一种菌草纺丝用浆及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种菌草纺丝用浆及其制备方法和应用，制备方法的具体步骤为：将菌草置于由碱液、催化剂和助剂配制的溶液中蒸煮，再通过制浆过程得到菌草纺丝用浆；本发明专利技术实现了高效制备菌草纺丝用浆的研发，与现有技术对比，菌草纺丝用浆品质较高，浆料物化指标良好，对生产设备腐蚀程度偏低，操作过程安全、稳定、环保，将大幅度提升菌草的综合附加值，可供企业量产化投产。量产化投产。

【技术实现步骤摘要】
一种菌草纺丝用浆及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于化学纺织新材料
，具体涉及一种菌草纺丝用浆及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]自菌草植物引入我国后，科技人员大力发展“以草代木”菌草产业技术。目前，菌草已经广泛应用于食药用菌种植、提升土壤水分保持特性、盐碱土地种植等方面，以进一步降低我国土地荒漠化程度，改善生态环境绿色发展。菌草种植可以实现水资源、光照、热能等农业资源的综合利用，其生长周期远低于树木等森林资源。菌草产量高，经砍伐收割后根系可继续繁衍生长，能够促进植物循环利用产业链发展，为社会带来广泛的经济效益。例如，目前广泛种植于我国北方的菌草品种“绿洲一号”，自身具备亩产高达25余吨、零下30℃正常生存、可连续120天断水生长等优势。
[0003]现阶段，生物质菌草纤维素仅用于农业种植、生态修复，还未曾应用于化纤纺织新材料领域，具有可观的综合利用价值。而纺织用化纤、木浆粕成本高，下游纺织企业生产价格成本高。另外，由于受疫情影响，国外木浆、棉浆无法及时供应国内厂家生产使用，造成国内货存量不足，因此，开发能够替代木浆、棉浆的菌草纤维纺丝用浆具有重要意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题和不足，本专利技术的目的旨在提供一种菌草纺丝用浆及其制备方法和应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术第一方面提供一种菌草纺丝用浆的制备方法，具体步骤为：将菌草置于由碱液、催化剂和助剂配制的溶液中蒸煮，再通过制浆过程得到菌草纺丝用浆；所述催化剂为金属氯化盐，所述助剂为聚醚类水溶性有机物和/或碳酸氢盐。
[0006]优选地，所述金属氯化盐为氯化钴、氯化钙、氯化铁、氯化亚铁、氯化镍的至少一种。
[0007]优选地，所述聚醚类水溶性有机物为聚氧化乙烯或聚乙烯醚。
[0008]更为优选的，所述聚醚类水溶性有机物优选为聚氧化乙烯。
[0009]优选地，所述聚氧化乙烯的聚合度为9～12。
[0010]更为优选地，所述聚氧化乙烯的聚合度为10。
[0011]更为优选地，所述聚氧化乙烯的纯度为95 wt%
‑
99 wt%。
[0012]更为优选地，所述聚氧化乙烯的纯度为95wt%。
[0013]优选地，所述碳酸氢盐为碳酸氢钠或碳酸氢钾。
[0014]优选地，菌草原料以干菌草计，聚醚类水溶性有机物以有效成分计，催化剂的添加量为菌草原料的0.01 wt%～0.3 wt%，碳酸氢盐的添加量为菌草原料的0.01 wt%～0.1 wt%，聚醚类水溶性有机物与菌草原料的体积/质量比为（1～12）/（2～3）mL/kg。
[0015]优选地，所述碱液为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液，碱液浓度为105～120 g/L。
[0016]优选地，所述蒸煮温度为160～175℃，蒸煮时间4～6 h。
[0017]优选地，蒸煮前先对菌草进行预处理，其过程为：将菌草切段、消毒、干燥后，筛选节间菌草，高温预加热后再进行蒸煮过程，可以降低制备浆料的糖分含量。
[0018]更为优选地，所述消毒使用的消毒液为醇溶液、酸溶液或二元醇衍生物类中的至少一种。
[0019]更为优选地，所述高温预加热的温度为135～175℃，时间为30～120 min，可以促进菌草自身产生有机酸，便于半纤维素的析出，节约成本，利于菌草纺丝用浆量产化。
[0020]更为优选地，所述高温预加热后需要用水反复清洗菌草，除去杂质后再进行蒸煮过程。
[0021]优选地，所述通过制浆过程得到菌草纺丝用浆的步骤为：打浆、漂白、抄造、成型，得到菌草纺丝用浆。
[0022]更为优选地，所述打浆的转速为8.0～8.5 r/s，打浆温度为15～35℃，皮带转动速比为260～285，打浆时间为0.5～1 h。
[0023]更为优选地，所述漂白使用的漂白剂为过氧化氢、二氧化氯、次氯酸钠和次氯酸钙中的任意一种。
[0024]更为优选地，所述漂白的时间为10～60min，漂白温度30～70 ℃。
[0025]更为优选地，打浆、漂白后需加入除灰铁药剂，再经抄造、成型得到菌草纺丝用浆。
[0026]更为优选地，采用脱盐水对浆料进行抄造成型，脱盐水的喷洒量为30～45 m3/h。
[0027]更为优选地，所述除灰铁药剂的用量为绝干浆量的0.01%～0.08%。
[0028]本专利技术第二方面提供了一种由上述方法制备的菌草纺丝用浆。
[0029]本专利技术第三方面提供了上述菌草纺丝用浆在纺丝中的应用。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1. 本专利技术是先将菌草进行高温预加热处理，然后在适量催化剂与助剂作用下对菌草进行蒸煮，最后通过制浆过程得到菌草纺丝用浆。本专利技术实现了高效制备菌草纺丝用浆的研发，大幅度提升了菌草的综合附加值，前景广阔，能为企业量产化投产带来更好的经济效益。
[0031]2. 本专利技术选择金属氯化盐作为催化剂，聚醚类水溶性有机物和/或碳酸氢盐作为助剂。金属氯化盐在碱化过程中能够促使纤维素内的糖苷键断裂，从而加速纤维素的降解。聚醚类水溶性有机物能够显著降低碱液的表面张力，促进碱液向纤维素分子间渗透，碳酸氢盐溶液可以渗入纤维素结晶区，增大纤维空隙量。本专利技术将催化剂和助剂同时加入反应体系，尤其是聚醚类水溶性有机物与碳酸氢盐复配作为助剂时，可利用其协同作用加强菌草纤维的渗透与疏散，加速纤维氧化降解，减小其聚合度，有效降低纤维粘度，有利于高效提取菌草纤维。
[0032]3. 本专利技术挑选节间菌草进行生产研发，剔除了结节及霉变物料，使得菌草节间部分占投入原料的98%以上，制备的菌草纺丝用浆品质较高，浆料物化指标良好（纤维粘度14～20 mPa.s，α
‑
纤维素含量91%以上）。同时，本专利技术提供的制备方法对生产设备腐蚀程度偏低，操作过程安全、稳定，制备过程环保无污染，可实现菌草原料高值化再利用的绝对优势，助力化纤行业节能减排行动。
[0033]4. 本专利技术为菌草原料的开发利用提供了新思路，根据菌草原料具有种植区域广、产量极为丰富等特点，可满足国内纺织企业对植物纤维素的用量需求，将大幅度降低化纤企业植物纤维的物料成本。同时，在国家战略布局下，通过生物质菌草的高值化利用，“以草代木”减少森林树木砍伐，能够进一步保护生态环境，符合国家高效发展战略要求。
[0034]5. 纺丝用浆一般需达到以下标准：纤维粘度（铜氨溶液法）＜20 mPa.s，α
‑
纤维素含量≥90.0%，多戊糖含量＜7%，反应性能（黏胶过滤法）＜500s。本专利技术通过在蒸煮过程添加催化剂和助剂，制得具有优良性能的菌草纺丝用浆，其纤维粘度为14mPa.s～20 mPa.s，α
‑
纤维素含量91.0%～94.0%，多戊糖含量＜4.92%，树脂含量＜0.13%，反应性能处于0～250s内，符合纺丝用浆的标准。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种菌草纺丝用浆的制备方法，其特征在于，将菌草置于由碱液、催化剂和助剂配制的溶液中蒸煮，再通过制浆过程得到菌草纺丝用浆；所述催化剂为金属氯化盐，所述助剂为聚醚类水溶性有机物和/或碳酸氢盐。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属氯化盐为氯化钴、氯化钙、氯化铁、氯化亚铁、氯化镍中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚醚类水溶性有机物为聚氧化乙烯或聚乙烯醚。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚氧化乙烯的聚合度为9～12。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碳酸氢盐为碳酸氢钠或碳酸氢钾。6. 根据权利要求1～5任一所述的制备方法，其特征在于，菌草...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢跃亭，肖俊江，邵长金，张政峰，胡益杰，丁坤，罗智红，邢善静，韩建林，李明，
申请(专利权)人：新乡化纤股份有限公司，
类型：发明
国别省市：