一种红麻纤维的精细化加工方法技术

本发明专利技术公开了一种红麻纤维的精细化加工方法，包括红麻皮的浸润活化、冷冻干燥预处理步骤、闪爆脱胶步骤、蒸煮步骤和后处理步骤；其通过采用有机胺类溶剂中，对红麻皮进行浸润活化，后冻干干燥处理；较低温度和蒸汽气压下的闪爆脱胶处理等系列技术手段的有机结合，使得红麻原料的脱胶效果好、所获得的红麻纤维成品细度细、纤维强度指标好、纤维平均长度长、品质优，可纺性好；生产过程化学品消耗量小、环保压力减轻，工艺控制难度大幅降低；水电汽等公用工程消耗量小、整个红麻纤维处理所需工艺时间大幅缩短，提高了生产效率、降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种麻纤维的加工方法，尤其涉及一种红麻纤维的精细化加工方法。
技术介绍
红麻是一种速生性可再生资源，生育期短(120～160天)，其生物学产量高，生长量大，适应性广，管理简单，可不与粮棉、油、菜争地，在世界上的资源非常丰富。红麻纤维是一种生态的纺织纤维，与苎麻、亚麻等纤维一样有着优良的吸放湿和透气性，风格独特，因而具有十分重要的应用和开发价值。但长期以来，红麻纤维仅能用于加工麻袋、麻布、麻绳等低档产品，这一优势资源未得到充分开发利用。究其原因发现，红麻单纤维短、粗，纤维中木质素含量高，与其它麻类纤维的结构和组成有较大差异。通常，红麻原料中单纤维长度仅为2～3mm，直径却高达10～30μm，长径比非常小，但胶质含量却高，尤其是难以去除的胶质：木质素的含量高达20％，而苎麻、亚麻、大麻等资源，其单纤维长度都在10mm以上，苎麻单纤维长度可达60mm以上，纤维长径普遍为1000以上，同时苎麻、亚麻、大麻的木质素含量却都低于5％。因此，红麻较其它麻类纤维脱胶困难，传统的麻类纤维脱胶方法并不适合红麻纤维。而目前常用的红麻纤维脱胶方法主要还是沿用传统麻类纤维脱胶的核心技术，主要有化学法、生物法和物理法。其中化学法因大量使用多种化学物质而导致废水难以处理，环境污染严重，同时在化学脱胶时只有加大反应强度才会提高胶质去除率和工艺纤维细度，但工艺纤维的长度和强度则损伤严重，温和的反应虽然有利于保持工艺纤维长度和强度，但残胶量大，纤维依然粗硬，品质亦很差，因此化学脱胶不仅存在工艺难以控制、化学试剂用量大和加工能耗大等问题，且难以合理匹配纤维强度、长度与细度之间的关系。对生物法而言，生物酶具有专一性并且在多孔疏松结构中才有利于发挥对底物的降解作用，而红麻原料中木质素、半纤维素等胶质与纤维素有复杂的化学键作用并形成了网络结构，生物酶通常难以作用到这些成分复杂、结构致密部分，因此生物法存在脱胶不彻底、效率低、耗时长、成本高等问题，大都需要与化学法想结合才能达到一定的脱胶效果。对于物理法脱胶目前应用较多的是蒸汽闪爆技术，虽然无化学药品使用，但目前该方法大多采用单一的蒸汽闪爆处理方式，需要较高的温度和压力，以及多次的重复闪爆处理，极易造成纤维强力和长度损伤，纤维变色严重。总之，针对红麻单纤维粗、短，原料中木质素含量高的特征，在没有对红麻原料进行预处理的情况下，依靠化学的、生物的或物理的作用破坏胶质与纤维素间形成的复杂网络结构时，加工条件难以控制，纤维强度与长度、细度关系难以合理匹配，加工所得红麻纤维要么粗、硬、糙，要么纤维强力低、短麻率高，严重影响红麻产品品质。为了改善红麻纤维性状，促进其升级利用，国内外在传统脱胶方法基础上对红麻纤维精细化技术亦开展了一些工作，但大多是集中在纤维的软化和纺织品的柔软处理，而没有解决纤维本身的细化，只是工艺纤维的软化和工艺纤维间摩擦力的减小，这显然对黄红麻产品轻薄化和高档化意义不大。低损伤的工艺纤维精细化是提升此类纤维利用价值的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种红麻纤维的精细化加工方法，克服现有技术的脱胶方法普遍存在的耗时长、化学药品使用量大、所制备出的红麻工艺纤维短、粗、硬、强度偏低等问题。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是，一种红麻纤维的精细化加工方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，红麻皮的预处理步骤：将红麻韧皮剪成10cm长的小段，置于罐内，浸没在有机胺类溶剂中，将罐密封后置于震荡装置中，在室温下振荡12-20小时；取出红麻皮，置于冷冻干燥机中，控制冷肼温度为－70℃～－55℃，冷冻干燥6～10小时，得到经过活化预处理的红麻皮；第二步，闪爆脱胶步骤：将经过活化预处理的红麻皮置于蒸汽闪爆装置内，加热，直至蒸汽闪爆装置内水蒸气的压力为1.0～1.5MPa，并在压力下保压2～5分钟；然后，迅速泄压闪爆；重复上述加热，直至蒸汽闪爆装置内水蒸气的压力为1.0～1.5MPa，并在压力下保压2～5分钟；然后，迅速泄压闪爆；闪爆后，取样检测残胶率；若残胶率＞10％，则，关闭蒸汽闪爆装置的泄压阀门，并再次加热，直至蒸汽闪爆装置内水蒸气的压力为1.0～1.5MPa，并在压力下保压2～5分钟；然后，再次迅速泄压闪爆；若残胶率≤10％，则，取出、水洗干净后，得到红麻纤维粗品，备用；第三步，蒸煮步骤：将所得红麻纤维粗品置于蒸球内，浸没在碱氧浴液中，加热至沸腾状态下蒸煮1～2.5小时；取出后，用稀酸浴液洗涤至pH值≤7，得到红麻纤维半成品；上述碱氧浴为氢氧化钠与双氧水的混合溶液，其中，氢氧化钠的质量百分比浓度为0.1％～1％，双氧水的质量百分比浓度为0.4％～1％；浴比为1︰10；上述稀酸浴液为质量百分比浓度为0.08％的硫酸溶液；浴比为1︰20；第四步，后处理步骤：将所得红麻纤维半成品依次经水洗至纤维的pH呈中性、脱水、上油、烘干后，即得成品。优选为，上述有机胺类溶剂为乙二胺、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺中的一种或几种。进一步优选，上述的红麻纤维的精细化加工方法，其特征在于，所制得的红麻纤维成品的细度为1.8～3.1tex，残胶率为8.32％～9.02％，纤维强度为2.06～3.97cN/dtex，纤维平均长度大于4cm。上述技术方案直接带来的技术效果是，脱胶效果好(残胶率为8.32％～9.02％)、所制得的红麻纤维成品细度细(为1.8～3.1tex)、纤维强度指标好(为2.06～3.97cN/dtex)、纤维品质优(平均长度大于4cm)；整个生产过程，化学品消耗量小、环保压力减轻，工艺控制难度大幅降低；水电汽等公用工程消耗量小、整个红麻纤维处理所需工艺时间短、生产效率高、生产成本低。为更好地理解上述技术效果，详细分析与说明如下：上述技术方案中，将红麻皮原料在有机胺类溶剂在振荡过程中浸渍，得到了充分的活化处理，原料变得蓬松、柔软(这是因为在活化剂有机胺的作用下，红麻原料中氢键被破坏，木质素、半纤维素、果胶等胶质与纤维素的结合弱化，结构变疏松，同时纤维素的无定形区有所增加并被润胀)；而在随后的冷冻干燥过程中，红麻皮表层的硬皮与内层之间结合牢度(附着牢度)将大幅降低，便于硬皮在后续工序中，较为彻底地被去除；其中，采用有机胺类溶剂对红麻的进行活化预处理是本专利技术的技术关键点之一，对最终的红麻纤维处理效果起到了十分关键的作用。因为，在红麻韧皮部，红麻单细胞纤维平行交叠，由果胶、半纤维素和木质素等胶质粘结而成束(工艺)纤维，束(工艺)纤维截面中单细胞个数可多达50个。其中单细胞纤维长度仅为1～5mm，直径则为10～30μm，胶质(果胶、半纤维素、木质素等)与纤维素之间存在错综复杂的关系，这些成分依靠氢键、共价键、范德华力作用相互连接，形成了致密的网络三维空间结构，使得木质素、半纤维素等胶质不易分离出来。传统的脱胶方法都是借助化学或生物的作用，从外至内逐层将束纤维中的胶质剥离下来，此过程反应条件不易控制，若是脱胶作用剧烈，可使胶质充分除去，但极易造成对主体成分纤维素的降解，再加上缺少胶质的粘结作用会导致工艺纤维变短变弱，甚至成为单纤维状态，失去纺织使用价值；脱胶效果不好、残胶率偏高，将导致工艺纤维粗、硬、糙，同样不利于后续的纺织加工工序使用。因此，若要改变从外到内逐层剥离胶质的脱胶方式，以更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红麻纤维的精细化加工方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，红麻皮的浸润活化、冷冻干燥预处理步骤：将红麻韧皮剪成10cm长的小段，置于罐内，浸没在有机胺类溶剂中，将罐密封后置于震荡装置中，在室温下振荡12‑20小时，进行红麻皮浸润活化；取出经过活化预处理的红麻皮，置于冷冻干燥机中，控制冷肼温度为－70℃～－55℃，冷冻干燥6～10小时，得到经过预处理的红麻皮；第二步，闪爆脱胶步骤：将经过预处理的红麻皮置于蒸汽闪爆装置内，加热，直至蒸汽闪爆装置内水蒸气的压力为1.0～1.5MPa，并在压力下保压2～5分钟；然后，迅速泄压闪爆；重复上述加热，直至蒸汽闪爆装置内水蒸气的压力为1.0～1.5MPa，并在压力下保压2～5分钟；然后，迅速泄压闪爆；闪爆后，取样检测残胶率；若残胶率＞10％，则，关闭蒸汽闪爆装置的泄压阀门，并再次加热，直至蒸汽闪爆装置内水蒸气的压力为1.0～1.5MPa，并在压力下保压2～5分钟；然后，再次迅速泄压闪爆；若残胶率≤10％，则，取出、水洗干净后，得到红麻纤维粗品，备用；第三步，蒸煮步骤：将所得红麻纤维粗品置于蒸球内，浸没在碱氧浴液中，加热至沸腾状态下蒸煮1～2.5小时；取出后，用稀酸浴液洗涤至pH值≤7，得到红麻纤维半成品；上述碱氧浴为氢氧化钠与双氧水的混合溶液，其中，氢氧化钠的质量百分比浓度为0.1％～1％，双氧水的质量百分比浓度为0.4％～1％；浴比为1︰10；上述稀酸浴液为质量百分比浓度为0.08％的硫酸溶液；浴比为1︰20；第四步，后处理步骤：将所得红麻纤维半成品依次经水洗至纤维的pH呈中性、脱水、上油、烘干后，即得成品。...

【技术特征摘要】
1.一种红麻纤维的精细化加工方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，红麻皮的浸润活化、冷冻干燥预处理步骤：将红麻韧皮剪成10cm长的小段，置于罐内，浸没在有机胺类溶剂中，将罐密封后置于震荡装置中，在室温下振荡12-20小时，进行红麻皮浸润活化；取出经过活化预处理的红麻皮，置于冷冻干燥机中，控制冷肼温度为－70℃～－55℃，冷冻干燥6～10小时，得到经过预处理的红麻皮；第二步，闪爆脱胶步骤：将经过预处理的红麻皮置于蒸汽闪爆装置内，加热，直至蒸汽闪爆装置内水蒸气的压力为1.0～1.5MPa，并在压力下保压2～5分钟；然后，迅速泄压闪爆；重复上述加热，直至蒸汽闪爆装置内水蒸气的压力为1.0～1.5MPa，并在压力下保压2～5分钟；然后，迅速泄压闪爆；闪爆后，取样检测残胶率；若残胶率＞10％，则，关闭蒸汽闪爆装置的泄压阀门，并再次加热，直至蒸汽闪爆装置内水蒸气的压力为1.0～1.5MPa，并在压力下保压2～5分钟；然后，再次迅速泄压闪爆；若残胶率≤10％，...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘颖，韩光亭，张元明，刘长军，马君志，王乐君，
申请(专利权)人：青岛大学，恒天海龙潍坊新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东;37