CN107083687A - 一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂及其使用方法 - Google Patents

一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂及其使用方法，该全效精炼剂包括生物酶和桑皮纳米纤维素晶须和助剂，使用方法为：将新鲜的桑皮经捶打除尘，酸碱预处理，含中性纤维素酶和果胶酶的溶液煮沸处理，得到预处理的桑皮纤维；将预处理的桑皮纤维进行气爆处理，得到桑皮长纤维和桑皮短纤维，将桑皮长纤维梳理加捻形成初纺桑皮纤维；将桑皮短纤维置于无机酸溶液中反应，离心分离，过滤洗涤，得到桑皮纳米纤维素晶须；将初纺桑皮纤维经平平加O和乙烯基三乙氧基硅烷处理后，再加入桑皮纳米纤维素晶须中，滴加氨水，取出，真空干燥得到再生桑皮纤维。本发明制备的再生桑皮纤维手感柔软，机械强度好，还具有耐热阻燃等性能。

Description

一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂及其使用方法
技术领域
本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂及其使用方法。
背景技术
桑皮纤维来源于桑树枝条的韧皮部分，属于束纤维。桑树韧皮由30％左右的纤维素和70％左右的胶质组成，胶质中，果胶占26.37％，木质素占7.04％，桑皮纤维中木质素的含量仅为7％，木质素含量少的纤维，光泽好，柔软并富有弹性，因此，桑皮纤维的光泽、柔软性、弹性、可纺性好，是继竹纤维之后又一个典型的绿色纺织品。
桑皮纤维长度在5～15mm之间，桑皮单纤维长度较短，不能直接用于纺纱，桑皮纤维的横截面呈现椭圆或多边形，并且带有中腔，纤维纵向方向没有天然扭转，表面凹凸不平，不同程度地伴有孔洞和缝隙。因此再生桑皮纤维需要进行半脱胶、精炼、后整理等工艺，以保证制备的再生桑皮纤维的织造性能、机械性能和附加功能满足生产和使用的要求。
中国专利CN105154997A公开的一种桑皮纤维的制备方法，将桑皮去杂、扎把、装笼、化学预处理、超临界二氧化碳流体脱胶处理和生物酶脱胶处理、水洗、脱水、给油、梳理、烘干，其中化学预处理包括浸酸处理和碱氧处理，酸处理的试剂为硫酸，碱氧处理的溶剂为双氧水、硼氢化钠和焦磷酸钠，利用化学预处理和超临界二氧化碳和生物酶脱胶提高桑皮纤维的脱胶和软化效果。中国专利CN103031770B公开的一种利用废弃桑皮制备纳米纤维素晶须的方法，将废弃桑皮绞碎后经氨水碱处理获得高纯度桑皮纤维，再经锰酸、钼酸、硼酸和铅酸溶液反应处理获得桑皮纳米纤维素晶须，再经分离超滤膜过滤得到纳米纤维素晶须。由上述现有技术可知，再生桑皮纤维的精炼对再生桑皮纤维的性能影响很大，但是目前都没有将生物酶技术运用于桑皮纤维的精炼中，也没有对精炼中再生桑皮纤维附加性能进行研究，以进一步提高再生桑皮纤维的综合性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂及其使用方法，将生物酶、桑皮纳米纤维素晶须、平平加O和乙烯基三乙氧基硅烷助剂运用于再生桑皮纤维的精炼中，使制备的桑皮纤维的手感柔软，透气透湿，机械强度好，拒水，耐热阻燃的性能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂，所述再生桑皮纤维用的全效精炼剂中含有生物酶和桑皮纳米纤维素晶须和助剂，所述生物酶包括中性纤维素酶和果胶酶，助剂为平平加O和乙烯基三乙氧基硅烷。
作为上述技术方案的优选，所述再生桑皮纤维用的全效精炼剂的使用对象为再生桑皮纤维。
本发明还提供一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂的使用方法，包括以下步骤：
(1)将新鲜的桑皮经捶打除尘，酸碱预处理，将桑皮浸入含中性纤维素酶和果胶酶的溶液中，煮沸处理20-30min，取出，碾压甩干，得到预处理的桑皮纤维；
(2)将步骤(1)制备的预处理的桑皮纤维置于蒸汽***处理装置中进行气爆处理，取出水洗，得到桑皮长纤维和桑皮短纤维，将桑皮长纤维梳理加捻形成初纺桑皮纤维；
(3)将步骤(2)制备的桑皮短纤维置于无机酸溶液中反应，离心分离，过滤洗涤，得到桑皮纳米纤维素晶须；
(4)将步骤(2)制备的初纺桑皮纤维置于含助剂的溶液中处理，恒温振荡，再加入步骤(3)制备的桑皮纳米纤维素晶须中，滴加氨水，取出，真空干燥得到再生桑皮纤维。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，中性纤维素酶和果胶酶的溶液中中性纤维素酶的质量分数为2-3％，果胶酶的质量分数为1-2％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，气爆处理的压力为3-5MPa，时间为5-20min。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，桑皮长纤维的长度大于5cm。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，无机酸溶液为体积比为1:1的乙酸和硼酸的混合溶液。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，桑皮短纤维与无机酸溶液的质量比为1:5-8。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，含助剂的溶液中助剂中平平加O和乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为5:1。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，桑皮纳米纤维素晶须与初纺桑皮纤维的质量比为0.01-0.05:1。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的全效精炼剂中含有生物酶、桑皮纳米纤维素晶须、平平加O和乙烯基三乙氧基硅烷，首先利用中性纤维素酶和果胶酶对桑皮进行脱胶使桑皮纤维中半纤维素、果胶、木质素等于纤维素分离，而且生物酶还可以对纤维素进行水解活化，再利用气泡处理，在短时间实现桑皮纤维的高效分离，更进一步对桑皮纤维进行松化，有利于桑皮纤维的后续工序整理。
(2)本发明利用桑皮纤维长纤维加捻形成初纺桑皮纤维，初纺桑皮纤维本身纤细透软，透气透湿，再利用平平加O和乙烯基三乙氧基硅烷助剂进行整理，使桑皮纤维表面更加柔顺，且赋予阻燃性能，最后进行纳米纤维素晶须处理，再不改变再生桑皮纤维原料的基础上，赋予再生桑皮纤维纳米特性，提高再生桑皮纤维的稳定性、疏水性和机械强度，而且不影响再生桑皮纤维的可降解性能。
(3)本发明制备的全效精炼剂针对再生桑皮纤维从原料至成品开始精炼，使制备的再生桑皮纤维从手感、强度和附加性能方面都有很好的改善，综合性能提高，而且采用的原料多为桑皮原料，充分利用桑皮资源，制备的再生桑皮纤维绿色环保可降解。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)将新鲜的桑皮经捶打除尘，经10g/L的硫酸处理30min，15g/L的氢氧化钠处理60min，将桑皮浸入含2wt％中性纤维素酶和1wt％果胶酶的溶液中，煮沸处理20min，取出，碾压甩干，得到预处理的桑皮纤维。
(2)将预处理的桑皮纤维置于蒸汽***处理装置中，在3MPa压力下进行气爆处理5min，取出水洗，得到长度大于5cm的桑皮长纤维和桑皮短纤维，将桑皮长纤维梳理加捻形成初纺桑皮纤维，其中初纺桑皮纤维的根数为5根，捻数为5捻/cm。
(3)按照质量比为1:5，将桑皮短纤维置于体积比为1:1的乙酸和硼酸的混合溶液中，超声粉碎10min，离心分离，过滤洗涤，得到粒径为20nm的桑皮纳米纤维素晶须。
(4)按浴比为1:30，将初纺桑皮纤维置于含质量比为5:1的平平加O和乙烯基三乙氧基硅烷的溶液中处理，在80℃下恒温振荡60min，再按桑皮纳米纤维素晶须与初纺桑皮纤维的质量比为0.01:1，加入桑皮纳米纤维素晶须中，滴加氨水至pH值为7.5，取出，真空干燥得到再生桑皮纤维。
实施例2：
(1)将新鲜的桑皮经捶打除尘，经10g/L的硫酸处理30min，15g/L的氢氧化钠处理60min，将桑皮浸入含3wt％中性纤维素酶和2wt％果胶酶的溶液中，煮沸处理30min，取出，碾压甩干，得到预处理的桑皮纤维。
(2)将预处理的桑皮纤维置于蒸汽***处理装置中，在5MPa压力下进行气爆处理20min，取出水洗，得到长度大于5cm的桑皮长纤维和桑皮短纤维，将桑皮长纤维梳理加捻形成初纺桑皮纤维，其中初纺桑皮纤维的根数为12根，捻数为10捻/cm。
(3)按照质量比为1:8，将桑皮短纤维置于体积比为1:1的乙酸和硼酸的混合溶液中，超声粉碎10min，离心分离，过滤洗涤，得到粒径为50nm的桑皮纳米纤维素晶须。
(4)按浴比为1:30，将初纺桑皮纤维置于含质量比为5:1的平平加O和乙烯基三乙氧基硅烷的溶液中处理，在90℃下恒温振荡90min，再按桑皮纳米纤维素晶须与初纺桑皮纤维的质量比为0.05:1，加入桑皮纳米纤维素晶须中，滴加氨水至pH值为8，取出，真空干燥得到再生桑皮纤维。
实施例3：
(1)将新鲜的桑皮经捶打除尘，经10g/L的硫酸处理30min，15g/L的氢氧化钠处理60min，将桑皮浸入含2.3wt％中性纤维素酶和1.4wt％果胶酶的溶液中，煮沸处理25min，取出，碾压甩干，得到预处理的桑皮纤维。
(2)将预处理的桑皮纤维置于蒸汽***处理装置中，在3.5MPa压力下进行气爆处理15min，取出水洗，得到长度大于5cm的桑皮长纤维和桑皮短纤维，将桑皮长纤维梳理加捻形成初纺桑皮纤维，其中初纺桑皮纤维的根数为6根，捻数为7捻/cm。
(3)按照质量比为1:6，将桑皮短纤维置于体积比为1:1的乙酸和硼酸的混合溶液中，超声粉碎10min，离心分离，过滤洗涤，得到粒径为35nm的桑皮纳米纤维素晶须。
(4)按浴比为1:30，将初纺桑皮纤维置于含质量比为5:1的平平加O和乙烯基三乙氧基硅烷的溶液中处理，在85℃下恒温振荡70min，再按桑皮纳米纤维素晶须与初纺桑皮纤维的质量比为0.03:1，加入桑皮纳米纤维素晶须中，滴加氨水至pH值为7.9，取出，真空干燥得到再生桑皮纤维。
实施例4：
(1)将新鲜的桑皮经捶打除尘，经10g/L的硫酸处理30min，15g/L的氢氧化钠处理60min，将桑皮浸入含2.4wt％中性纤维素酶和1.6wt％果胶酶的溶液中，煮沸处理25min，取出，碾压甩干，得到预处理的桑皮纤维。
(2)将预处理的桑皮纤维置于蒸汽***处理装置中，在4.5MPa压力下进行气爆处理10min，取出水洗，得到长度大于5cm的桑皮长纤维和桑皮短纤维，将桑皮长纤维梳理加捻形成初纺桑皮纤维，其中初纺桑皮纤维的根数为8根，捻数为6捻/cm。
(3)按照质量比为1:7，将桑皮短纤维置于体积比为1:1的乙酸和硼酸的混合溶液中，超声粉碎10min，离心分离，过滤洗涤，得到粒径为40nm的桑皮纳米纤维素晶须。
(4)按浴比为1:30，将初纺桑皮纤维置于含质量比为5:1的平平加O和乙烯基三乙氧基硅烷的溶液中处理，在90℃下恒温振荡70min，再按桑皮纳米纤维素晶须与初纺桑皮纤维的质量比为0.02:1，加入桑皮纳米纤维素晶须中，滴加氨水至pH值为7.9，取出，真空干燥得到再生桑皮纤维。
实施例5：
(1)将新鲜的桑皮经捶打除尘，经10g/L的硫酸处理30min，15g/L的氢氧化钠处理60min，将桑皮浸入含2.8wt％中性纤维素酶和1.4wt％果胶酶的溶液中，煮沸处理30min，取出，碾压甩干，得到预处理的桑皮纤维。
(2)将预处理的桑皮纤维置于蒸汽***处理装置中，在4.5MPa压力下进行气爆处理10min，取出水洗，得到长度大于5cm的桑皮长纤维和桑皮短纤维，将桑皮长纤维梳理加捻形成初纺桑皮纤维，其中初纺桑皮纤维的根数为10根，捻数为6捻/cm。
(3)按照质量比为1:6，将桑皮短纤维置于体积比为1:1的乙酸和硼酸的混合溶液中，超声粉碎10min，离心分离，过滤洗涤，得到粒径为45nm的桑皮纳米纤维素晶须。
(4)按浴比为1:30，将初纺桑皮纤维置于含质量比为5:1的平平加O和乙烯基三乙氧基硅烷的溶液中处理，在90℃下恒温振荡70min，再按桑皮纳米纤维素晶须与初纺桑皮纤维的质量比为0.03:1，加入桑皮纳米纤维素晶须中，滴加氨水至pH值为7.7，取出，真空干燥得到再生桑皮纤维。
实施例6：
(1)将新鲜的桑皮经捶打除尘，经10g/L的硫酸处理30min，15g/L的氢氧化钠处理60min，将桑皮浸入含3wt％中性纤维素酶和1wt％果胶酶的溶液中，煮沸处理30min，取出，碾压甩干，得到预处理的桑皮纤维。
(2)将预处理的桑皮纤维置于蒸汽***处理装置中，在3MPa压力下进行气爆处理20min，取出水洗，得到长度大于5cm的桑皮长纤维和桑皮短纤维，将桑皮长纤维梳理加捻形成初纺桑皮纤维，其中初纺桑皮纤维的根数为5根，捻数为10捻/cm。
(3)按照质量比为1:5，将桑皮短纤维置于体积比为1:1的乙酸和硼酸的混合溶液中，超声粉碎10min，离心分离，过滤洗涤，得到粒径为50nm的桑皮纳米纤维素晶须。
(4)按浴比为1:30，将初纺桑皮纤维置于含质量比为5:1的平平加O和乙烯基三乙氧基硅烷的溶液中处理，在90℃下恒温振荡60min，再按桑皮纳米纤维素晶须与初纺桑皮纤维的质量比为0.05:1，加入桑皮纳米纤维素晶须中，滴加氨水至pH值为7.5，取出，真空干燥得到再生桑皮纤维。
经检测，实施例1-6制备的再生桑皮纤维与实施例1的初生桑皮纤维的白度、强度、回潮率、接触角、阻燃和耐热性能的结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的再生桑皮纤维与初生桑皮纤维相比，白度好，机械强度提高，拒水性能提高，还具有阻燃性能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂，其特征在于：所述再生桑皮纤维用的全效精炼剂中含有生物酶和桑皮纳米纤维素晶须和助剂，所述生物酶包括中性纤维素酶和果胶酶，助剂为平平加O和乙烯基三乙氧基硅烷。
2.根据权利要求1所述的一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂，其特征在于：所述再生桑皮纤维用的全效精炼剂的使用对象为再生桑皮纤维。
3.一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将新鲜的桑皮经捶打除尘，酸碱预处理，将桑皮浸入含中性纤维素酶和果胶酶的溶液中，煮沸处理20-30min，取出，碾压甩干，得到预处理的桑皮纤维；
(2)将步骤(1)制备的预处理的桑皮纤维置于蒸汽***处理装置中进行气爆处理，取出水洗，得到桑皮长纤维和桑皮短纤维，将桑皮长纤维梳理加捻形成初纺桑皮纤维；
(3)将步骤(2)制备的桑皮短纤维置于无机酸溶液中反应，离心分离，过滤洗涤，得到桑皮纳米纤维素晶须；
(4)将步骤(2)制备的初纺桑皮纤维置于含助剂的溶液中处理，恒温振荡，再加入步骤(3)制备的桑皮纳米纤维素晶须中，滴加氨水，取出，真空干燥得到再生桑皮纤维。
4.根据权利要求3所述的一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂的使用方法，其特征在于：所述步骤(1)中，中性纤维素酶和果胶酶的溶液中中性纤维素酶的质量分数为2-3％，果胶酶的质量分数为1-2％。
5.根据权利要求3所述的一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂的使用方法，其特征在于：所述步骤(2)中，气爆处理的压力为3-5MPa，时间为5-20min。
6.根据权利要求3所述的一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂的使用方法，其特征在于：所述步骤(2)中，桑皮长纤维的长度大于5cm。
7.根据权利要求3所述的一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂的使用方法，其特征在于：所述步骤(3)中，无机酸溶液为体积比为1:1的乙酸和硼酸的混合溶液。
8.根据权利要求3所述的一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂的使用方法，其特征在于：所述步骤(3)中，桑皮短纤维与无机酸溶液的质量比为1:5-8。
9.根据权利要求3所述的一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂的使用方法，其特征在于：所述步骤(4)中，含助剂的溶液中助剂中平平加O和乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为5:1。
10.根据权利要求3所述的一种再生桑皮纤维用的全效精炼剂的使用方法，其特征在于：所述步骤(4)中，桑皮纳米纤维素晶须与初纺桑皮纤维的质量比为0.01-0.05:1。
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