植物纤维处理方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种植物纤维的处理方法。
【背景技术】
[0002] 植物纤维的利用方式多种多样，例如：可利用其原纤维、衍生物或接枝共聚物，制 品类型可以为纤维素衍生物膜、纤维素交换树脂、纤维素衍生物液晶以及纤维与热塑性树 脂的复合材料等。
[0003] 在水泥基复合材料领域，自80年代以来，不少发展中国家热衷于研究和开发用非 木浆植物纤维做水泥砂浆的增强材料。植物纤维增强混凝土的研究对发展中国家，特别是 纤维资源缺乏的国家有很大的吸引力。
[0004] 在水泥基胶凝材料中加入植物秸杆材料，由于水泥水化产生的碱性环境，会使秸 杆起反应而溶出单糖、低聚糖和淀粉等物质，对水泥具有缓凝作用。要使植物纤维掺入混凝 土中制作新型环保砌块，必须对植物纤维进行处理。
【发明内容】
[0005] 为了去除植物纤维中影响水泥硬化的果酸，使其用于混凝土中制作新型环保砌 块，本发明的提供了一种植物纤维处理方法。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 一种植物纤维处理方法，包括如下步骤： 一、 将植物纤维(稻草纤维)剪碎，长度在1~2 cm; 二、 将强碱(如氢氧化1丐、氢氧化钾或氢氧化钠)溶于40~50°C的水中，配制浓度为4~10% 左右的强碱溶液； 三、 将植物纤维浸入强碱溶液中浸泡8~12小时左右后(浸泡水温为40~50°C )，用清水反 复冲洗至pH值呈中性，自然晾干。
[0007] 本发明具有如下优点： 本发明采用较低浓度的NaOH溶液，延长浸泡时间，升高水温，使反应更加充分，减少植 物纤维中影响混凝土硬化的残留物。并且，采用低浓度的NaOH溶液能减少NaOH的用量，降低 植物纤维处理的成本，同时避免因碱液浓度较高使得植物纤维浸泡过度呈溶解状态，使该 方法能大规模运用于实际生产中。
【附图说明】
[0008] 图1为浸泡过程中的稻草纤维； 图2为处理后的呈半透明状的稻草纤维； 图3为处理前后的稻草纤维对比图，左边为未处理稻草，右边为处理后稻草。
【具体实施方式】
[0009] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本 发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖 在本发明的保护范围中。
[0010] 本发明提供了一种植物纤维处理方法，具体实施步骤如下： 1、植物纤维的成分分析 对于植物纤维(玉米、稻草)的成分测试借鉴纸浆中关于综纤维素、木素、戊聚糖和灰分 成分的测试方法，标准分别为 GB/TseTT.io-iggsxB/TTATjoosxB/TTASjoosxB/TTds-igsgo
[0011] 同时，在水泥基胶凝材料中加入植物纤维材料，由于水泥水化产生的碱性环境，会 使植物纤维起反应而溶出单糖、低聚糖和淀粉等物质，对水泥具有缓凝作用。因此，植物纤 维中浸提物含量多少是植物纤维在应用中的一个重要指标。对于浸提物的测定分别采用了 冷、热水浸提和1%氢氧化钙溶液浸提。
[0012] 1.1.1测试试样的制备 将已去根及穗的原料(实验原料为稻草和玉米秸杆)全部切碎。风干后，置粉碎机中磨 成细末。过筛，截取通过40目而不能通过60目筛的细末。凉至室温后，并用磁铁除去铁肩，贮 存于1000毗具有磨砂玻璃塞的广口瓶中，备分析使用。
[0013] 1.1.2综纤维素的测定 综纤维素是指植物纤维原料除去木素后所保留的全部半纤维素及纤维素的总量。测定 方法是在pH为4~5时，用亚氯酸钠处理己抽出树脂的试样以除去所含木素，定量地测定残留 物(即综纤维素)量。
[0014] 1.1.3木素的测定 木素是由聚合的芳香醇构成的一类物质，存在于木质组织中，主要作用是通过形成交 织网来硬化细胞壁。木素主要位于纤维素纤维之间，起抗压作用。测定方法是用72%硫酸溶 解己用苯醇抽提过的植物纤维制作纸浆中的碳水化合物，然后进行过滤、千燥和称量，从而 定量的测定出残余物(木素)的含量。
[0015] 1.1.4戊聚糖的测定 戊聚糖测定方法是将试样与12%盐酸共同加热，使试样中的多戊糖转化为糠醛，并用容 量法测定蒸馏出来的糠醛。
[0016] 1.1.5浸提物测定 植物纤维中的半纤维和戊聚糖是由小分子组成，分子链较短，结晶性差，在水中或者碱 性溶液中易溶出，进而水解生成葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、半乳糖等。这些单糖在水泥碱性 介质中，转化为糖酸，与水泥水化产物钙离子生成糖酸钙，包裹在水泥颗粒的周围形成外 壳，阻碍水泥水化。这些溶出的物质被称为浸提物，因此，为了能够测定出植物纤维对水泥 水化的影响程度，做出如下的浸提物测定。
[0017] 冷水浸提:水温在常温下将试样放入其中浸提24h，然后取出试样，进行风干后，测 定试样的质量，从而计算出冷水浸提物百分比。
[0018] 热水浸提:在80°C的热水中浸提试样3~7h，取出试样，进行风干后，测定试样的质 量，从而计算出热水浸提物百分比。
[0019] 1 %Ca (0H) 2溶液浸提:将试样在浸入1 %Ca (0H) 2溶液中浸提3h，然后求出碱液浸提物 的百分比。
[0020] 2、玉米、稻草纤维的耐碱性处理 表1玉米猜杆成分
表2稻草猜杆成分
通过表1和表2中植物纤维成分的测定，可以看出植物纤维的主要成分为综纤维素、木 素和戊聚糖，其中综纤维素为纤维素和半纤维素，纤维的不同晶胞由木质素(或半纤维素） 充当粘合剂而连接，木质素的含量影响植物纤维的结构与性能。纤维的强度和硬度则由纤 维素含量及由微纤在内层细胞壁中与纤维轴形成的旋转角决定，纤维素大分子的原纤沿纤 维轴形成旋转，纤维轴与原纤的夹角越小，纤维的强度和硬度越好。而半纤维素是无定形物 质，是填充在纤维之间和微细纤维之间的"粘合剂"和"填充剂"，其聚合度较低，易吸水润 胀。稻草纤维作为天然植物纤维的一种，天然植物纤维要在水泥基材料中直接应用，由于其 纤维结构的缺陷，造成纤维强度低、易解聚等不利因素，严重的还会造成水泥缓凝，甚至不 凝。为了开发利用天然植物纤维，本发明进行了如下的处理： 一、稻草纤维事先剪碎，长度在1~2cm。用塑料桶装2000g水，水温在50°C左右，加入事先 准备好的NaOH晶体，控制溶液浓度为6%，将稻草浸入NaOH溶液中溶液从无色透明变成暗黄 色（图1)。
[0021] 二、浸泡十小时后，用清水反复冲洗至PH值呈中性，自然晾干。
[0022]因为碱处理后剩下的主要是纤维素，所以碱化处理后的稻草纤维呈半透明状，碱 化后的植物纤维抗拉强度高于未经处理的植物纤维（图2~3)。
【主权项】
1. 一种植物纤维处理方法，其特征在于所述方法步骤如下： 一、 将植物纤维剪碎； 二、 将强碱溶于40~50°C的水中，配制浓度为4~10%的强碱溶液； 三、 将植物纤维浸入强碱溶液中浸泡8~12小时，用清水反复冲洗至pH值呈中性，自然晾 干。2. 根据权利要求1所述的植物纤维处理方法，其特征在于所述步骤一中，植物纤维长度 在1~2cm〇3. 根据权利要求1或2所述的植物纤维处理方法，其特征在于所述步骤一中，植物纤维 为稻草纤维。4. 根据权利要求1所述的植物纤维处理方法，其特征在于所述步骤二中，强碱为氢氧化 钙、氢氧化钾或氢氧化钠。5. 根据权利要求1所述的植物纤维处理方法，其特征在于所述步骤三中，浸泡水温为40 ~50°C〇
【专利摘要】本发明公开了一种植物纤维处理方法，其步骤如下：一、将植物纤维剪碎；二、将强碱溶于40~50℃的水中，配制浓度为4~10%的强碱溶液；三、将植物纤维浸入强碱溶液中浸泡8~12小时，用清水反复冲洗至pH值呈中性，自然晾干。本发明采用较低浓度的NaOH溶液，延长浸泡时间，升高水温，使反应更加充分，减少植物纤维中影响混凝土硬化的残留物。并且，采用低浓度的NaOH溶液能减少NaOH的用量，降低植物纤维处理的成本，同时避免因碱液浓度较高使得植物纤维浸泡过度呈溶解状态，使该方法能大规模运用于实际生产中。
【IPC分类】C04B18/24, C04B20/10
【公开号】CN105502987
【申请号】CN201510987964
【发明人】纪伦, 田玉滨, 郝宝奎
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月24日