CN106119980A - 一种乌拉草纤维的精细化制备方法 - Google Patents

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王春红
王利军
陈祯
王定
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Abstract

本发明公开一种乌拉草纤维的精细化制备方法，该制备方法采用的工艺为：乌拉草秸秆→水泡→水煮→初加工→碱处理→水洗→生物酶处理→碱氧一浴处理→后水洗→风干→分丝→乌拉草纤维。其中碱处理工艺为氢氧化钠的用量为6‑10g/L，脲素用量为秸秆质量的2‑4％。生物酶处理工艺中采用果胶酶进行脱胶处理。碱氧一浴工艺为采用氢氧化钠4‑10g/L，双氧水2‑8g/L，亚硫酸钠1‑3％，从室温升至90℃，恒温时间为30‑90min。上述提取的乌拉草纤维细度为40‑80μm，强度为110‑230MPa，有效地解决了现有乌拉草纤维制取方法存在的操作复杂、耗时长、污染环境、处理纤维效果差等问题，提取过程具有工艺简单，清洁环保，纤维性能好等优点。

Description

一种乌拉草纤维的精细化制备方法
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精细化制备方法。
背景技术
乌拉草是世界范围内植物界中，仅有的两种终身能抵御真菌侵蚀与寄生能力的植物之一。几百年间，东北农民在越冬时都少不了一双絮着乌拉草的鞋，起到了很好的防寒保暖作用。因其具有奇特的保暖功能和透气、吸汗、防潮、防寒、抗菌等特点，曾被世人称为“东北三宝”之一。乌拉草纤维即为从乌拉草中提取出的纤维，对其进行开发利用有极大的价值。目前已开发出的乌拉草纤维制品大多比较粗糙，纺织领域上的应用甚少，特别是应用于贴身服饰、运动衣、保健袜等产品中，还需进一步对乌拉草纤维的提取工艺进行研究，提高其可纺性和可织造性。
目前提取乌拉草纤维的方法有化学脱胶法、生物脱胶法、生物酶-化学联合脱胶法等，王均有等(申请号为200410010645.X)在专利中采用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、纤维损伤严重、污染环境等缺点；孙颖等(乌拉草生物脱胶研究[J].毛纺科技，2015，43(6)：53-55)利用生物酶处乌拉草纤维，过程中无污染，但耗时长达16h；王春红等(申请号为201410266028.X)在专利中采用生物酶一化学联合提取乌拉草纤维，该提取过程具有工艺简单，清洁环保，安全可靠等优点，然而处理后的纤维直径为70-120μm，断裂强度为50-140MPa，直径较大，强度较低。王春红等(乌拉草纤维的漆酶处理工艺优化[J].草业科学，2015，12：2131-2138.)采用3次碱煮再加一次漆酶处理提取乌拉草纤维，得到乌拉草纤维的直径达到40.06μm，并将得到的乌拉草纤维用于制造纱线，此方法缺点是化学试剂用量大，多次碱处理耗费时间长，操作繁琐，污染严重。
发明内容
针对现有乌拉草纤维制取方法存在的操作复杂、耗时长、污染环境、处理纤维效果差等问题，本发明拟解决的关键问题是，提供一种乌拉草纤维的精细化制备方法，该方法采用化学-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，纤维性能好等优点。
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精细化制备方法，该方法采用如下工艺进行：
乌拉草秸秆→水煮→初加工→碱处理→水洗→生物酶处理→水洗→碱氧一浴处理→水洗→晾干→乌拉草纤维；
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乌拉草进行碾压并对乌拉草进行梳理，使较粗的乌拉草秸秆细化；
所述化学处理工艺为对初加工后的乌拉草进行碱处理，其中碱处理中氢氧化钠的用量为6-10g/L，脲素用量为秸秆重量的2-4％，处理温度为90-95℃，时间为20-40min，浴比为1∶40；
所述生物酶处理工艺为将化学处理后的乌拉草放入生物酶溶液中进行酶脱胶处理，所述生物酶为果胶酶，果胶酶用量为2-4％，JFC渗透剂用量为1-3％，处理温度为45-55℃，PH为4-5，时间为2-4h，浴比为1∶40；
所述碱氧一浴工艺为加入氢氧化钠4-10g/L，双氧水2-8g/L，亚硫酸钠1-3％，浴比为1∶40，从室温升至90℃，恒温时间为30-90min；
所述水洗工艺为将乌拉草纤维于温水中水洗至中性；
所述的乌拉草纤维的制备方法，其特征在于：乌拉草脱胶采用化学-生物酶-化学联合脱胶。
本发明制备的乌拉草纤维的性能是：经过化学-生物酶-化学联合处理后，得到的乌拉草纤维直径40-80μm，断裂强度110-230MPa，断裂伸长率1.5-6％。该乌拉草纤维适合于进一步纺织加工。
与现有乌拉草纤维制备技术相比，本发明具有的优点是：因半纤维素、果胶和木质素成分易被高温碱液所水解，而纤维素对碱液的作用则表现出较高的稳定性，碱煮中加入脲素，起到膨化的作用，碱处理可以使得乌拉草初步脱胶，且纤维变的柔软，纤维结构疏松，在生物酶处理前对乌拉草秸秆碱处理，增加了果胶酶与乌拉草的接触面积，能使果胶酶的作用充分发挥，使得该制取乌拉草纤维的工艺更加绿色环保，安全可靠。
本发明的创新之处在于生物酶处理前采用碱处理纤维，增大了生物酶与乌拉草秸秆的接触面积；因为考虑到乌拉草秸秆原料的成分复杂性及胶质含量较多的现象，若生物酶一次加入，较大的酶浓度将造成酶与相应物质之间的分子碰撞几率减少，且酶的用量增加时会使脱胶产物增加，酶溶液中脱胶产物的增加不利于进一步脱胶，会造成生物酶的浪费，不利于充分脱胶，因此在生物酶处理前进行化学处理，从而使得生物酶处理更加高效的进行。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行说明。本发明未涉及之处适用于现有技术。
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5g于沸水浴中水煮2h，冷却后，进行碾压、针布梳理得到乌拉草细丝，接着进行化学处理，氢氧化钠的用量为6g/L，脲素用量为秸秆重量的2％，处理温度为95℃，时间为40min，浴比为1∶40。接着进行生物酶处理，果胶酶用量为4％，JFC渗透剂用量为3％，处理温度为45℃，PH为5，时间为2h，浴比为1∶40；再进行碱氧一浴处理，浴比为1∶40，加入氢氧化钠4g/L，双氧水6g/L，亚硫酸钠3％，从室温升至90℃，时间为30min；然后进行风干、开松梳理。得到的乌拉草纤维的平均直径为58μm，平均断裂强度为130MPa，平均断裂伸长率为5.25％。
实施例2
将乌拉草秸秆5g于沸水浴中水煮2h，冷却后，进行碾压、针布梳理得到乌拉草细丝，接着进行化学处理，氢氧化钠的用量为8g/L，脲素用量为秸秆重量的2％，处理温度为95℃，时间为40min，浴比为1∶40。接着进行生物酶处理，果胶酶用量为3％，JFC渗透剂用量为3％，处理温度为50℃，PH为4.5，时间为2h，浴比为1∶40；再进行碱氧一浴处理，浴比为1∶40，加入氢氧化钠10g/L，双氧水8g/L，亚硫酸钠2％，从室温升至90℃，时间为60min；然后进行风干、开松梳理。得到的乌拉草纤维的平均直径为42μm，平均断裂强度为210MPa，平均断裂伸长率为2.54％。
实施例3
将乌拉草秸秆5g于沸水浴中水煮2h，冷却后，进行碾压、针布梳理得到乌拉草细丝，接着进行化学处理，氢氧化钠的用量为10g/L，脲素用量为秸秆重量的3％，处理温度为95℃，时间为30min，浴比为1∶40。接着进行生物酶处理，果胶酶用量为2％，JFC渗透剂用量为1％，处理温度为45℃，PH为5，时间为4h，浴比为1∶40；再进行碱氧一浴处理，浴比为1∶40，加入氢氧化钠4g/L，双氧水4g/L，亚硫酸钠2％，从室温升至90℃，时间为90min；然后进行风干、开松梳理。得到的乌拉草纤维的平均直径为61μm，平均断裂强度为175MPa，平均断裂伸长率为3.29％。

Claims (6)

1.一种乌拉草纤维的精细化制备方法，该制备方法采用以下工艺：
乌拉草秸秆→水煮→初加工→碱处理→水洗→生物酶处理→水洗→碱氧一浴→水洗→晾干→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：乌拉草脱胶采用化学-生物酶-碱氧一浴联合脱胶。
3.根据权利要求2所述的化学处理工艺，其特征在于碱处理中氢氧化钠的用量为6-10g/L，脲素用量为乌拉草秸秆重量的2-4％，处理温度为90-95℃，时间为20-40min，浴比为1∶40。
4.根据权利要求2所述的生物酶处理工艺，其特征在于生物酶为果胶酶，果胶酶用量为2-4％，JFC渗透剂用量为1-3％，处理温度为45-55℃，PH为4-5，时间为2-4h，浴比为1∶40。
5.根据权利要求2所述的碱氧一浴处理工艺，其特征在于所述碱氧一浴工艺为加入氢氧化钠4-10g/L，双氧水2-8g/L，亚硫酸钠1-3％，浴比为1∶40，从室温升至90℃，恒温时间为30-90min。
6.一种乌拉草纤维，采用权利要求1和2所述的方法制得，该乌拉草纤维的主要参数是：经过化学-生物酶-碱氧一浴联合后，得到的乌拉草纤维直径40-80μm，断裂强度110-230MPa，断裂伸长率1.5-6％。
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