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汉麻纤维具有纤维细度细,穿着无刺痒感、抗菌抑菌、吸湿透气性高、无静电、防紫外线等优良性能。但汉麻纤维含胶量高达40%左右,要充分利用汉麻这一丰富的天然资源就必须对其进行脱胶处理。传统的天然沤麻和化学脱胶法均存在着产量低,脱胶质量不稳定和环境污染严重等弊端。为了克服常规化学脱胶法污染环境严重的弊端,利用蒸汽闪爆技术对纤维的开纤分裂和活化改性作用等特点,本课题采用蒸汽闪爆技术对汉麻纤维进行脱胶,研究了闪爆处理对汉麻纤维的柔软度、断裂强力、结晶度和热分解温度等性能的影响,同时通过闪爆处理对汉麻纤维化学反应性能的应用研究,探讨了汉麻染深色性能的情况。此外,为进一步提高脱胶效果,本课题还探讨了汉麻纤维高温-闪爆联合脱胶技术。
本课题的主要工作内容和结论如下:
1、通过多次闪爆正交实验讨论了闪爆处理工艺条件(如预浸处理方法、保压时间、闪爆压力及闪爆次数等)对汉麻纤维闪爆脱胶效果的影响。通过化学成分分析,纤维柔软度和断裂强力检测,FTIR和SEM表征及物理方法得出汉麻闪爆的最佳工艺条件:6%NaOH溶液预浸处理24h、保压时间60min、闪爆压力7.4kg、闪爆一次。
2、采用XRD技术分析闪爆处理后汉麻纤维的晶体结构,运用高斯近似函数分峰法计算汉麻纤维的结晶度和微晶尺寸。结果表明,闪爆处理后汉麻纤维仍属纤维素Ⅰ结构,汉麻纤维的可及度、结晶度及微晶尺寸和保压时间、闪爆次数以及闪爆压力密切相关。随着闪爆处理条件的加剧,汉麻纤维的结晶度先增加后降低,但最终还是比汉麻原麻的高。
3、采用TG技术分析汉麻纤维的热稳定性,分析闪爆处理条件对汉麻纤维最大速率分解温度的影响。结果表明,闪爆处理增强了汉麻纤维的热稳定性,保压时间过长会使纤维热稳定性略微下降。汉麻纤维的最大速率分解温度与其晶体结构有关。
4、闪爆处理对汉麻纤维化学反应性能的应用研究。对汉麻纤维进行闪爆处理后与丙烯腈进行了接枝共聚反应,研究发现:闪爆处理明显提高了汉麻纤维的接枝率;与未接枝汉麻相比,接枝汉麻的有序度和染色性能都得到了提高。可知,闪爆处理提高了汉麻纤维的可及度和化学反应性能,有利于汉麻接枝共聚反应的进行。
5、研究汉麻纤维高温-闪爆联合脱胶技术。通过成分分析、FTIR和SEM技术分析纤维的化学成分及形念结构。结果表明,高温-闪爆联合脱胶技术处理的汉麻纤维,表面光洁,脱胶效果好,纤维素的比率明显提高,达到94.258%,半纤维素和木质素的含量分别下降了87.17%和86.68%,达到汉麻纤维良好脱胶的目的,纤维柔软度得到提高。预浸处理及高温蒸煮对纤维的溶胀作用,降低了闪爆处理条件设计的难度。
6、采用XRD和TG技术分析蒸煮条件对汉麻纤维结晶度和热稳定性的影响。结果表明,汉麻纤维的结晶度和热稳定性随蒸煮温度的增加而增加;碱浓度增加,结晶度先增加后降低,最终还是比汉麻原麻的高,但碱量过大会使纤维热稳定性轻微下降。
总之,蒸汽闪爆技术脱胶有效,改善了纤维的结构,提高了纤维的柔软度、热稳定性及化学反应性能,这对改善汉麻纤维的可纺性和染深色性能,拓宽其应用领域具有深远意义。高温-闪爆联合技术脱胶效果好,得到优质的汉麻纤维,环境污染低,是一条值得深入探讨的新技术。