作者:吴红玲等   来源:兰州理工大学机电工程学院   发布时间:2009-12-22   Tag:   点击:
罗布麻脱胶工艺的研究

     

罗布麻是生长在我国北方广大盐碱、沙荒地区的一种抗逆性很强的多年生宿根草本野生植物,也可人工栽培.它既是理想的绿化植物,又是多能的经济植物.明代的《救荒本草》中就有“采嫩叶蒸过晒干,做茶亦可吃”的记载,被誉为自然植物资源中最富有发展前途的“国宝”.从20世纪50年代开始,国内对其资源的调查研究虽时有问及,但由于缺乏制麻、脱胶等加工方面的先进技术,不能直接提供工业生产所需的批量原料,因而大量的纤维资源一直没有得到真正的开发利用.罗布麻俗称奶子草、野麻,属于夹竹桃科,分红麻和白麻2大类.罗布麻的采收利用主要是地上部分,每年9月后为采割期,从根部割下即可,割时不要损伤根部,以免影响来年生长,采收时应根据工业加工要求,分粗细、长短、大小枝等捆扎.罗布麻纤维是植物纤维中的韧皮纤维,它具有伸直而两端封闭的厚壁长细胞,原纤维是一种高分子聚合物.纤维颜色受浸渍发酵的影响有很大差异,一般呈灰色或灰白色,散纤维光泽如丝.一般单纤维长50 mm左右,细度在18 m左右,纤维较细软,单纤维绝对强力高,比棉纤维大5--6倍,纤维的延伸率小,只有3 左右,和万博体育appios下载接近.罗布麻的折射率和双折射率都很大,纤维内部分子结构紧密,定向度高.纤维性能近似万博体育appios下载,但比万博体育appios下载细度细,长度短.罗布麻的纤维品质综合了棉花、万博手机登录网页版、大麻、万博体育appios下载等不同植物纤维的优点,它的细度和强力甚至比细羊毛还好,至少可纺6O 以上的纱线,好的可纺到160 ,可以用来代替细羊毛织布,其纤维经过脱胶处理成散纤后可直接用棉纺设备进行生产,可以纯纺,也可与棉花、羊毛等各种化学纤维进行多种混纺.但罗布麻品种繁多,不同品种的纤维性能差异也很大.罗布麻最显著的特点是强力高和光泽好,它是纺织、造纸工业不可多得的植物原料资源,被纺织部门誉为“野生纤维之冠”,有广阔的发展前景和非常可观的经济效益.另外,因罗布麻含有强心苷、黄酮、氨基酸等成分,具有止咳、平喘和降血压的功能.对治疗高血压、高血脂、冠心病等具有一定的疗效,因而织物具有神奇的药用价值,其治疗作用和保健功效已通过中华医学会专家论证,被用于制作服装、保健品和床上用品.罗布麻与其它纤维混纺的保健产品目前已开发成功,受到了消费者的欢迎.麻脱胶是一个复杂的生物发酵过程,麻纤维脱胶的过程实质上是提取麻纤维的过程,在我国,麻原茎脱胶多采用温水浸渍法,俗称沤麻.一般麻原料厂在露天设置一定数量的沤麻池,将选好的麻原茎装入池中,然后注入水,利用麻茎和水中存在的微生物的自然作用,产生果胶酶等酶类,使果胶类物质部分水解.现行的温水浸渍麻脱胶方法最大的缺点是脱胶周期长,打成麻纤维后质量不稳定.本文采用生物酶脱胶、化学脱胶及生物一化学联合脱胶的方法对罗布麻所含果胶质进行处理.

1 试验

11 试验材料

试验原料是来源于甘肃民勤沙生植物园的罗布麻;试验用酶是无锡市酶制剂厂生产的果胶酶(活力为2万单位/g);试验其它用化学药剂有:冰醋酸、NaOHNa2S03Na5P3O1o等.

12 试验仪器

采用HHS116型电热恒温水浴锅,Y802A型八篮恒温烘箱,离心脱水机,电子天平,25型酸度计,YG001A型单纤维电子强力仪,ZBD白度仪等.

13 试验方法

1)罗布麻纤维化学成分的测定.参照GB5851585986万博体育appios下载理化性能试验方法中纤维化学成分系统分析部分.

2)罗布麻纤维脱胶工艺.本试验选择生物脱胶、二煮一漂的化学脱胶和生物一化学联合脱胶的加工方法分别对罗布麻进行脱胶处理,测定精干麻的残胶率.

3)罗布麻单纤维强力测试.采用YG001A型单纤维电子强力仪测量纤维的断裂强力.

4)白度测定.采用ZBD白度仪测定.

2 试验结果与讨论

21 罗布麻纤维的化学成分

质量分数麻纤维的化学成分与纺织加工关系十分密切.一般在麻纤维化学脱胶过程中希望纤维素伴生物中果胶、半纤维素的质量分数越低越好,因为果胶物质中的果胶酸钙、镁盐、半纤维素中的葡萄甘露聚糖等对碱都有较高的稳定性.木质素对纤维的影响是木质素质量分数少的纤维光泽好、柔软并富有弹性,可纺性和印染的着色性能均好.在纤维脱胶过程中虽然也希望尽量脱除木质素,但由于木质素在植物细胞壁中起着支撑和粘结纤维素的作用,客观上不可能全部脱除,否则易使工艺纤维解体,从而降低纤维的可纺织性能。麻纤维脱胶、变性等深加工过程中,脂蜡质和水溶物的影响不大,但灰份质量分数的多少会对纤维深加工构成影响[1 ,经测定罗布麻化学成分见表1.由表1可知,罗布麻纤维非纤维杂质、酯蜡、果胶、半纤维素、木质素及灰分等质量分数约占成分的35 ,其中果胶的质量分数较高,木质部与表皮纤维相互粘连度很强,直接在机器上难以进行分离.生产中可以采用生物沤制脱胶的方法,利用附着在纤维和存在水中的微生物在一定温度下进行浸泡,一方面,促使可溶物质溶解出来,同时也使纤维组织渐渐被水浸入逐渐膨胀而分裂,产生出许多细小的空隙,水中的微生物就随着水通过空隙侵入到纤维的内部进行发酵和大量的繁殖,从而破坏了纤维的胶质、半纤维素、木质素等物质,这时纤维层就逐渐松开,与木质部的粘连就会大大减弱,为以后的加工创造了条件.但经过微生物脱胶后,机械拔取的打成麻仍含有大量的果胶质,要纺织高档麻纱还必须用其它方法进一步脱胶.

 

22 罗布麻纤维的脱胶工艺

1)生物脱胶工艺及主要参数取样一预水煮一浸酸一水洗一生物脱胶(果胶酶12 pH 46,用冰醋酸、NaOH 调节,温度50 ,时间6 h,浴比110)一水洗一打纤一脱水一漂白一水洗一脱水一自然风干一精干麻

2)化学脱胶工艺及主要参数

取样一预水煮一浸酸一水洗一一煮(NaOH8gLNa5P3O1o25 ,浴比120,时间15 h)一水洗一打纤一脱水一二煮(NaOH 12 gLNa5I)3()12%,浴比120,时间25 h)一打纤一脱水一漂白一水洗一脱水一自然风干一精干麻

3)生物一化学联合脱胶工艺及主要参数取样一预水煮一浸酸一水洗一生物脱胶(果胶酶8 pH46,用冰醋酸、NaOH 调节,温度50 ,时间6 h,浴比115)一水洗一打纤一脱水一碱煮(NaOH 10 gLNa2SO3 2 Na5P3O10 25 ,浴比120,时间25 h)一打纤一脱水一漂白一水洗一脱水一自然风干一精干麻

罗布麻分别用3种脱胶方法脱胶后测试精干麻中的残胶率,结果见表2

 

从表2中可以看出,化学脱胶残胶率较低,但此方法会对纤维造成一定程度的损伤,且煮练废液含碱较多,污水处理难度较大.从环境保护角度考虑,酶法脱胶被认为是极有发展前途的.胶质中所含的果胶、半纤维素、木质素等大分子之间具有广泛的联系,相互之间形成网络体系,其间不排除有共价键的连接口引.果胶酶中包含有果胶甲酯酶、多聚半乳糖醛酸酶、裂解酶、原果胶酶等多种组份[1引,果胶酶大分子难以进入胶质大分子排列较紧密的部位,故无法与其中的果胶物质作用;部分果胶大分子虽然可被酶分解为短的寡聚半乳糖醛酸链,但由于该片段与其它胶质大分子以共价键或非共价键形式相连,即受胶质复合体各大分子之间相互连接的束缚,而不能从胶质复合体中游离出来[1 .使用生物一化学联合脱胶的方法,生产中先用生物酶处理原麻,虽然果胶酶不能完全去除果胶物质,但由于酶的作用,使得原麻中的胶质在分子结构上发生了较大的变化.果胶酶使多聚半乳糖醛酸分解为半乳糖醛酸和寡聚半乳糖酸后,胶质复合体的稳定性受到很大的破坏.当部分果胶大分子被降解后,就大大减少了果胶物质原有的胶粘作用,使胶质复合体中其它大分子之间有较大孔隙,活化了这些大分子的化学反应性能,提高了这些大分子对碱的敏感性,再用较稀的NaOH溶液,在较短的时间内煮练,就可得到较好的纺织纤维.本试验采用生物一化学联合脱胶,除去果胶达到802 ,其残胶率与化学脱胶(844 )相差不大.

23 物理测试与分析

采用这3种方法脱胶后,纤维强力及白度的测试结果见表3.由表3可知,生物脱胶后纤维的强力最好,但不能完全去除果胶,与实际生产运用还有很大差距.生物一化学联合脱胶较化学脱胶所得纤维的强力提高20 以上,强力提高的原因是联合脱胶无预酸处理,煮练时间缩短,因而对纤维造成的损伤较少.3种方法脱胶后麻纤维的白度相差不大.

 

3 结论

1)化学脱胶残胶率较低,但会对纤维造成一定程度的损伤,且不利于环保.

2)酶法脱胶被认为是极有发展前途的,但只用生物酶来进行脱胶,达不到精干麻的质量要求,本试验采用果胶酶对罗布麻进行脱胶,也只能除去果胶的317%.

3)采用生物讹学联合脱胶,除去果胶达到802 96,其残胶率与化学脱胶(844 )相差不大.


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