绒毛浆板工艺优化及绒毛化机理的研究

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研究了碱绒毛化及添加膨松剂、解键剂绒毛化工艺、碱处理绒毛化与绒毛浆性能的相关性,这是调整平衡绒毛浆板干解离和绒毛浆高吸收性间的矛盾的基础工作,对复合绒毛化、发挥各助剂协同作用具有指导意见。采用现代仪器评价了自制绒毛浆的纤维形态与超微结构,纤维化学成分与氢键模式,纤维素晶型等与绒毛浆性能的相关性,初步探究了绒毛化机理。对比固态和液态两种膨松剂最佳工艺下的绒毛浆性能,确定固态膨松剂效果最佳,改善绒毛浆板耐破度和吸液速度最有优势,与空白样相比,耐破指数降低30%和吸液速度提升44.7%,且并未损伤纤维自身。固态膨松剂最佳用量为2.6%,相应的绒毛浆耐破指数、紧度、干蓬松度优于高档进口绒毛浆。纤维形态研究发现:固态膨松剂使纤维粗度增加,降低纤维间结合强度。使纤维扭结指数减小,弱化纤维伸缩性,有利于绒毛浆充分干解离,因此吸液速度提高;纤维超微结构研究显示:固态膨松剂纳米粒子絮聚形成微米级颗粒填补在纤维粗糙处,降低纤维丝的缠绕紧度。此外,膨松剂粒子易吸附在纤维的外部细纤维化位置,这有利于绒毛浆纤维的弱结合。因为纤维外部细纤维化易产生纤维间的氢键结合。膨松剂粒子吸附在细纤维化位置,减弱了纤维间的结合强度。对比两种解键剂最佳工艺下的绒毛浆性能,确定2#A-2解键剂效果最佳,改善绒毛浆干蓬松度和吸液量最有优势,分别提高10%和21%(与空白样相比),且对纤维自身损伤微小。2#A-2解键剂最佳用量为2.5%,相应的绒毛浆紧度、干蓬松度、吸液量性能优于高档进口浆。首先,根据绒毛浆元素分布结果:2#A-2解键剂中有效成分是硅烷类物质,一方面其在纤维表面包覆成硅膜,降低纤维间摩擦系数并中和纤维表面氢键,实现纤维的弱结合,因此绒毛浆干蓬松度提高。但硅膜具有一定疏水性,绒毛浆吸液速度受到影响;另一方面,少量2#解键剂进入纤维内部破坏纤维素分子内氢键,引起纤维微损伤,损害绒毛浆吸液速度。其次,绒毛浆氢键模式的研究表明2.5%的2#解键剂使原料中纤维素分子间氢键O(6)H O(3、)强度从18.2%降至12.2%,分子内氢键O(2)H O(6)从60%降至42%。在微波法和水浴法碱处理工艺中,随着碱浓增加,绒毛浆耐破指数、吸液速度和吸液量改进显著。成浆效果:微波法>水浴法。微波作用下,制得的绒毛浆浆板匀度要大大优于水浴法。当碱浓为15%时,微波法的厚度标准差为0.122,仅为水浴法的一半。当碱浓度为10%时,微波法碱处理制得的绒毛浆浆板紧度为0.28g/cm3,比相应的水浴法的低15%。微波法较水浴法碱处理对绒毛浆浆板匀度、起绒后干蓬松度改善作用显著。尽管微波法的得率要比水浴法的低2%~3%,但是微波法制得的绒毛浆紧度、耐破指数、吸液时间等几乎所有成浆性能均优于同等条件下水浴法制得的绒毛浆。
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