一种包装用棉秆皮纤维与壳聚糖复合非织布的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种包装用棉秆皮纤维与壳聚糖复合非织布的制备方法，属于纤维材料技术领域。本发明专利技术提供了棉秆皮纤维在包装领域的应用，利用棉秆皮纤维制备包装用非织布；其制备方法，通过分次蒸汽闪爆和抄造、热压相结合，制备得到了有一定干、湿态拉伸强度，适合于包装用的棉秆皮/壳聚糖非织布。本发明专利技术采用汽爆工艺试验台使棉秆皮分离成纤维；抄造的方式使得成型后的垫片中纤维分布均匀且各向同性；壳聚糖的添加增强垫片的干、湿强力，抑菌性；热压使得成品薄、表面平整且垫片更加紧实。本发明专利技术将棉秆皮纤维应用在包装领域，是一个全新的突破。

A preparation method of cotton stalk skin fiber and chitosan composite nonwovens for packaging

The invention discloses a preparation method of cotton stalk leather fiber and chitosan composite nonwovens for packaging, which belongs to the technical field of fiber materials. The invention provides the application of cotton stalk hide fiber in packaging field, uses cotton stalk hide fiber to prepare nonwovens for packaging, and the preparation method of the nonwovens is to prepare cotton stalk hide/chitosan nonwovens with certain dry and wet tensile strength, which is suitable for packaging by combining steaming explosion, copying and hot pressing. The cotton stalk skin is separated into fibers by steam explosion technology test-bed; the fibers in the formed gasket are uniformly distributed and isotropic by copying method; the dry and wet strength of the gasket is enhanced by adding chitosan, and the bacteriostasis is enhanced; and the finished product is thin, the surface is flat and the gasket is tighter by hot pressing. The invention applies cotton stalk leather fiber in packaging field, which is a new breakthrough.

【技术实现步骤摘要】
一种包装用棉秆皮纤维与壳聚糖复合非织布的制备方法
本专利技术涉及一种包装用棉秆皮纤维与壳聚糖复合非织布的制备方法，属于纤维材料

技术介绍
中国是全球最大的棉花生产国，棉花年产率约占全球30％。棉秆皮年产量高达2000万吨，而资源的利用率仅占5％左右。棉秆皮经加工可制成饲料和肥料，生产乙醇，及应用于纺织、复合材料等领域。但在较长时间内，棉秸秆大部分被当作废料烧掉，导致资源浪费。目前，棉秆皮纤维的利用方面主要有：(1)碱处理制备棉秆皮纤维，如专利技术专利《一种棉秆直接脱胶制备棉秆皮纤维素纤维的方法》(CN102286789A)介绍了用碱处理的方法制备棉秆皮纤维；(2)；通过蒸汽闪爆-KOH-H2O2联合使用的方法，提取出细度为27dtex，可应用于纺纱、织造的棉秆皮纤维；(3)棉秆皮通过闪爆制得纤维，再与热塑性材料复合制备复合板材。已有的包装材料，使用量较多的为纸和纸板类以及塑料类。在如今世界能源资源紧缺的环境下，森林资源的短缺使得造纸原料受限，所以为造纸寻找新的原材料迫在眉睫；造纸工艺的流程中的大量用水和助剂是水资源浪费和污染的隐患；另一方面，成品纸和纸板也有不耐水、不耐用等诸多不足。随着石油基化学原料在全世界范围内的广泛使用，塑料制品已经充满我们的时候。塑料类包装材料能够解决纸和纸板类包装材料不耐水，不耐用的问题，但是其不易降解的缺陷加重了环境负担。因此，有必要开发新的技术解决目前存在的这些问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种棉秆皮纤维在包装领域的应用，利用棉秆皮纤维制备包装用非织布；其制备方法，采用分次蒸汽闪爆和抄造、热压相结合的方法，通过控制材料中壳聚糖的浓度，制备得到了有一定干、湿态拉伸强度和柔韧性的，适合于包装用的棉秆皮/壳聚糖非织布。本专利技术采用汽爆工艺试验台使棉秆皮分离成纤维；抄造的方式使得成型后的垫片中纤维分布均匀且各向同性；壳聚糖的添加及其浓度的控制使纤维片具有抑菌性和适当的干、湿态拉伸强度；热压辅助前一步骤控制纤维片中的壳聚糖含量之外也使得成品薄、表面平整且垫片更加紧实。本专利技术将棉秆皮纤维应用在包装领域，是一个全新的突破。本专利技术提供了棉秆皮纤维在包装领域的应用，利用棉秆皮纤维制备包装用棉秆皮纤维与壳聚糖复合非织布。其制备方法，包括将去除块状杂质的棉秆皮纤维原料打浆后抄造成片，然后浸泡壳聚糖溶液，热压制备纤维片，再碱液洗涤纤维片、清洗纤维片，经二次热压或自然晾干制成棉秆皮纤维与壳聚糖复合非织布；其中，所述浸泡壳聚糖溶液后热压制备纤维片时，控制纤维片中壳聚糖干重为2-5g/100g棉秆皮纤维原料(干重)。在一种实施方式中，所述壳聚糖溶液为浓度28～35g/L的壳聚糖醋酸溶液。在一种实施方式中，所述壳聚糖溶液为浓度30～35g/L的壳聚糖醋酸溶液。在一种实施方式中，所述方法的流程为：棉秆皮→切割→浸泡→分次蒸汽闪爆→清洗→打浆→抄造→浸渍壳聚糖溶液→热压→碱溶液洗涤→清洗→自然晾干或二次热压→棉秆皮纤维/壳聚糖复合非织布。在一种实施方式中，所述棉秆皮纤维的制备，是先切割成一定长度的片段，然后用水浸泡，浸泡后进行多次蒸汽闪爆，然后水洗并去除块状杂质，得到棉秆皮纤维。在一种实施方式中，所述分次闪爆：将浸泡后的棉秆皮装入闪爆机料仓，通入饱和水蒸汽，使饱和水蒸汽压强到达1.5～2.5MPa，维持饱和水蒸汽压强50～90后闪爆；重复此闪爆步骤，爆3～5次。在一种实施方式中，所述打浆是控制棉秆皮质量浓度为40-80％，疏解一段时间后打浆，控制所得棉秆皮纤维细度25～35dtex，所得纤维长度2～10mm。在一种实施方式中，所述抄造是称取打浆后烘干的棉秆皮纤维，使用疏解机疏解5～15min，继续加水抄造成棉秆皮纤维片。在一种实施方式中，所述浸渍壳聚糖溶液，是浸渍壳聚糖浓度为28～35g/L的壳聚糖醋酸溶液。在一种实施方式中，所述热压是在100～120℃，0.8～3MPa的压力下热压5-10min。在一种实施方式中，所述碱液洗涤，是将上一步制备的纤维片烘干后在质量浓度为0.5～2％的KOH或者NaOH溶液中浸泡洗涤。在一种实施方式中，所述二次热压是在105～120℃，1～3MPa的压力下热压5～10min。在一种实施方式中，所述方法，具体按照以下步骤实施：(1)切割：将棉秆皮切割成1.0－5.0cm的片段；(2)浸泡：将切割好的棉秆皮置于其质量15-30倍的清水中，在70－90℃水温下浸泡2-6h；(3)分次闪爆：将浸泡后的棉秆皮装入闪爆机料仓，通入饱和水蒸汽，使饱和水蒸汽压强到达1.5～2.5MPa，维持饱和水蒸汽压强50-90s后闪爆；重复此闪爆步骤，爆3～5次；(4)清洗：闪爆后的棉秆皮纤维在室温下水洗3-5次，去除块状杂质；(5)打浆：采用调频打浆机打浆，控制浆液浓度为60％，疏解5～10min后，分别打浆10min～30min；控制所得棉秆皮纤维细度25～35dtex，所得纤维长度2～10mm；(6)抄造：分别称取打浆后烘至绝干的纤维，加水并使用疏解机疏解5～10min，再次加水抄造成片；按照每2～5g的绝干纤维先加2L水再补加至10L；(7)浸渍壳聚糖溶液：将抄造后的棉秆皮纤维片浸泡在浓度为不同浓度的壳聚糖醋酸溶液(醋酸溶液浓度为1wt％)中，刮除多于液体；(8)热压：将洗净后的纤维片放在平板热压机中，在100～120℃，0.8～3MPa的压力下热压5-10min，制成棉秆皮/壳聚糖复合纤维片；同时，控制纤维片中壳聚糖干重为2-5g/100g棉秆皮纤维原料(干重)。(9)NaOH溶液洗涤：用烘干后的纤维片放入0.5～2％的NaOH溶液中浸泡洗涤；(10)清洗：用清水反复清洗至中性；(11)自然晾干：将洗净的非织造布在室温下自然晾干，制成棉秆皮纤维/壳聚糖复合非织布。本专利技术的优点和效果：(1)本专利技术方法制备的棉秆皮纤维/壳聚糖复合非织布，具有柔软、抗菌、干湿态拉伸强度良好，制备原料廉价、制备工艺简单的特点；其中，材料的干态拉伸强度约为17.94～25.76Mpa，湿态拉伸强度约6.83～11.63Mpa，可以达到包装使用要求。弯曲刚度为21.85～37.74cN·cm2/cm，柔软性能好。(惠普多功能A4打印纸干态拉伸强度约为10.9Mpa，湿态拉伸强度约为0.53Mpa，弯曲刚度为18.46cN·cm2/cm，作为参考。)(2)与已有的纸和纸板类包装材料相比，本专利技术先采用蒸汽闪爆预处理使棉秆皮分离，再用造纸抄纸的方法成型，最后加入壳聚糖增强力学性能，工艺流程中大部分用水可以循环使用，化学试剂用量少，有简便、环保的特点。该非织造布以富含木质素的棉秆皮纤维、壳聚糖为原料，使该非织布具有良好的抗菌性能。(3)与现有的报道中，塑料类包装材料相比，本专利技术使用的棉秆皮是棉花产业的副产物，来源广泛、价格低廉，棉副产物的再利用也是对保护资源、资源再利用的响应。棉秆皮、壳聚糖都是生物基材料，使用后可在自然环境中降解，减少环境负担。附图说明图1为实施例1所制备的棉秆皮纤维/壳聚糖复合非织布；图2为实施例2制备的棉秆皮纤维/壳聚糖复合非织布；图3为实施例3制备的棉秆皮纤维/壳聚糖复合非织布；图4为对照例2制备的棉秆皮非织布的表观图片；图5为对照例3制备的棉秆皮非织布的表观图片。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.棉秆皮纤维在包装领域的应用，其特征在于，所述应用是利用棉秆皮纤维制备包装用非织布；所述包装用非织布的制备，包括将去除块状杂质的棉秆皮纤维原料打浆后抄造成片，然后浸泡壳聚糖溶液，热压制备纤维片，再碱液洗涤纤维片、清洗纤维片，经二次热压或自然晾干制成棉秆皮纤维与壳聚糖复合非织布；其中，所述浸泡壳聚糖溶液后热压制备纤维片时，控制纤维片中壳聚糖干重为2‑5g/100g棉秆皮纤维原料(干重)。

【技术特征摘要】
1.棉秆皮纤维在包装领域的应用，其特征在于，所述应用是利用棉秆皮纤维制备包装用非织布；所述包装用非织布的制备，包括将去除块状杂质的棉秆皮纤维原料打浆后抄造成片，然后浸泡壳聚糖溶液，热压制备纤维片，再碱液洗涤纤维片、清洗纤维片，经二次热压或自然晾干制成棉秆皮纤维与壳聚糖复合非织布；其中，所述浸泡壳聚糖溶液后热压制备纤维片时，控制纤维片中壳聚糖干重为2-5g/100g棉秆皮纤维原料(干重)。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述壳聚糖溶液为浓度28～35g/L的壳聚糖醋酸溶液。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述壳聚糖溶液为浓度30～35g/L的壳聚糖醋酸溶液。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述打浆是控制棉秆皮质量浓度为40～80％，疏解一段时间后打浆，控制所得棉秆皮纤维细度25～35dtex，所得纤维长度2～10mm。5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述抄造是称取打浆后烘干的棉秆皮纤维，使用疏解机疏解5～15min，继续...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯秀良，杨丹，马博谋，刘碧玥，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32