【摘 要】
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随着国内粘胶纤维、纤维素纤维消费需求的增长和国内原料资源的限制,传统的木浆粕、麻浆粕、棉浆粕已经无法满足纤维素纤维用浆粕行业的市场需求。从废弃农林作物中寻找资源来缓解纤维素浆粕原料紧缺问题是一种切实可行的办法。香榧壳作为常见的一种废弃农林作物,长期以来被当作废弃资源,没有得到一定的加工应用,无法实现资源的循环利用,并且丢弃的香榧壳对环境也造成了一定的污染。若能将香榧壳资源采用一定的技术手段去开发利
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随着国内粘胶纤维、纤维素纤维消费需求的增长和国内原料资源的限制,传统的木浆粕、麻浆粕、棉浆粕已经无法满足纤维素纤维用浆粕行业的市场需求。从废弃农林作物中寻找资源来缓解纤维素浆粕原料紧缺问题是一种切实可行的办法。香榧壳作为常见的一种废弃农林作物,长期以来被当作废弃资源,没有得到一定的加工应用,无法实现资源的循环利用,并且丢弃的香榧壳对环境也造成了一定的污染。若能将香榧壳资源采用一定的技术手段去开发利用其价值,不仅推动相关产业发展,也为硬纸壳类原料的资源再利用提供新的参考思路。通过美国能源部NREL-测三素标准检测出香榧壳中纤维素质量分数为31.00wt%,采用适当制浆工艺提取香榧壳中的纤维素,将废弃香榧壳资源转化为纤维素纤维用浆粕,通过适当纺丝工艺制备的纤维素纤维具有良好的可降解性,实现了香榧壳资源向纤维素纤维的转变,为硬质果壳类资源的循环再利用提供新的思路。本文主要通过优化香榧壳浆粕制备工艺,研究香榧壳浆粕再离子液体中的溶解性能,最后制备香榧壳浆粕/木浆共纤维素纤维。主要研究内容分为以下三个部分:(1)采用预水解烧碱法工艺制备香榧壳浆粕,通过调控预水解工艺处理、固液比、蒸煮液碱含量等工艺条件从而去除香榧壳原料中的杂质,提高香榧壳浆粕的甲种纤维素含量(以下简称甲纤含量)。根据浆粕性能所确定的最佳预水解工艺参数为:水解固液比1:5、预水解温度165℃、保温时间1h;蒸煮工艺参数为:蒸煮固液比1:6、蒸煮液碱含量40wt%、蒸煮温度165℃、保温时间2h。最终所制备的浆粕甲纤含量为88.5wt%、聚合度为341,达到纤维素纤维用浆粕的使用标准。(2)将香榧壳浆粕和木浆按照5:5、4:6、3:7、0:10的共混质量比在离子液体中溶解制备香榧壳浆粕共混溶液,利用显微镜观察浆粕溶解情况并进行流变性能测试。通过显微镜观察到香榧壳浆粕在共混溶液中所占共混质量比越低,制备的浆粕溶解性能越好,通过稳态流变拟合零切粘度并确定具体纺丝温度参数,通过比较复数粘度和稳态流变和计算粘流活化能来判定溶液的稳定性以及对于温度的敏感性。分析发现,不同共混溶液的粘流活化能之间不仅相差较大,并且其数值均高于44k J/mol,因此所制备的共混溶液对于温度的敏感性较高,不同共混溶液的最终纺丝温度存有擦差异。(3)通过干喷湿纺工艺对香榧壳浆粕:木浆共混质量比为4:6、3:7、0:10的共混溶液纺丝制备香榧壳浆粕/木浆共混纤维,并对所得共混纤维的力学性能、表面微观形貌、结晶性能、回潮率等进行测试。当香榧壳浆粕在共混纤维中所占共混质量比为30wt%时,所制备的共混纤维力学性能为1.42c N/dtex、结晶度为40.38%、回潮率为14.62%,与常规粘胶纤维13%~14%的回潮率相似,在吸湿织物领域具有较好的应用前景。
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