汉麻纤维的冷冻辐射辅助脱胶工艺研究

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汉麻纤维有许多天然保健功能,如抗菌消毒、吸湿透气、屏蔽辐射等,同时,汉麻纤维还具有柔软无刺痒感和润肤爽身等功效。此外,汉麻植物具有很好的生态和谐性,其产品能生物降解,是一种真正意义上的“绿色产品”,许多专家相信汉麻纤维是未来最有发展前途的纤维素纤维,是一种理想的纺织原料。然而,汉麻纤维的化学组成中包含有纤维素和非纤维素成分,如半纤维素、木质素、果胶和蜡脂质等,这些非纤维素成分的存在对汉麻纤维、纱线及其织物的纺纱、织布、染色和后整理工序都有严重影响。为了充分利用汉麻纤维,就需要去除汉麻原麻中的非纤维素成分,即汉麻脱胶。综观现有的汉麻脱胶工艺方法可知:天然水浴沤麻法耗时长,脱胶质量差且对气候的依赖性较大;目前工业上最常用的化学脱胶法也存在着流程长,耗时多,成本高,污染严重等问题;尽管微生物脱胶和酶脱胶的污染少,能源消耗少,但脱胶不完全,还需进一步采用化学脱胶;而闪爆法、超声波法、碱氧法和机械法虽然各有优势,但仍处于研究和探索阶段。针对上述脱胶方法存在的不足,本文在碱氧和机械搅拌脱胶的基础上,辅以冷冻加热和紫外线辐射的工艺(即冷冻辐射辅助脱胶工艺),对汉麻原麻进行脱胶处理。急剧加热能使汉麻纤维发生膨胀,纤维表面脆性胶质块的裂纹增加和扩展,微孔扩大,水分和功能粒子能深入胶质内部发生反应,急剧冷冻则能使汉麻纤维发生收缩,收缩时产生的应力会将龟裂的胶质块挤出脱落,并将功能粒子牢固地“压缩”在汉麻纤维当中。UV辐射能产生活性很强的氧自由基[O](纤维浸泡液中含有双氧水),这种氧自由基不仅能氧化纤维和胶质中的双烯、单烯结构,还能与木质素发生反应,使之降解溶出;UV辐射还能使汉麻纤维中的光敏基团如侧链羰基发生自由基反应。这些反应能破坏和损伤纤维表面较脆的胶质层。当NaOH浓度为12g/L,H2O2浓度为12g/L,MgSO4浓度为3g/L(改成mol/L),紫外线波长为280nm,辐射时间为50min,碱氧煮练温度为100℃,煮练时间为180min,机械搅拌速率为180r/min,搅拌方式为每隔20min顺/逆交替搅拌时,汉麻的脱胶效果最佳:残胶率为2.44%,木质素含量为0.73%,白度达到67.2,柔软性提高3倍。在本研究中还将阻燃整理工序代替了二次碱氧煮练工序,其脱胶效果不仅没有降低,而且还使其具备了良好的阻燃性能,LOI值达38.9%。这就无需在后整理工序中增加专门的漂白、柔软和阻燃整理,节约了时间和成本。
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