本发明属于棉花茎秆生物处理技术领域，尤其是一种增强棉花茎秆力学性能的染色方法。
背景技术
每年棉花收获后有大量的棉花秸秆被废弃或直接烧掉，造成了极大的环境污染，现有技术中有部分柳编编织户将棉花茎秆应用于编织过程中，编织成各种工艺品，但是由于棉花茎秆的力学性能并不是太理想，使得编织过程中极易出现棉花茎秆断裂和开裂的现象，且棉花茎秆颜色单一暗淡，使得棉花茎秆在编织工艺品领域并不能达到较好的利用，虽然现有技术中存在对秸秆类的染色技术，但是目前的技术用于对棉花茎秆进行染色处理，上色极其困难，且上色会记忆褪色变色；所以，急需发明一种增强棉花茎秆力学性能的染色方法，从而既能解决焚烧棉花秸秆造成的环境污染，又能增加棉花种植户的经济收入，推动可持续发展。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明旨在提供一种增强棉花茎秆力学性能的染色方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种增强棉花茎秆力学性能的染色方法，具体方法如下：
（1）将棉花茎秆置入温度为113~121℃的条件下恒温蒸汽处理18~20min，取出，置入温度为-9.6~-9.2℃的条件下恒温冷冻处理48~54min，取出，置入温度为151~159℃的条件下恒温蒸汽处理14~16min，取出，冷却；
（2）将经步骤（1）处理后的棉花茎秆浸没于质量分数为7.7%~8.1%、温度为45~47℃的硫酸铝水溶液中保温浸泡56~68min，沥液捞出，热压干燥；
（3）将经步骤（2）处理后的棉花茎秆浸没于染色剂中浸泡52~60min并通入超声波进行超声处理，沥剂捞出，晾晒至恒重；
所述的染色剂的制备方法，具体包括以下步骤：
a.按重量份称取原料，新鲜鸡冠花28~30份、新鲜金鱼草花瓣10~11份、新鲜凤仙花花瓣13~14份、新鲜马齿苋18~20份、苯甲酸钠1.4~1.6份、聚丙烯酸钠2.2~2.4份、海藻酸钾3.1~3.3份、绞股蓝多糖0.12~0.13份、当归多糖0.15~0.17份、乙醇9~10份、水120~130份；
b.将新鲜鸡冠花、新鲜金鱼草花瓣、新鲜凤仙花花瓣和新鲜马齿苋混合粉碎，加入乙醇混合搅拌均匀，置入温度为41~43℃的发酵箱内恒温发酵42~48h，加入加热至温度为41~43℃的水混合搅拌均匀，置入温度为34~36℃的发酵箱内恒温发酵84~96h，取出，挤压取汁，得染色汁；
c.将苯甲酸钠、聚丙烯酸钠、海藻酸钾、绞股蓝多糖和当归多糖投入到染色汁中搅拌至溶解，在磁场强度为1.1~1.2t的条件下磁化处理14~16min，得染色剂。
作为发明进一步的方案：步骤（2）所述的热压干燥，在温度为77~79℃、压力为0.24~0.26mpa的条件下热压干燥6~7min，在温度为113~117℃、压力为0.51~0.55mpa的条件下热压干燥8~9min，在温度为63~65℃、压力为0.12~0.14mpa的条件下热压干燥14~16min。
作为发明进一步的方案：步骤（3）所述的超声处理，在功率为302~308w、频率为174~178khz的条件下超声处理12~15min，暂停8~10min，在功率为164~170w、频率为93~99khz的条件下超声处理32~35min。
本发明的有益效果：本发明提供的一种增强棉花茎秆力学性能的染色方法，先对棉花茎秆进行蒸汽结合冷冻处理，不但能够促进棉花茎秆膨胀，使得纤维结构蓬松，有效促进后续过程中处理剂的渗透效果，而且能够有效增强纤维组织的弹性和强度，降低开裂现象的发生；然后使用硫酸铝水溶液浸泡结合热压干燥，有效增加纤维之间的聚合能力，增强韧性和黏性，使其纤维结构更加稳定，大大增强力学强度，增强抗拉抗压能力，降低断裂现象的发生，而且能够有效促进染色剂的均匀渗透；使用本发明的染色剂进行染色，生物活性强，渗透效果好，能够快速渗透到棉花茎秆纤维组织之间，且能快速与纤维组织相结合，与棉花茎秆纤维组织形成稳定的立体网络结构，使得染色色牢度高，不褪色不变色，颜色鲜艳亮丽有光泽，大大提高棉花茎秆的利用价值和利用效果，而且有效提高棉花茎秆的抗拉强度和弹性模量，增强其力学性能，提高编织过程中的编织性能，提高使用过程中的使用性能，大大延长使用寿命。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。
实施例1
本发明实施例中，一种增强棉花茎秆力学性能的染色方法，具体方法如下：
（1）将棉花茎秆置入温度为113℃的条件下恒温蒸汽处理18min，取出，置入温度为-9.6℃的条件下恒温冷冻处理48min，取出，置入温度为151℃的条件下恒温蒸汽处理14min，取出，冷却；
（2）将经步骤（1）处理后的棉花茎秆浸没于质量分数为7.7%、温度为45℃的硫酸铝水溶液中保温浸泡56min，沥液捞出，热压干燥；
（3）将经步骤（2）处理后的棉花茎秆浸没于染色剂中浸泡52min并通入超声波进行超声处理，沥剂捞出，晾晒至恒重；
所述的染色剂的制备方法，具体包括以下步骤：
a.按重量份称取原料，新鲜鸡冠花28份、新鲜金鱼草花瓣10份、新鲜凤仙花花瓣13份、新鲜马齿苋18份、苯甲酸钠1.4份、聚丙烯酸钠2.2份、海藻酸钾3.1份、绞股蓝多糖0.12份、当归多糖0.15份、乙醇9份、水120份；
b.将新鲜鸡冠花、新鲜金鱼草花瓣、新鲜凤仙花花瓣和新鲜马齿苋混合粉碎，加入乙醇混合搅拌均匀，置入温度为41℃的发酵箱内恒温发酵42h，加入加热至温度为41℃的水混合搅拌均匀，置入温度为34℃的发酵箱内恒温发酵84h，取出，挤压取汁，得染色汁；
c.将苯甲酸钠、聚丙烯酸钠、海藻酸钾、绞股蓝多糖和当归多糖投入到染色汁中搅拌至溶解，在磁场强度为1.1t的条件下磁化处理14min，得染色剂。
作为发明进一步的方案：步骤（2）所述的热压干燥，在温度为77℃、压力为0.24mpa的条件下热压干燥6min，在温度为113℃、压力为0.51mpa的条件下热压干燥8min，在温度为63℃、压力为0.12mpa的条件下热压干燥14min。
作为发明进一步的方案：步骤（3）所述的超声处理，在功率为302w、频率为174khz的条件下超声处理12min，暂停8min，在功率为164w、频率为93khz的条件下超声处理32min。
染色后使用温度为50℃、质量分数为8.8%的食盐水浸泡48h，未出现褪色情况。
实施例2
本发明实施例中，一种增强棉花茎秆力学性能的染色方法，具体方法如下：
（1）将棉花茎秆置入温度为117℃的条件下恒温蒸汽处理19min，取出，置入温度为-9.4℃的条件下恒温冷冻处理51min，取出，置入温度为155℃的条件下恒温蒸汽处理15min，取出，冷却；
（2）将经步骤（1）处理后的棉花茎秆浸没于质量分数为7.9%、温度为46℃的硫酸铝水溶液中保温浸泡62min，沥液捞出，热压干燥；
（3）将经步骤（2）处理后的棉花茎秆浸没于染色剂中浸泡56min并通入超声波进行超声处理，沥剂捞出，晾晒至恒重；
所述的染色剂的制备方法，具体包括以下步骤：
a.按重量份称取原料，新鲜鸡冠花29份、新鲜金鱼草花瓣10.5份、新鲜凤仙花花瓣13.5份、新鲜马齿苋19份、苯甲酸钠1.5份、聚丙烯酸钠2.3份、海藻酸钾3.2份、绞股蓝多糖0.125份、当归多糖0.16份、乙醇9.5份、水125份；
b.将新鲜鸡冠花、新鲜金鱼草花瓣、新鲜凤仙花花瓣和新鲜马齿苋混合粉碎，加入乙醇混合搅拌均匀，置入温度为42℃的发酵箱内恒温发酵45h，加入加热至温度为42℃的水混合搅拌均匀，置入温度为35℃的发酵箱内恒温发酵90h，取出，挤压取汁，得染色汁；
c.将苯甲酸钠、聚丙烯酸钠、海藻酸钾、绞股蓝多糖和当归多糖投入到染色汁中搅拌至溶解，在磁场强度为1.15t的条件下磁化处理15min，得染色剂。
作为发明进一步的方案：步骤（2）所述的热压干燥，在温度为78℃、压力为0.25mpa的条件下热压干燥6.5min，在温度为115℃、压力为0.53mpa的条件下热压干燥8.5min，在温度为64℃、压力为0.13mpa的条件下热压干燥15min。
作为发明进一步的方案：步骤（3）所述的超声处理，在功率为305w、频率为176khz的条件下超声处理13.5min，暂停9min，在功率为167w、频率为96khz的条件下超声处理33.5min。
染色后使用温度为50℃、质量分数为8.8%的食盐水浸泡48h，未出现褪色情况。
实施例3
本发明实施例中，一种增强棉花茎秆力学性能的染色方法，具体方法如下：
（1）将棉花茎秆置入温度为121℃的条件下恒温蒸汽处理20min，取出，置入温度为-9.2℃的条件下恒温冷冻处理54min，取出，置入温度为159℃的条件下恒温蒸汽处理16min，取出，冷却；
（2）将经步骤（1）处理后的棉花茎秆浸没于质量分数为8.1%、温度为47℃的硫酸铝水溶液中保温浸泡68min，沥液捞出，热压干燥；
（3）将经步骤（2）处理后的棉花茎秆浸没于染色剂中浸泡60min并通入超声波进行超声处理，沥剂捞出，晾晒至恒重；
所述的染色剂的制备方法，具体包括以下步骤：
a.按重量份称取原料，新鲜鸡冠花30份、新鲜金鱼草花瓣11份、新鲜凤仙花花瓣14份、新鲜马齿苋20份、苯甲酸钠1.6份、聚丙烯酸钠2.4份、海藻酸钾3.3份、绞股蓝多糖0.13份、当归多糖0.17份、乙醇10份、水130份；
b.将新鲜鸡冠花、新鲜金鱼草花瓣、新鲜凤仙花花瓣和新鲜马齿苋混合粉碎，加入乙醇混合搅拌均匀，置入温度为43℃的发酵箱内恒温发酵48h，加入加热至温度为43℃的水混合搅拌均匀，置入温度为36℃的发酵箱内恒温发酵96h，取出，挤压取汁，得染色汁；
c.将苯甲酸钠、聚丙烯酸钠、海藻酸钾、绞股蓝多糖和当归多糖投入到染色汁中搅拌至溶解，在磁场强度为1.2t的条件下磁化处理16min，得染色剂。
作为发明进一步的方案：步骤（2）所述的热压干燥，在温度为79℃、压力为0.26mpa的条件下热压干燥7min，在温度为117℃、压力为0.55mpa的条件下热压干燥9min，在温度为65℃、压力为0.14mpa的条件下热压干燥16min。
作为发明进一步的方案：步骤（3）所述的超声处理，在功率为308w、频率为178khz的条件下超声处理15min，暂停10min，在功率为170w、频率为99khz的条件下超声处理35min。
染色后使用温度为50℃、质量分数为8.8%的食盐水浸泡48h，未出现褪色情况。
对比例1
一种增强棉花茎秆力学性能的染色方法，与实施例1的区别在于，不进行步骤（1）的处理，其他条件均相同。
对比例2
一种增强棉花茎秆力学性能的染色方法，与实施例1的区别在于，将步骤（2）所述的硫酸铝水溶液用水代替，其他条件均相同。
对比例3
一种增强棉花茎秆力学性能的染色方法，与实施例1的区别在于，步骤（2）不进行热压干燥处理，其他条件均相同。
对比例4
一种增强棉花茎秆力学性能的染色方法，与实施例1的区别在于，步骤（3）所述的染色剂中不加入新鲜鸡冠花、新鲜金鱼草花瓣、聚丙烯酸钠和绞股蓝多糖，其他条件均相同。
对比例5
一种增强棉花茎秆力学性能的染色方法，与实施例1的区别在于，步骤（3）所述的染色剂中不加入新鲜凤仙花花瓣、新鲜马齿苋、海藻酸钾和当归多糖，其他条件均相同。
使用实施例和对比例的方法对同一批棉花茎秆进行染色处理，染色处理后检测棉花茎秆的抗拉强度和弹性模量，检测结果如表1：
表1实施例和对比例的棉花茎秆力学性能对比结果
从表1可以看出，本发明的染色方法能够有效提高棉花茎秆的抗拉强度和弹性模量，增强其力学性能，提高编织过程中的编织性能，提高使用过程中的使用性能，大大延长使用寿命。