苎麻氧化脱胶稳定剂优选及工艺参数优化

作     者：刘凤明 

作者单位：东华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨建平;郁崇文

授予年度：2016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：苎麻 稳定剂 氧化脱胶 机械性能 正交试验 

摘      要：苎麻纤维是我国具有悠久历史的纺织原料,闻名于世的浏阳夏布就是苎麻纤维的手工产品。近年来苎麻被应用在各个领域上,如医疗保健、复合材料等领域方面,增大了苎麻的用途。本文在苎麻氧化脱胶基础上,从苎麻纤维质量、成本、劳动力及环保等问题出发,优选出苎麻氧化脱胶中适合的过氧化氢稳定剂。通过使用稳定剂,可以降低过氧化氢分解速度,减轻苎麻纤维素在氧化脱胶中受到氧化。此外,加入稳定剂的氧化脱胶方法可以有效提高苎麻精干麻的强伸性能。本文研究了五种稳定剂YZ-1126,EDDHANa,FY107,SW15,CN-215对苎麻氧化脱胶的影响,同时分别对苎麻氧化脱胶的工艺(即稳定剂用量、氢氧化钠用量、氧化脱胶时间)进行了优化。试验表明,与其它过氧化氢稳定剂相比,FY107在苎麻氧化脱胶中的效果最明显,其优化的工艺条件为:稳定剂FY107用量1%、氢氧化钠用量4%、氧化脱胶时间50min。采用滴定法,研究了稳定剂FY107在苎麻氧化脱胶中过氧化氢浓度随不同氧化脱胶时间、不同氧化脱胶温度的变化情况。结果表明:FY107在苎麻氧化脱胶中起到了缓和过氧化氢分解的作用,与不加稳定剂FY107相比,氧化脱胶液中过氧化氢分解时间延长了20min,可以有效地进行苎麻脱胶;稳定剂FY107在苎麻氧化脱胶中的有效氧化脱胶时间为50-70min,有效氧化脱胶温度为70-90℃。根据稳定剂优选试验及稳定剂FY107对过氧化氢浓度的影响结果,采用单因素试验方法对稳定剂FY107进行工艺参数优化,研究FY107用量、氢氧化钠用量、氧化脱胶时间和氧化脱胶温度工艺条件对苎麻纤维性能的影响。结果表明:随着FY107用量、氢氧化钠用量的增加及氧化脱胶时间的延长,苎麻纤维的断裂强度和断裂伸长率均呈先增后降的趋势;而随着氧化脱胶温度的增加,苎麻纤维的断裂强度和断裂伸长率呈先增后降之后趋于不变。在FY107用量1-3%、氢氧化钠用量3-5%、氧化脱胶温度在80℃左右、氧化脱胶时间在50-70min时,苎麻纤维性能最佳。在单因子试验研究的基础上,实验室条件下采用正交试验方法对稳定剂FY107在苎麻氧化脱胶中的工艺进行了优化。试验表明:FY107用量1%、氢氧化钠用量4%、氧化脱胶时间50min和氧化脱胶温度85℃时纤维性能最优。结果表明:同一优化工艺条件下,加稳定剂FY107的苎麻氧化脱胶对纤维性能有显著性地改善,其细度变细了20.05%,断裂强度提高了49.39%,断裂伸长率提高了4.70%,断裂功提高了33.33%。在湖南省长沙市广源麻业有限公司进行放大实验生产,结果表明:苎麻氧化脱胶最优工艺与传统工艺相比,氧化脱胶工艺最优方案的强度低1.4%,并丝率低46%,COD低17.87%。总体来看氧化脱胶精干麻纤维性能、脱胶均匀度达标,基本无生麻,可与传统脱胶达到同等的效果。红外光谱分析(FTIR)表明:苎麻纤维脱胶前后纤维素含量基本没变;加与不加FY107精干麻的半纤维素含量基本一样;加FY107的苎麻精干麻的果胶含量更低,即脱胶效果更显著。X-射线衍射测试(XRD)分析表明:使用FY107处理苎麻纤维未造成纤维的结晶形态和结晶度的变化,加与不加FY107的结晶度几乎差不多,分别为79.39%和76.57%。