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天然绿色环保纤维既能满足环境的要求又能满足能源平衡的要求,已经越来越受到人们的重视。开发和利用新型的绿色环保纤维是未来纺织业发展的必然趋势。乌拉草纤维就是以乌拉草为原料提取的一种纤维素纤维,乌拉草是苔草属的一种,是一种野生植物,为沼泽湿地中的多年生草本,产于中国东北,生于森林地区沼泽或三江平原草甸沼泽中,几百年间,东北农民在越冬时脚上都少不了一双里面絮着乌拉草的靰鞭鞋。“靰鞡”是满语,意为“皮制防寒鞋”,乌拉草也由此得名。研究发现乌拉草原草和提取后的乌拉草纤维都具有独特的防寒保暖性能和天然的抗菌除臭性能,乌拉草纤维作为一种新型的绿色环保纤维,对其进行开发利用将具有深远的意义和广阔的前景。
经过试验分析得知,未经脱胶处理的乌拉草纤维的化学成分与麻纤维相似,其主要成分都是纤维素,还含有半纤维素、果胶、木质素等,根据不同成分与碱、双氧水及硫酸等化学试剂的不同反应机理,制定了碱氧一浴脱胶漂白工艺对乌拉草纤维进行脱胶处理。
本课题完成的主要任务有以下几项:
1)对乌拉草成分进行分析,测定各成分含量。
2)设计正交实验方案对脱胶工艺进行正交实验,通过正交分析法确定出本课题研究范围内的最优实验方案及最优工艺参数。
3)对脱胶后乌拉草纤维的白度、吸湿性、放湿性及保暖性等性能指标进行测试。
4)对在最优工艺方案条件下脱胶处理后的乌拉草纤维的吸湿性、放湿性与同等条件下测得的棉纤维、麻纤维的对应性能进行对比分析。
5)对脱胶处理前后的乌拉草纤维的微细结构进行对比分析。
主要结论:
1)通过大量实验的测试和分析,以及对脱胶后乌拉草纤维性能的分析,得出结论即采用碱氧一浴脱胶漂白工艺对乌拉草纤维脱胶具有较好的脱胶效果。
2)根据脱胶后乌拉草纤维的各项性能指标进行脱胶方案的优化选择,得出第七套方案即工艺参数分别为NaOH浓度12g/1,H2O2浓度8g/l,时间150min,温度100℃的这套方案为最优工艺方案。
3)本课题中对脱胶后的乌拉草纤维的吸湿性、放湿性、保暖性及白度等指标进行了测试,并与棉、麻纤维在同等条件下测得的这些性能进行了对比分析,得出结论脱胶后乌拉草纤维具有较好的吸湿、放湿性能和保暖性能,优于或近似于棉、麻纤维。
4)通过对乌拉草纤维的微细结构观察得出以下结论:乌拉草单纤维细长,两端封闭,没有明显的转曲,纤维表面有明显的大条纹。因此乌拉草纤维可能具有麻类纤维独特的通风透气,吸湿散湿快,保暖性好的优良性能。从纤维截面图可以看出,纤维截面内有空腔,胞壁上有不规则的弯曲,并与中腔相连。经脱胶处理后的纤维内部结构受到一定的破坏,截面内仍有空腔,但空腔变小,胞壁仍有一定的弯曲。