从椰壳纤维中分离管纤维的方法及用途技术

本发明专利技术提供了一种从椰壳纤维中分离管纤维的方法，包括：第一步：将椰壳纤维原料开松，获得纤维团，将所得的纤维团进行煮练并洗涤，经离心脱水，得到洁净椰壳纤维；第二步：将洁净椰壳纤维加入到浓度为5～12g/L的NaOH溶液中，固液浴比为1∶15～1∶30，在60～98℃的水中预浸20～60min，搅拌并同步超声波震荡处理0.2～3小时，重复进行真空抽滤、加入去离子水洗涤和真空抽滤2‑4次，得到溶胀分离的椰壳纤维絮体，其中含有从椰壳纤维中分离出的单细胞管纤维；第三步：将第二步所得的椰壳纤维絮体在85～115℃烘箱中烘干10～30min，得到椰壳纤维絮片，其中含有从椰壳纤维中分离出的单细胞管纤维。本发明专利技术所得管纤维可直接用于隔热保暖类或吸油清污类絮体，或用于与其他纤维混复合纺制成高膨松高支纱线及其轻薄织物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种从废弃椰壳纤维中分离制备管纤维的方法及用途，特别是一种利用碱液浸泡-超声分离法制备椰壳纤维中的单细胞管纤维的方法。
技术介绍
纤维素是自然界取之不尽、用之不竭、绿色、无污染的可再生资源，地球上每年生长的植物纤维素高达数亿吨，超过了现有石油总储量，但利用量微乎其微。绝大部分为自然降解和作为燃料燃烧，这本身就是一种污染。据报道由环境污染和生态破坏造成的损失已占到GDP总值的15％，这意味着一边是9％的经济增长，一边是15％的损失率。在人类社会面临资源贫乏、能源危机、环境污染等诸多问题时，植物资源作为地球上分布广泛、来源丰富、可持续利用的纤维资源，具有巨大的开发利用潜力，受到全世界的普遍重视，并已成为可持续资源和新材料的利用与发展方向之一。而从植物纤维中提取制备纳米纤维素原纤作为拓展纤维资源的一种途径，得到人们的广泛关注。椰子是热带地区主要的木本油料作物之一，海南地属亚热带和热带地区，椰子资源十分丰富。椰子一年均可产果，产果高峰期为9月至次年1月，产果寿命长达80年。每株椰树在80年树龄前的平均年产果实50～200个。海南栽培椰树已有2000年的历史，直到解放后才开始规模化种植。现年均产量可达2.2～2.4亿个，约占全国总产量的99％。作为椰子产业的附属物——椰壳纤维，若每个椰子产椰壳纤维200g/个，海南省每年的椰壳纤维资源可达4.4～4.8万吨。椰壳纤维从椰壳中分离、除杂、去皮胶后获得的天然纤维素纤维，具有韧性强、防潮、透气、抑菌等特性。目前的主要用途有坐垫、绳索、刷子、室内装潢(少数民族或者外国人会用其做成各种形状置于室内)、制活性炭、燃料等，也被当做废弃物自然降解或焚烧。作为纺织用椰壳纤维主要产品是垫子、地毯、绳索、罗网、门垫等。然而，所有这些应用及产品都是以椰壳纤维本身制成的纺织品及应用。除椰壳纤维的直接纺织应用外，人们较多关注的是天然纤维素纤维的纳米原纤的提取制备。由于天然纤维素纤维中的微原纤和基原纤都小于50nm，且结晶度很高，故又称为纳米纤维素晶须。但本专利技术主要关注椰壳纤维中单细胞管状纤维(简称管纤维)的分离提取制备技术。在此方面的研究报道，到目前为止未见相关报道，而只是在椰壳纤维的结构研究中有所表述。即将椰壳纤维作为一个整体来研究。如S.Renouard等人关注超声波处理对不同种类的纤维素纤维降解性能影响，实验得椰壳纤维对超声波反应更敏感，易于降解的报道(SullivanRenouard，ChristopheHanoet.al.Characterizationofultrasoniconcoil，flaxandhempfibers.MaterialsLetters，2014，129：137-141)只是为了证明超声波对不同纤维素纤维分离的效果，并未涉及椰壳纤维中管纤维的分离。L.Q.N.Tran等人采用机械抽取和热水浸泡的方式获得膨胀的椰壳纤维，使管纤维在椰壳纤维中的截面形态变得更清晰，并由此研究了椰壳管纤维的直径、横截面和以及管纤维的直径的变化和可能的长度(L.Q.N.Tian，T.NguyenMinthet.a1.Investigationofmicrostructureandtensilepropertiesofporousnaturalcoilfibreforuseincompositematerials.IndustrialCropsandProducts.2015，65：437-445)，而并未涉及管纤维分离。显然，这些都是通过电镜照片观测管纤维的大小和形态，并未能将管纤维从椰壳纤维中逐一分离开来。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种从椰壳纤维中分离制备管纤维的方法及用途，使原来粗、长、硬的多细胞椰壳纤维变为超细、软的椰壳管纤维，所得的管纤维为具有大中腔的柔软保暖纤维天然纤维素纤维，其比木棉纤维更细且更柔软，比棉纤维更细且更大中腔。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种从椰壳纤维中分离管纤维的方法，其特征在于，包括：第一步：将椰壳纤维原料开松，获得纤维团，将所得的纤维团进行煮练并洗涤，经离心脱水，得到洁净椰壳纤维；第二步：将洁净椰壳纤维加入到浓度为5～12g/L的NaOH溶液中，固液浴比为1∶15～1∶30，在60～98℃的水中预浸20～60min，搅拌并同步超声波震荡处理0.2～3小时，重复进行真空抽滤、加入去离子水洗涤和真空抽滤2-4次，得到溶胀分离的椰壳纤维絮体，其中含有从椰壳纤维中分离出的单细胞管纤维；第三步：将第二步所得的椰壳纤维絮体在85～115℃烘箱中烘干10～30min，得到椰壳纤维絮片，其中含有从椰壳纤维中分离出的单细胞管纤维。优选地，所述的第二步中的搅拌并同步超声波震荡处理采用的搅拌速度为400-1000rpm，超声波功率在100W～800W，所述的超声波震荡为间歇处理，每震荡10sec～3min后停顿20sec～6min。优选地，所述的第二步还包括：将所述的椰壳纤维絮体按固液浴比为1∶30～1∶50置于温度60～98℃的含NaOH和H2O2的混合溶液中，所述的含NaOH和H2O2的混合溶液中NaOH的浓度为10～60g/L，H2O2的浓度为80～200ml/L，溶剂为去离子水，预浸10～30min后，搅拌并同步超声波震荡0.2～2小时，反复脱水和洗涤2～4次，得到进一步溶胀分离的椰壳纤维絮体，其中含有更多的从椰壳纤维中分离出的单细胞管纤维。更优选地，所述的搅拌并同步超声波震荡处理采用的搅拌速度为400-1000rpm，超声波功率在100W～800W，所述的超声波震荡为间歇处理，每震荡10sec～3min后停顿20sec～6min。优选地，所述的第一步中的煮练并洗涤循环进行，循环次数为1～4次。优选地，所述的第一步中的煮练包括将纤维团浸没于水中，置于60～98℃水浴锅中，煮练膨润0.2～3小时。优选地，所述的第一步中的开松采用机械打击、揉搓和扯拉中的至少一种。更优选地，所述的洗涤为放水洗涤或换槽洗涤。优选地，所述的椰壳纤维原料为废弃天然椰壳中纤维、纺织厂加工中的椰壳纤维下脚料或椰壳纤维生产余料和用弃的纯椰壳纤维制品。本专利技术还提供了上述的从椰壳纤维中分离管纤维的方法所制备的椰壳纤维絮片在作为隔热保暖类或吸油清污类絮体或与其他纤维复合纺制成纱线及织物中的用途。本专利技术利用碱液浸泡-超声分离法制备椰壳管纤维，将从粗硬的椰壳纤维中获得新的、细软大中腔的天然纤维素纤维。本专利技术的基本原理是靶向性地溶胀与溶解单细胞管纤维间的细胞间质且与超声波微气泡冲击扩大作用的结合而高效、低损伤地解体细胞间质，并结合机械搅拌剪切作用而加快椰壳纤维的整体离解而获得单细胞管纤维。这有助于椰壳纤维的深加工和精细化的循环利用，为废弃椰壳纤维高档和功能化的应用提供新途径。是纤维素纤维资源的可持续发展的捷径和高效的方法。本专利技术所述的单细胞管纤维是指由多细胞构成的椰壳纤维中分离出的单细胞管状的纤维。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)获得比木棉纤维更细且更柔软的大中腔天然纤维素纤维，并使原来粗、长、硬的多细胞椰壳纤维变为超细、软的椰壳管纤维，是大中腔纤维中的优势资源。2)木棉纤维胞壁薄、脆、硬，故在加工和使用中易破裂而产生碎屑，易碎裂解体，耐久性差；而椰壳管纤维为螺旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从椰壳纤维中分离管纤维的方法，其特征在于，包括：第一步：将椰壳纤维原料开松，获得纤维团，将所得的纤维团进行煮练并洗涤，经离心脱水，得到洁净椰壳纤维；第二步：将洁净椰壳纤维加入到浓度为5～12g/L的NaOH溶液中，固液浴比为1∶15～1∶30，在60～98℃的水中预浸20～60min，搅拌并同步超声波震荡处理0.2～3小时，重复进行真空抽滤、加入去离子水洗涤和真空抽滤2‑4次，得到溶胀分离的椰壳纤维絮体，其中含有从椰壳纤维中分离出的单细胞管纤维；第三步：将第二步所得的椰壳纤维絮体在85～115℃烘箱中烘干10～30min，得到椰壳纤维絮片，其中含有从椰壳纤维中分离出的单细胞管纤维。

【技术特征摘要】
1.一种从椰壳纤维中分离管纤维的方法，其特征在于，包括：第一步：将椰壳纤维原料开松，获得纤维团，将所得的纤维团进行煮练并洗涤，经离心脱水，得到洁净椰壳纤维；第二步：将洁净椰壳纤维加入到浓度为5～12g/L的NaOH溶液中，固液浴比为1∶15～1∶30，在60～98℃的水中预浸20～60min，搅拌并同步超声波震荡处理0.2～3小时，重复进行真空抽滤、加入去离子水洗涤和真空抽滤2-4次，得到溶胀分离的椰壳纤维絮体，其中含有从椰壳纤维中分离出的单细胞管纤维；第三步：将第二步所得的椰壳纤维絮体在85～115℃烘箱中烘干10～30min，得到椰壳纤维絮片，其中含有从椰壳纤维中分离出的单细胞管纤维。2.如权利要求1所述的从椰壳纤维中分离管纤维的方法，其特征在于，所述的第二步中的搅拌并同步超声波震荡处理采用的搅拌速度为400-1000rpm，超声波功率在100W～800W，所述的超声波震荡为间歇处理，每震荡10sec～3min后停顿20sec～6min。3.如权利要求1所述的从椰壳纤维中分离管纤维的方法，其特征在于，所述的第二步还包括：将所述的椰壳纤维絮体按固液浴比为1∶30～1∶50置于温度60～98℃的含NaOH和H2O2的混合溶液中，所述的含NaOH和H2O2的混合溶液中NaOH的浓度为10～60g/L，H2O2的浓度为80～200ml/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪玲，于伟东，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31