法国亚麻纤维成分分析及脱胶工艺研究

作     者：孙冬阳 

作者单位：武汉纺织大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈益人

授予年度：2017年

学科分类：0821[工学-纺织科学与工程] 08[工学] 082103[工学-纺织化学与染整工程] 

主      题：法国亚麻纤维 脱胶 果胶酶 超声波辅助 性能分析 

摘      要：亚麻纺织品天然质朴、光泽柔和,因其独特的凉爽舒适性和绿色保健的特点,深受大众喜爱。但亚麻纺织品生产流程中的脱胶工艺存在能耗高和环境污染问题,目前国内外亚麻脱胶工艺一般采用化学脱胶方式,化学脱胶主要以碱液煮练为主,在煮练时需加以次氯酸钠或亚氯酸钠来提高脱胶的效率。化学脱胶工艺不但对纤维的损伤较大,对生产设备要求较高,且脱胶效果一般。同时,它的生产过程会产生较大的环境污染,对人体健康造成危害。本课题针对改善亚麻脱胶存在的高能耗和污染问题进行了相关研究:通过连续定量分析方法对法国亚麻纤维的化学组分进行成分分析,并与国产亚麻纤维成分含量进行对比;用X-射线衍射法(XRD)分析法国亚麻纤维的聚集态结构形态;对法国亚麻纤维在脱胶前的预处理工艺进行探究,制定三种不同的脱胶方案:方案一:超声波脱胶;方案二:碱氧一浴中加入超声波辅助脱胶处理;方案三:先用果胶酶预处理再在碱氧一浴中加入超声波辅助脱胶处理。得到结论如下:(1)法国亚麻纤维组分为:脂蜡质1.06%、水溶物2.96%、果胶3.45%、半纤维素19%、纤维素66.6%、木质素4.22%、灰分0.68%;对比发现法国亚麻纤维的纤维素、半纤维素、果胶含量比国产亚麻纤维高;木质素、脂蜡质、水溶物含量比国产亚麻纤维低;灰分含量差异不大。法国亚麻纤维大分子链在结晶区中排列较整齐,内部大分子结构紧密,其取向度和结晶度稍高于国产亚麻纤维。如果采用传统的脱胶工艺路线会造成更高的能耗及更大的污染。本课题针对法国亚麻纤维的成分结构特点,研究探讨了三种节能环保的脱胶工艺路线;(2)三种脱胶工艺方案的脱胶效果依次为:果胶酶超声波化学联合脱胶超声波化学联合脱胶超声波脱胶;(3)在单因素实验的基础上,利用正交试验探究不同工艺条件的脱胶效果,得出果胶酶超声波化学联合脱胶方案的最佳脱胶工艺为:预处理中果胶酶浓度为2g/L,脱胶工艺中:脱胶温度为60℃,H2O2浓度为8%,NaOH浓度为6%,脱胶时间为80min,超声波频率为28KHz。对比几种脱胶方案的脱胶效果以及亚麻纤维纵向结构形态SEM扫描结果可知:果胶酶超声波化学联合脱胶工艺的时间短、温度较低,亚麻纤维纤维素水解较低,脱胶后单纤维强力优于传统化学脱胶得到的亚麻纤维的单纤维强力,纤维损伤较少,可提高后道工序的可纺性能,该脱胶工艺既保证了脱胶效果同时环保节能。