一种香蒲纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料领域，特别涉及一种天然植物纤维。
【背景技术】
[0002]近年来随着世界范围内能源和资源的日益紧缺，新型材料的研发引起人们的重视和广泛关注，其中新型植物纤维的开发研究成为国内外众学者研究的热点。自然界中大量现存的纤维素纤维还未被开发利用，全球天然纤维素产量达1000亿t / a，而世界纺织业的纤维素用量不到2200万t / a。我国是农业大国，天然纤维素原料丰富，产量达11.45亿t / a。在现有的林业副产品中，有大量的纤维素原料可利用生物质产品进行加工，为纺织工业提供大量的“绿色”纤维素原料。
[0003]我国政府对天然纤维素原料的开发也及其重视，在《中国21世纪议程一中国21世纪人口、环境与发展白皮书》中明确指出:中国要实现快速发展，就必须将开发利用新能源和再生资源放到国家能源发展战略的优先地位，加强生物质能源的开发利用。
[0004]目前众科研学者研究的植物纤维种类繁多，大多为生活当地或本国资源丰富或具有地域特色的植物种类。国内外对新型植物纤维的研究目前多处于起步阶段，产品尚未形成规模，多以纤维脱胶处理和纤维性能研究为主。具体有M.H.Rahman等人对okra bastfiber (黄秋葵纤维)的脱胶及性能研究；Takashi Nishino对Papyrus (纸草)纤维增强复合材料的研究；Sasa Sofyan Munawar等人对虎尾兰及蕉麻束纤维的性能研究；郁崇文、张明元等人对菠萝纤维的性能、纺纱工艺研究；李银环、黄茂芳对菠萝叶纤维的化学表面改性及其应用的研究;W Liu, M Misra, P Askeland等人对菠萝叶纤维作为增强材料的制备方法和性能评价的研究；刘晓霞、王振永等人对棕叶纤维的开发研究、张延辉、郁崇文对龙须草纤维化学脱胶工艺的探讨；于丽红、唐淑娟等人对乌拉草纤维纺织性能的研究；此外还有西安工程科技学院薛少林等人的摩擦纺荨麻包芯纱的纺制工艺及研究；郭嫣等人的荨麻可纺性能的分析研究；黄翠蓉、于伟东等人的大麻纤维可纺性能研究；上海日舒科技纺织有限公司联合东华大学、纺织研究院等多家科研单位和企业开发木棉纤维，开创具有自主知识产权的木棉大环锭纺纱技术等等。此外，竹纤维的研究相对较为多样和成熟并已实现产业化。
[0005]综上，众研究学者多针对其研究的天然植物纤维进行脱胶处理，一方面进行可纺性研究，纺制成纯纺或混纺纱线；另一方面利用纤维增强树脂基体，开发新型复合材料。
[0006]本发明以天然香蒲为原料，针对长期以来麻类脱胶采用单一化学脱胶所造成的环境污染以及对纤维强度有一定影响的现象，探索一种新的脱胶技术，即利用生物酶与化学试剂联合脱胶，对香蒲叶片进行脱胶，在缩短脱胶工艺流程的同时尽可能减少环境污染，提高脱胶效果。本发明经脱胶工艺制得具有一定长度、细度及强度的香蒲工艺纤维，为后续纺纱工序提供新型纤维原料和种类。
[0007]香蒲为香蒲科，香蒲属，多自生在水边或池沼内等浅水中，全株有香气。我国香蒲资源丰富。香蒲叶片全长80?180厘米，宽0.5?I厘米，由于其叶内的长方孔格海绵状纤维组织，使得香蒲纤维具有良好的保温隔热的功效。叶鞘和叶片干后是很好的编织材料，目前，香蒲叶鞘和叶片多用于编织蒲扇、蒲席、蒲包等初级加工，产品附加值不高。开发香蒲纤维新的用途和应用领域对充分利用自然资源、丰富复合材料产品种类具有积极意义。
【发明内容】
[0008]本发明提供一种香蒲纤维及其制备技术。
[0009]所述香蒲纤维采用流程较短脱胶效果好的生物化学联合法进行脱胶处理，并通过设计单因子实验、正交实验以及平均水平实验对脱胶工艺进行优化。
[0010]所述香蒲纤维脱胶过程如下:选取香蒲叶片若干，经过清洗晾干，利用机械方法初步分离，根据上述设计方案进行生物化学联合脱胶，得到香蒲工艺纤维后经给油工艺对纤维进行梳理及性能测试。
[0011]所述脱胶后香蒲纤维长度为110.0-220.0mm ;纤维细度为35.0-86.0Nm ;纤维强度为 37.0-55.0cN/texo
[0012]有益效果:
本发明所述香蒲纤维脱胶方法与现有技术相比，采用了生物酶与化学试剂联合脱胶，结合化学脱胶和生物脱胶的优点，缩短工艺流程，最大限度减少化学试剂的用量，从而减小污染，达到脱胶效果，保证纤维质量。传统利用怄麻的方法脱胶，其操作周期过长，打成麻纤维质量不够稳定；在天然水源中怄麻水源的性质和温度等自然环境条件对微生物的发酵作用影响很大；在消耗的劳动力较大，效率低的同时对水源还造成严重污染。另外，目前广泛采用的化学脱胶法，由于大量使用酸碱及其它化学试剂，产生的废水对环境及水源同样造成一定污染。本发明采用生物化学联合脱胶可充分利用二者优点，在一定程度上有效解决上述问题。
[0013]本发明所述天然香蒲纤维是可再生性天然植物纤维，具有清热、保温及优良的力学性能，对天然香蒲叶片进行纺织纤维用途的开发研究，一方面可以充分利用自然资源，开发未利用的植物纤维素纤维，缓解由油价上涨造成的化学纤维价格上涨以及棉花及麻类纤维的紧缺状况。同时可丰富纺织产品的种类，开发出利于健康的新型纺织用纤维，满足消费者对“绿色”产品的需求，在充分利用自然资源和环保方面具有积极意义。开发的香蒲纤维可以用于纺纱及后续编织工序，在家居用品及服装领域将具有广阔的发展前景。
【具体实施方式】
[0014]本发明所述香蒲纤维经初步水洗及机械分离后进行生物化学联合脱胶处理，制备出具有一定长度、细度和强度的香蒲工艺纤维。
[0015]下面给出本发明几个具体的实施例:
实施例1:将香蒲叶片进行初步水洗和机械分离后，采用单因子实验，进行生物化学联合脱胶方法进行脱胶处理。工艺流程为浸酸一酶煮一碱煮一漂白一酸洗一上油。
[0016]所述工艺流程中在其它条件不变的情况下，采用生物酶浓度为10_40g/L，时间为60min-90min，温度为55_65°C分别进行脱胶处理。
[0017]实施例2:将香蒲叶片进行初步水洗和机械分离后，采用正交实验，进行生物化学联合脱胶方法进行脱胶处理。工艺流程为浸酸一酶煮一碱煮一上油。
[0018]所述正交实验在其它条件不变的情况下，以生物酶的浓度、时间及温度为因素设计正交实验表。生物酶浓度范围为10-50g/L，时间为50min-90min，温度为50_70°C。
[0019]实施例3:将香蒲叶片进行初步水洗和机械分离后，采用平均水平实验，进行生物化学联合脱胶方法进行脱胶处理。工艺流程为浸酸一酶煮一碱煮一上油。
[0020]所述平均水平实验根据数论在多维数值积分中的应用原理构造的均匀数据表对实验进行设计。在其它条件不变的情况下，选取生物酶浓度为10_50g/L，时间为60min-90min，温度为50_65°C分别进行脱胶处理。
[0021]香蒲纤维性能测试与结果
对于所述制备的香蒲纤维进行纤维长度、细度和强度测试。测得香蒲纤维长度为110.0-220.0mm ;纤维细度为 35.0-86.0Nm ;纤维强度为 37.0-55.0cN/tex。
[0022]通过对上述测试结果进行数学分析，得到优化的脱胶工艺，即确定所述生物酶的浓度、煮练时间及温度、酸碱等化学试剂的用量及温度、时间等工艺参数。
[0023]本发明所述香蒲纤维长度、细度及强度满足一般纺纱要求，可以为香蒲纤维单独纺纱及与其它纤维混纺提供新型工艺纤维原料及技术参考，并可进一步开发香蒲织物以丰富纺织产品的种类。
【主权项】
1.一种香蒲纤维及其制备方法，所述香蒲纤维由天然香蒲叶片经初步水洗及机械分离后，采用生物化学联合法进行脱胶处理制得香蒲工艺纤维。
2.如权利I所述一种香蒲纤维的制备方法，其特征在于所述生物化学联合法为采用生物酶或微生物与少量酸碱等化学试剂联合脱胶。
3.如权利2所述一种香蒲纤维的制备方法，其特征在于所述生物化学联合法采用单因子实验方法。
4.如权利3所述单因子实验其特征在于所述单因子实验流程为浸酸一酶煮一碱煮一漂白一酸洗一上油，生物酶浓度为10_40g/L，时间为60min-90min，温度为55_65°C分别进行脱胶处理。
5.如权利2所述一种香蒲纤维的制备方法，其特征在于所述生物化学联合法采用正交实验方法。
6.如权利5所述正交实验其特征在于所述正交实验流程为浸酸一酶煮一碱煮一上油，生物酶浓度为10_50g/L，时间为50min-90min，温度为50_70°C分别进行脱胶处理。
7.如权利2所述一种香蒲纤维的制备方法，其特征在于所述生物化学联合法采用平均水平实验方法。
8.如权利7所述平均水平实验其特征在于所述平均水平实验流程为浸酸一酶煮一碱煮一上油，生物酶浓度为10-50g/L，时间为60min-90min，温度为50_65°C分别进行脱胶处理。
9.如权利I所述一种香蒲纤维，脱胶后纤维长度为110.0-220.0 mm;纤维细度为.35.0-86.0 Nm;纤维强度为 37.0-55.0 cN/tex。
【专利摘要】本发明公开了一种香蒲纤维及其制备方法。本发明属于材料领域，特别涉及一种天然植物纤维。所述香蒲纤维选取天然香蒲叶片通过初步水洗及机械分离后，采用生物化学联合法进行脱胶处理，并通过设计单因子实验、正交实验以及平均水平实验对脱胶工艺进行优化，制得香蒲工艺纤维后经给油及梳理并对纤维进行性能测试。本发明针对传统沤麻脱胶及现有单一化学脱胶方法的流程长、劳动力成本高以及污染严重的问题，采用生物化学联合脱胶技术，缩短工艺流程，最大限度减少化学试剂的用量，从而减小污染，达到脱胶效果，保证纤维质量。香蒲资源丰富，具有清热保暖等功效，开发的香蒲纤维作为新型纺纱原料，可进一步开发香蒲织物以丰富纺织产品的种类。
【IPC分类】D01C1-00
【公开号】CN104726938
【申请号】CN201310698922
【发明人】刘丽妍, 凌良仲, 陆荣生, 陈玉平, 王平
【申请人】江苏悦达纺织集团有限公司, 天津工业大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月19日