，生物酶处理后，为进一步提高纤维的可纺性，对乌拉草进行碱氧一浴，得到性能更好的乌拉草纤维，此种方法既弥补了单独生物酶处理效果不理想的缺点，又防止了化学处理易损伤纤维、不环保的弊端。本发明提供的乌拉草纤维的制备工艺与现有乌拉草纤维制备工艺相比具有更加环保、对纤维损伤小、安全可靠等优点。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
本发明涉及的乌拉草纤维的制备方法采用以下工艺：
乌拉草秸秆→水泡→水煮→初加工→生物酶处理→前水洗→碱氧一浴→酸洗→后水洗→风干→分丝→乌拉草纤维；其中，
所述水泡工艺为将乌拉草秸秆于冷水中浸泡24h；
所述水煮工艺为将乌拉草秸秆于沸水浴中水煮1-2h，冷却后取出；
所述初加工工艺为对水煮后的乌拉草进行碾压，撕扯和梳理，使乌拉草加工成为细丝；
所述生物酶处理工艺为对乌拉草细丝放入生物酶溶液中进行酶脱胶处理，其中所使用的生物酶为半纤维素酶和果胶酶，半纤维素酶用量为8-16%，果胶酶用量为1-3%，处理温度为45-55℃，PH为4.5-5.5的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液，时间为2-4h，浴比为1：40；
所述前水洗工艺为将乌拉草上残留的酶制剂进行清洗；
所述碱氧一浴工艺为加入氢氧化钠8-10g/L，双氧水6-8g/L，硫酸镁1-3%，浴比为1:50，从室温升至100℃，沸水浴100min；
所述酸洗工艺为将碱氧一浴后的乌拉草纤维于1g/L的硫酸溶液中浸泡2min；
所述后水洗工艺为将乌拉草纤维于温水中水洗至中性；
所述风干工艺为将乌拉草纤维于通风橱内干燥；
所述分丝工艺为将粘连在一起的乌拉草纤维进行开松，得到乌拉草纤维。
本发明制备的乌拉草纤维的主要参数是：经过生物酶处理后，乌拉草的质量损失率为13.5-18.5%，得到的乌拉草纤维直径70-120μm，断裂强度50-140Mpa，断裂伸长率2.5-6%，拉伸膜量6.5-18.5Gpa。该乌拉草纤维适合于进一步纺织加工，又适合做复合材料。
下面给出本发明的具体实施例。这些实施例仅用于详细具体说明本发明的技术方案，并不限制本申请权利要求保护的范围。
实施例1
将乌拉草秸秆10g于冷水中浸泡24h，取出于沸水浴中水煮2h，冷却后，进行碾压、撕扯、梳理得到乌拉草细丝，接着进行生物酶处理，半纤维素用量为8%，果胶酶用量为1%，PH为4.5，温度为48℃，酶处理2h，再进行碱氧一浴处理，碱用量为8g/L，双氧水用量为6g/L，硫酸镁用量为2%，浴比为1:50，从室温升至100℃，沸水浴100min。然后进行风干分丝。酶处理后乌拉草的质量损失率为9.56%，得到的乌拉草纤维的平均直径为117.65μm，平均断裂强度为76.11Mpa，平均断裂伸长率为4.69%，平均拉伸模量为10.84Gpa。
实施例2
将乌拉草秸秆10g于冷水中浸泡24h，取出于沸水浴中水煮2h，冷却后，进行碾压、撕扯、梳理得到乌拉草细丝，接着进行生物酶处理，半纤维素用量为14%，果胶酶用量为1%，PH为4.5，温度为48℃，酶处理2h，再进行碱氧一浴处理，碱用量为8g/L，双氧水用量为6g/L，硫酸镁用量为2%，浴比为1:50，从室温升至100℃，沸水浴100min。然后进行风干分丝。酶处理后乌拉草的质量损失率为13.64%，得到的乌拉草纤维的平均直径为92.50μm，平均断裂强度为91.42Mpa，平均断裂伸长率为3.06%，平均拉伸模量为8.90Gpa。
实施例3
将乌拉草秸秆10g于冷水中浸泡24h，取出于沸水浴中水煮2h，冷却后，进行碾压、撕扯、梳理得到乌拉草细丝，接着进行生物酶处理，半纤维素用量为14%，果胶酶用量为2%，PH为4.5，温度为48℃，酶处理3h，再进行碱氧一浴处理，碱用量为8g/L，双氧水用量为6g/L，硫酸镁用量为2%，浴比为1:50，从室温升至100℃，沸水浴100min。然后进行风干分丝。酶处理后乌拉草的质量损失率为18.32%，得到的乌拉草纤维的平均直径为79.90μm，平均断裂强度为140.16Mpa，平均断裂伸长率为2.44%，平均拉伸模量为18.46Gpa。
实施例4
将乌拉草秸秆10g于冷水中浸泡24h，取出于沸水浴中水煮2h，冷却后，进行碾压、撕扯、梳理得到乌拉草细丝，接着进行生物酶处理，半纤维素用量为14%，果胶酶用量为2%，PH为5.0，温度为48℃，酶处理3h，再进行碱氧一浴处理，碱用量为8g/L，双氧水用量为6g/L，硫酸镁用量为2%，浴比为1:50，从室温升至100℃，沸水浴100min。然后进行风干分丝。酶处理后乌拉草的质量损失率为18.32%，得到的乌拉草纤维的平均直径为92.59μm，平均断裂强度为91.89Mpa，平均断裂伸长率为1.87%，平均拉伸模量为9.75Gpa。
Claims (3)
1.一种乌拉草纤维的制备方法，该制备方法采用以下工艺：
乌拉草秸秆→水泡→水煮→初加工→生物酶处理→前水洗→碱氧一浴→酸洗→后水洗→风干→分丝→乌拉草纤维；其中，
所述水泡工艺为将乌拉草秸秆于冷水中浸泡24h；
所述水煮工艺为将乌拉草秸秆于沸水浴中水煮1-2h，冷却后取出；
所述初加工工艺为对水煮后的乌拉草进行碾压，撕扯和梳理，使乌拉草加工成为细丝；
所述生物酶处理工艺为将乌拉草细丝放入生物酶溶液中进行酶脱胶处理；
所述前水洗工艺为将乌拉草上残留的酶制剂进行清洗；
所述碱氧一浴工艺为加入氢氧化钠8-10g/L，双氧水6-8g/L，硫酸镁1-3%，浴比为1:50，从室温升至100℃，沸水浴100min；
所述酸洗工艺为将碱氧一浴后的乌拉草纤维于1g/L的硫酸溶液中浸泡2min；
所述后水洗工艺为将乌拉草纤维于温水中水洗至中性；
所述风干工艺为将乌拉草纤维于通风橱内干燥；
所述分丝工艺为将粘连在一起的乌拉草纤维进行开松，得到乌拉草纤维。
2.根据权利要求1所述的乌拉草纤维的制备方法，其特征在于：生物酶采用半纤维素酶和果胶酶，其中半纤维素酶用量为8-16%，果胶酶用量为1-3%，处理温度为45-55℃，PH为4.5-5.5，时间为2-4h，浴比为1：40。
3.本发明制备的乌拉草纤维的主要参数是：经过生物酶处理后，乌拉草的质量损失率为13.5-18.5%，得到的乌拉草纤维直径70-120μm，断裂强度50-140Mpa，断裂伸长率2.5-6%，拉伸模量6.5-18.5Gpa，该乌拉草纤维适合于进一步纺织加工，又适合做复合材料。
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