一种剑麻纤维的制备工艺制造技术

本发明专利技术属于纺织加工技术领域，具体涉及一种剑麻纤维的制备工艺。脱胶工艺步骤包括预处理、电晕放电处理、超声震荡、菌解、去杂质、二次超声、水洗、压干、给油、定形及烘干。本发明专利技术一种剑麻的脱胶工艺采用电晕放电处理、超声、菌解及二次超声处理剑麻纤维，效果优于传统的、单一的化学脱胶法和机械脱胶法，残胶率和木质素含量较低，符合剑麻深加工的工艺需求。另外本发明专利技术除了醋酸和少量氢氧化钠外不采用其他化学试剂，污染废水排放较少，是一种相对绿色环保的工艺方法。

【技术实现步骤摘要】
一种剑麻纤维的制备工艺
本专利技术涉及纺织加工
，具体涉及一种剑麻纤维的制备工艺。
技术介绍
剑麻(学名：AgavesisalanaPerr.exEngelm.)又名菠萝麻，龙舌兰科龙舌兰属，是一种多年生热带硬质叶纤维作物，其原产墨西哥，现主要在非洲、拉丁美洲、亚洲等地种植，是当今世界用量最大，范围最广的一种硬质纤维。剑麻是我国独具特色优势的原料，具有纤维较长，质地坚韧，富于弹性，拉力强，抗撕裂，耐腐蚀，耐低温，在干湿环境之下都具有伸缩性不大等优点，故此被海军舰艇应用来制造缆绳，飞机汽车的轮胎内层，包括机器的传送带，起重机吊绳钢索中的绳心也是运用了剑麻纤维中一种材料。但是剑麻纤维由于组织中杂质含量多样性、纤维素聚集态结构的复杂性以及具有高的结晶度，使剑麻纤维对试剂的可及度低、溶解困难、反应性能及化学反应的均一性差，这些不足的存在直接影响剑麻纤维的深加工，大大限制了剑麻纤维的应用，故需要对剑麻进行脱胶处理。剑麻纤维由纤维素、木质素、半纤维素三大组成成分构成，其中纤维素成分含量高达60％以上，剩下的绝大部分是半纤维素、木质素和果胶，这些物质大多包围在纤维外表，半纤维素伴在纤维素周围，呈网络结构，果胶将半纤维素等杂质与纤维素相互胶结在一起。因此，在剑麻的精细化处理中，脱胶是基础而又关键的工序，脱胶效果的好坏直接影响到纤维的产量和品质，进而影响到深加工。目前脱胶主要方式主要有传统的水池沤麻法、化学脱胶法、酶法脱胶、闪爆法等，但是大多数选择单一的脱胶方式，存在残胶率高或者化学试剂用量过多污染环境等问题。电晕放电是指气体介质在不均匀电场中的局部自持放电，为最常见的一种气体放电形式。在曲率半径很小的尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，因而出现电晕放电引；发生电晕时，在电极周围可以看到光亮，并伴有咝咝声。电晕放电可以是相对稳定的放电形式，也可以是不均匀电场间隙击穿过程中的早期发展阶段。电晕放电脱胶就是利用气体电离和激励后产生的高能电子、自由基等活性例子和麻纤维中的胶质作用，使胶质分子在短时间内发生分解，并发生后续的各种反应已达到脱胶的目的。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对现有技术中剑麻脱胶后断裂强度低、残胶率高，以及化学试剂使用过量污染环境的不足，提供一种剑麻纤维的制备工艺。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种剑麻纤维的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)预处理：将收割的新鲜剑麻叶摊平并放入碾压机中反复、完全碾压后用12％-15％的醋酸液中常温浸泡40-60min，最后将浸泡后的剑麻叶用清水冲洗至PH＝6-7，晾干，得到清洗剑麻叶；(2)电晕放电处理：将晾干的剑麻纤维放入高压电晕放电区处理15-30s，所述处理的电压为4-10kv，处理的温度为30-100℃；(3)超声震荡：取电晕放电处理后的剑麻叶，按剑麻叶与NaOH溶液的质量比为1:3-5放入NaOH溶液中，超声震荡1-1.5小时，所述NaOH溶液中NaOH的质量浓度为8-12g/L，NaOH溶液温度小于等于50℃；(4)菌解：将超声震荡后的剑麻叶放入混合菌溶液中浸没发酵3-3.5小时，菌解温度为28-34℃；(5)去杂质：将菌解后的剑麻叶取出并进行击打揉搓，再用清水洗去附着于所述剑麻叶上的果胶等杂质，晾干，得到剑麻纤维；(6)二次超声：取剑麻纤维，按剑麻纤维与NaOH溶液的质量比为1:3-7放入NaOH溶液中，超声震荡1-1.5小时，所述NaOH溶液中NaOH的质量浓度为8-12g/L，NaOH溶液温度小于等于50℃；(7)将二次超声后的剑麻纤维用清水洗干净，然后压干、给油、定型，烘干，得到剑麻精纤维。进一步地，所述步骤(1)中完全碾压指将新鲜剑麻叶碾压至不出水为准。进一步地，放入高压电晕放电区处理20-25s，所述处理的电压为6-8kv，处理的温度为60-70℃。进一步地，步骤(3)中超声频率为30-35KHz，超声功率为3500-4000W。进一步地，步骤(6)中超声频率为60-80KHz，超声功率为6000-7000W。进一步地，步骤(5)中所述混合菌溶液分为A型混合菌溶液和B混合菌溶液两种类型，所述A型混合菌溶液含有以下质量浓度的物质：金孢展齿革菌浓度为5-9g/L和白腐菌浓度为8-20g/L；所述B型混合菌溶液含有以下质量浓度的物质：金孢展齿革菌浓度为为5-9g/L和枯草芽孢杆菌浓度为6-12g/L。进一步地，步骤(5)中所述菌解温度为30-32℃。进一步地，所述A型混合菌溶液的PH＝4-6.5，所述B型混合菌溶液的PH＝6.5-8.5。对剑麻叶进行机械碾压预处理，能够初步软化剑麻叶的纤维弹性。由剑麻的纤维排列可知，剑麻纤维呈束状结构，在束纤维中单纤维之间由胶质粘合，单纤维排列整齐、紧密。剑麻束纤维由多根单纤维组成，故剑麻纤维韧性好，强度高，经过机械碾压，能够破坏纤维的硬性结构，软化剑麻纤维，同时将粘合在纤维周围的胶质挤压破裂并裸露在外，方便进一步与其它化学、生物物质接触去除胶质。酸在与剑麻反应过程中作为一种催化剂，它能降低甙键的活化能，因而加速水解速度，达到软化纤维、果胶等成分的目的，酸浸泡后同样利于剑麻进一步脱胶。采用电晕放电处理剑麻，是利用电晕对剑麻纤维产生的刻蚀作用,将剑麻纤维表面弱边界部分除去，使剑麻纤维表面产生起伏，变粗糙，并有键的断裂，形成自由基。同时，电晕放电增加了剑麻纤维的比表面积,实现了纤维与果胶的分离同时将引入羟基、羧基、环氧基、过氧化物等大量亲水性基团，使剑麻纤维表面活化，这将有效地改善剑麻束纤维表面的润湿、粘合等性能，有助于酶处理、水洗等加工工作。采用一定量浓度的白腐菌、枯枯草芽孢杆菌、金孢展齿革菌对剑麻纤维作进一步的菌解脱胶处理。其中白腐菌是属于担子菌亚门的真菌,因腐朽木材呈白色而得名，是能够降解木材主要成分的微生物之一。本专利技术中采用白腐菌去除剑麻中木质素成分，在菌解过程中大部分剑麻纤维仍保持完整，且纤维素结晶度变化不大，对剑麻纤维具有很好的保护作用。枯枯草芽孢杆菌是芽孢杆菌属的一种，可利用蛋白质、多种糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚。在适宜条件下培养该菌种生长繁殖速度快，可以产生果胶酶和木聚糖酶等生物酶，可与剑麻中的胶质反应。金孢展齿革菌同样具有降解木质素的作用，木质素分子是一类含有酚羟基的高分子聚合物，其构成是由苯丙烷单元通过醚键和碳-碳单键连接而成。木质素过氧化物酶是木质素降解的关键酶之一，而金孢展齿革菌通过发酵含有木质素过氧化物酶，该酶属于氧化还原酶，能够氧化还原木质素不同类型芳香族化合物，将其降解成小分子，达到降解木质素的目的。所述的超声波处理的原理是高强度超声波在液体中传播时，能够产生能量的激化和突发，即超声“空化效应”，它能释放出巨大的能量，可以产生高达几百个大气压的局部瞬间压强，形成冲击波，使固体表面及液体介质受到极大的冲击力和机械“破坏”作用。本专利技术中在剑麻菌解前使用较低频率的超声波处理，能够通过震荡使剑麻纤维与周围粘合力较强的胶质产生松动，但是该震荡方式无法深入到剑麻纤维的微孔、缝隙等细微部分，故通过酶解、击打揉搓后大量大块胶质脱落，暴露的纤维与周围残留胶质物之间产生较大间隙，此时使用较高频率的超声波处理产生的冲击波穿透能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种剑麻纤维的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)预处理：将收割的新鲜剑麻叶摊平并放入碾压机中反复、完全碾压后用12％‑15％的醋酸液中常温浸泡40‑60min，最后将浸泡后的剑麻叶用清水冲洗至PH＝6‑7，晾干，得到清洗剑麻叶；(2)电晕放电处理：将晾干的剑麻纤维放入高压电晕放电区处理15‑30s，所述处理的电压为4‑10kv，处理的温度为30‑100℃；(3)超声震荡：取电晕放电处理后的剑麻叶，按剑麻叶与NaOH溶液的质量比为1:3‑7放入NaOH溶液中，超声震荡1‑1.5小时，所述NaOH溶液中NaOH的质量浓度为8‑12g/L，NaOH溶液温度小于等于50℃；(4)菌解：将超声震荡后的剑麻叶放入混合菌溶液中浸没发酵3‑3.5小时，菌解温度为28‑34℃；(5)去杂质：将菌解后的剑麻叶取出并进行击打揉搓，再用清水洗去附着于所述剑麻叶上的果胶等杂质，晾干，得到剑麻纤维；(6)二次超声：取剑麻纤维，按剑麻纤维与NaOH溶液的质量比为1:3‑5放入NaOH溶液中，超声震荡1‑1.5小时，所述NaOH溶液中NaOH的质量浓度为8‑12g/L，NaOH溶液温度小于等于50℃；(7)将二次超声后的剑麻纤维用清水洗干净，然后压干、给油、定型，烘干，得到剑麻精纤维。...

【技术特征摘要】
1.一种剑麻纤维的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)预处理：将收割的新鲜剑麻叶摊平并放入碾压机中反复、完全碾压后用12％-15％的醋酸液中常温浸泡40-60min，最后将浸泡后的剑麻叶用清水冲洗至PH＝6-7，晾干，得到清洗剑麻叶；(2)电晕放电处理：将晾干的剑麻纤维放入高压电晕放电区处理15-30s，所述处理的电压为4-10kv，处理的温度为30-100℃；(3)超声震荡：取电晕放电处理后的剑麻叶，按剑麻叶与NaOH溶液的质量比为1:3-7放入NaOH溶液中，超声震荡1-1.5小时，所述NaOH溶液中NaOH的质量浓度为8-12g/L，NaOH溶液温度小于等于50℃；(4)菌解：将超声震荡后的剑麻叶放入混合菌溶液中浸没发酵3-3.5小时，菌解温度为28-34℃；(5)去杂质：将菌解后的剑麻叶取出并进行击打揉搓，再用清水洗去附着于所述剑麻叶上的果胶等杂质，晾干，得到剑麻纤维；(6)二次超声：取剑麻纤维，按剑麻纤维与NaOH溶液的质量比为1:3-5放入NaOH溶液中，超声震荡1-1.5小时，所述NaOH溶液中NaOH的质量浓度为8-12g/L，NaOH溶液温度小于等于50℃；(7)将二次超声后的剑麻纤维用清水洗干净，然后压干、给油、定型，烘干，得到剑麻精纤维。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢英健，
申请(专利权)人：广西秀美壮乡能源环保有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45