芭蕉纤维的制取和纺纱性能研究

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我国的芭蕉香蕉纤维资源非常丰富,目前我国每年被丢弃的香蕉和芭蕉茎叶废弃物超过200万吨,其中可提取的香蕉和芭蕉纤维在10万吨以上,具有极大的开发利用潜力。但是,由于在芭蕉纤维的制取技术上未有突破,目前仅能得到细度在200~500公支(5~2tex)的粗纤维,只能用于制作绳索和麻袋等低档产品,其大规模开发利用受到极大限制。本文主要做了以下工作,对芭蕉茎纤维的化学成分进行了定量分析,对芭蕉纤维的化学脱胶机理作了探讨,并在此基础上参考麻类脱胶的方法,针对芭蕉茎自身的特点,摸索出一套适合芭蕉茎纤维的化学脱胶工艺。对本工艺制取的芭蕉纤维的基本物理性能和纤维的形态结构进行研究;最后在制取芭蕉纤维的基础上对芭蕉纤维的纺纱性能做了初步的研究。通过研究分析得出以下结论:(1)通过芭蕉茎纤维的化学成分定量分析发现:芭蕉茎纤维中纤维素含量60%左右,木质素含量在12%左右,半纤维素含量25%左右,由芭蕉茎纤维的化学成分可知芭蕉茎纤维胶质的主要成分是木质素和半纤维素;(2)由于芭蕉茎纤维比较粗硬,本文制定了一套先氧化后碱煮再后处理的化学脱胶工艺路线:试样准备→氧化→水洗→碱煮→酸洗→水洗→后处理→水洗→打纤→水洗→抖松→脱水→给油→脱水→烘干→开松;(3)在氧化过程中,对双氧水用量和氧化时间分别进行单因子实验;在碱煮中,对氢氧化钠用量和碱煮时间分别进行单因子实验。单因子试验确定了各因子的工艺范围,并在前期实验的基础上总结出最优工艺:H2O2用量:10%,氧化时间:3h,NaOH用量:10%,碱煮时间:4h;(4)后处理采用商用膨松剂BK100对碱煮后的纤维进行膨松处理,膨松剂用量3%;(5)以前期实验总结最优工艺为中心实验点,确定了以氧化时间为3h,其它三因子为变量的三因子二次通用旋转实验。优化实验结果表明,芭蕉茎纤维最优化学脱胶工艺为:H2O2用量:9.6822%,NaOH用量:9.4891%,碱煮时间:4.2315h;所得纤维性能:残胶率:4.98%,强度:4.73cN/dtex,细度:0.57tex。优化实验结果验证了前期实验总结的最优工艺方案,即最优工艺在中心实验点附近;(6)由比重瓶法测得芭蕉纤维的密度为1.45g/cm3;通过对芭蕉纤维的吸湿放湿性能的测试发现,在温度20℃±2℃,相对湿度65%±3%的条件下180min左右达到吸湿平衡,平衡回潮率为8.57%左右,270min左右达到放湿平衡,平衡回潮率为12.87%左右;(7)通过对芭蕉纤维的光学显微镜和扫描电镜(SEM)照片研究,发现芭蕉纤维纵向光滑,截面具有中腔,呈圆形、腰圆形和椭圆形;(8)通过对芭蕉纤维的红外光谱图和X射线衍射的研究分析,表明芭蕉纤维的特征基团与纤维素纤维相类似,其结晶度为56.01%,取向度为0.799;(9)对芭蕉纤维进行纯纺和其与棉混纺的试纺研究得出:经过适当预处理,芭蕉纤维可以具有较好的纺纱性能,可以纺制出具有较高质量的纯纺和混纺的纱线。芭蕉纤维是一种新型的天然纤维素纤维,本文在芭蕉纤维的性能和制取以及纺纱方面做了一些基础性的研究,有一定的进展,但还存在很多不足,需要进一步的深入研究。
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