一种黄麻纤维素的制备方法
【专利说明】
[0001]
技术领域： 本发明涉及一种纤维素制备方法，特别是涉及一种黄麻纤维素的制备方法。
[0002]
【背景技术】： 纤维素是自然界中存在量最大的一类天然高分子材料，已广泛应用于制浆造纸、再生 纺织纤维、纤维素衍生物、食品、医药等工业领域。近年来，随着石化资源的日益匮乏和全球 性能源危机日益显现，可再生生物质资源已成为众多学者的研究热点，纤维素因其资源丰 富和无毒性等特征而成为清洁能源研究的重要生物质能之一。
[0003] 虽然纤维素广泛存在于植物中，但至今植物纤维素的主要来源局限于纤维素含量 高、结构组成较为简单的木材和棉花。众所周知，木材成长周期较长，大量砍伐还会影响生 态环境，而棉花的产量又受气候影响较大。为了拓展纤维素来源，不少科研工作者探索了从 农作物秸杆(如玉米秸杆、小麦秸杆、稻草等)、花生壳、甘蔗渣等废弃物中提取纤维素的方 法，但因其存在结构复杂、提纯困难及制备纤维素产量低下等缺点，严重制约着这些废弃物 中纤维素的产业化应用。
[0004] 黄麻是一种资源丰富、价格低廉(约1500元/吨）的天然可再生纤维素纤维。与 棉、亚麻等常规纺织用植物纤维相比，黄麻纤维刚度大，手感粗硬，单纤维较短(仅几毫米)， 抱合力和可纺性差，而且精细化难度较大，所以黄麻纤维主要用于制作低附加值的麻袋、麻 绳、包装材料等产品。但黄麻纤维素含量(约58-65%)较植物秸杆、花生壳、甘蔗渣等废弃物 高，是一种极具潜能的纤维素提取资源。
[0005] 目前，纤维素制取方法主要有化学法、物理法、生物法，或几种方法联合使用，但均 存在以下缺陷：如制取流程长、烘干步骤多、能耗大，而且高浓度酸、碱在高温条件下对纤维 素聚合度、结构的影响较大，从而影响纤维素的应用性能。
[0006]
【发明内容】
： 本发明的目的在于提供一种黄麻纤维素的制备方法，本发明工艺流程短，烘干步骤少， 耗时耗能少，制取的纤维素中α -纤维素含量高，纤维素聚合度易控制，且纤维素结构和性 能无显著影响。
[0007] 为达到上述目的，本发明的技术方案是： 一种黄麻纤维素的制备方法，其特征在于，包括下列步骤： (1) 纤维预处理： 将黄麻纤维切割成10_40cm长，并将其开松； (2) 碱处理： 将经过预处理的黄麻纤维加入到碱处理液中，调整浴比为1 :10-20,以1-3°C /min升温 至60-80°C，保温60-120min，水洗，酸洗至中性，水洗，脱水； 所述的碱处理液，包括下述组成：5_20g/L的氢氧化钠、4-8g/L的亚硫酸钠、l-3g/L的 渗透剂JFC，余量为水； (3) 酸处理： 将经过碱处理后的黄麻纤维加入酸处理液中，调整浴比为1 :10-20,以1-3°C /min升温 至40-60°C，保温30-90min，水洗，碱液中和，水洗，脱水； 所述的酸处理液为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸中的一种或几种，用量为5-10g/L ; (4)超声波协助生物酶处理： 调整浴比为1 :10-20,调节pH值为6-7,投入3-8g/L的生物酶，在超声波作用下，于 50-60°C下处理60-90min，之后，将处理浴升温至80-90°C处理10_20min，水洗，脱水，烘干； 所述生物酶为组分A与组分B按I :1-5的比例配置而成，组分A选自木质素过氧化物 酶、锰过氧化物酶、漆酶中的一种或几种，组分B为木聚糖酶； 所述超声波频率为53kHz，功率为100~180W。
[0008] 进一步的设置在于： 步骤（1)中，所述黄麻纤维在切割前先经过怄制、敲打。
[0009] 步骤（1)中，通过切割，将黄麻纤维分割为黄麻根部纤维、黄麻中部纤维、黄麻梢部 纤维，并分别进行处理。
[0010] 所述的黄麻根部纤维，切割长度为20~40cm，黄麻中部纤维，切割长度为20~ 40cm，黄麻梢部纤维，切割长度为20~30cm。
[0011] 步骤（4)的生物酶处理，采用醋酸钠与醋酸组成的缓冲溶液调节pH值至6-7。
[0012] 本发明优选的一种黄麻纤维素的制备方法，其特征在于：包括如下步骤： (1) 纤维预处理： 将经过怄制、敲打过的梢部黄麻纤维切成20-40cm长，然后进行开松处理； (2) 碱处理： 将经过预处理的黄麻纤维加入到碱处理液中，调整浴比为1 :15,以2°C /min升温至 70°C,保温90min,水洗,酸洗至中性,水洗,脱水； 所述的碱处理液，包括下述组成：8g/L的氢氧化钠、4g/L的亚硫酸钠、2g/L的渗透剂 JFC，余量为水； (3) 酸处理： 将经过碱处理后的黄麻纤维加入硫酸中，调整浴比为1 :15,硫酸用量为6g/L，以2°C / min升温至50°C,保温45min,水洗,碱液中和,水洗,脱水； (4) 超声波协同生物酶处理： 调节浴比为1 :1〇,并用醋酸钠与醋酸组成的缓冲溶液调节pH值为6-7,投入4g/L的 生物酶，在超声波作用下，于55°C下处理60min，之后，升温至80°C处理15min，然后水洗，脱 水，烘干； 所述生物酶由组分A与组分B按质量比为1 :3复配而成，所述组分A由木质素过氧化 物酶与漆酶按质量比1 :2配置而成，所述组分B为木聚糖酶； 所述的超声波作用条件为：频率为53kHz，功率为100W。
[0013] 本发明优选的一种黄麻纤维素的制备方法，其特征在于：包括如下步骤： (1) 纤维预处理： 将经过怄制、敲打过的中部黄麻纤维切成20-40cm长，并将其开松； (2) 碱处理： 将经过预处理的黄麻纤维加入到碱处理液中，调整浴比为1 :15,以2°C /min升温至 80°C,保温90min,水洗,酸洗至中性,水洗,脱水； 所述的碱处理液，包括下述组成：l〇g/L的氢氧化钠、6g/L的亚硫酸钠、2g/L的渗透剂 JFC，余量为水； (3)酸处理： 将经过碱处理后的黄麻纤维加入硫酸中，调整浴比为1 :15,硫酸用量为6g/L，以2°C / min升温至60°C,保温60min,水洗,碱液中和,水洗,脱水； (4)超声波协同生物酶处理： 调节浴比为1 :1〇,并用醋酸钠与醋酸组成的缓冲溶液调节pH值为6-7,投入5g/L的 生物酶，在超声波作用下，于55°C下处理75min，之后，升温至80°C处理15min，然后水洗，脱 水，烘干； 所述生物酶由组分A与组分B按质量比为1 :2复配而成，所述组分A由木质素过氧化 物酶、锰过氧化物酶与漆酶按质量比1 :1 :2配置而成，所述组分B为木聚糖酶； 所述的超声波作用条件为：频率为53kHz，功率为120W。
[0014] 本发明优选的一种黄麻纤维素的制备方法，其特征在于：包括如下步骤： (1) 纤维预处理 将经过怄制、敲打过的根部黄麻纤维切成20-30cm长，并将其开松； (2) 碱处理： 将经过预处理的黄麻纤维加入到碱处理液中，调整浴比为1 :20,以I. 5°C /min升温至 80°C,保温120min,水洗,酸洗至中性,水洗,脱水； 所述的碱处理液，包括下述组成：20g/L的氢氧化钠、8g/L的亚硫酸钠、3g/L的渗透剂 JFC，余量为水； (3) 酸处理： 将经过碱处理后的黄麻纤维加入硫酸中，调整浴比为1 :20,硫酸用量为8g/L，以 I. 5°C /min升温至60°C，保温90min，水洗，碱液中和，水洗，脱水； (4) 超声波协同生物酶处理： 调节浴比为1 :1〇,并用醋酸钠与醋酸组成的缓冲溶液调节pH值为6-7,投入8g/L的生 物酶，在超声波作用下，于55°C下处理90min，之后，升温至80°C处理15min，水洗，脱水，烘 干； 所述生物酶由组分A与组分B按质量比为1 :2复配而成，所述组分A由木质素过氧化 物酶与漆酶按质量比1 :1配置而成，所述组分B为木聚糖酶； 所述的超声波作用条件为：频率为53kHz，功率为150W。
[0015] 本发明的有益效果是： 通过使用本发明得到的一种黄麻纤维素的制备方法，与现有技术相比，具有以下突出 优点和积极效果： (1) 本发明工艺流程短，工艺参数稳定易控制，耗时少； (2) 本发明烘干步骤少，能耗低，所有过程均在常压下操作； (3) 黄麻纤维经该方法处理后，杂质去除率高，尤其木质素和半纤维素去除效果好； (4) 本发明制取的纤维素中α -纤维素含量高，纤维素结构与性能无损伤； (5) 本发明所用化学助剂均为环保性助剂，且化学助剂用量少； (6) 采用超声波+生物酶联合处理工艺，纯化效果好，制取的α -纤维素含量高。
[0016] 以下结合【具体实施方式】作进一步说明。
[0017] 具体实施方法： 实施例1 : 本实施例的一种黄麻纤维素的制备方法，包括如下步骤： (1)纤维预处理：将黄麻纤维切成20-40cm长，并进行开松处理。
[0018] 本实施例中黄麻纤维选择黄麻纤维的梢部，在切割前先进行怄制、敲打，然后将黄 麻纤维切成20-40cm长，并将其开松。
[0019] 怄制、敲打：黄麻纤维是从麻杆上剥下来的韧皮，经过怄制和敲打后形成束状纤 维，其长度可达IOOcm以上。
[0020] 切割：通过切割，一方面将黄麻的根部、中部和梢部三个部位分开（因为根、稍、 中三个部位所含杂质因生长时间不同而不同，所以三个部位分开处理可以提高处理的均匀 度，并且可节省成本），另一方面将黄麻纤维切成20-40cm长，有利于后续的开松和碱处理 等。
[0021] 开松：在怄制、敲打、运输过程中会夹杂石子、麻杆、怄制不均匀导致的块状韧皮， 开松过程中是为了去除这些杂物，同时使黄麻纤维更蓬松、均匀。
[0022] (2)碱处理： 将经过预处理的黄麻纤维加入到碱处理液中，调整浴比为1 :15,以2°C /min升温至 70 °C,保温90min,水洗,酸洗至中性,水洗,脱水。
[0023] 所述的碱处理液，包括下述组成：8g/L的氢氧化钠、4g/L的亚硫酸钠、2g/L的渗透 剂JFC，余量为水。
[0024] (3)酸处理： 将经过碱处理后的黄麻纤维加入硫酸中，调整浴比为1 :15,硫酸用量为6g/L，以2°C / min升温至50°C,保温45min,水洗,碱液中和,水洗,脱水。
[0025] (4)超声波协同生物酶处理： 调节浴比为1 :1〇,并用醋酸钠与醋酸组成的缓冲溶液调节pH值为6-7,投入4g/L的 生物酶，在超声波作用下，于55°C下处理60min，之后，升温至80°C处理15min，然后水洗，脱 水，烘干。
[0026] 所述生物酶由组分A与组分B按质量比为1 :3复配而成，所述组分A由木质素过 氧化物酶与漆酶按质量比1 :2配置而成，所述组分B为木聚糖酶。
[0027] 所述的超声波作用条件为：频率为53kHz，功率为100W。
[0028] 实施例2 : 本实施例的一种黄麻纤维素的制备方法，包括如下步骤： (1)纤维预处理 将经过怄制、敲打过的中部黄麻纤维切成20-40cm长，并将其开松。
[0029] (2)碱处理： 将经过预处理的黄麻纤维加入到碱处理液中，调整浴比为1 :15,以2°C /min升温至 80 °C,保温90min,水洗,酸洗至中性,水洗,脱水。
[0030] 所述的碱处理液，包括下述组成：l〇g/L的氢氧化钠、6g/L的亚硫酸钠、2g/L的渗 透剂JFC，余量为水。
[0031] (3)酸处理： 将经过碱处理后的黄麻纤维加入硫酸中，调整浴比为1 :15,硫酸用量为6g/L，以2°C / min升温至60°C，保温60min，水洗，碱液中和