竹纤维的性能及制取方法的研究

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竹纤维是一种受到广泛关注的新型纤维素纤维,包括再生竹纤维和天然竹纤维两种,本文主要对天然竹纤维的性质和制取方法作了一些研究。本文主要做了以下几方面的工作,在竹纤维的制取方面,分析了不同种类竹材的理化性质,确定各种成分的含量及对纤维制取的影响,指出了竹纤维制取中存在的几个难点及解决办法,全面探讨了碱氧法制取竹纤维的工艺,同时开展了微生物法制取竹纤维的探索实验。在竹纤维的性质方面,分析了几种竹纤维的横向和纵向形态的差异,并与苎麻纤维作了对比,并通过显色法、密度法、溶解法分析竹纤维与苎麻纤维的区别。得出的主要结论如下:测定了毛竹等四种竹材的化学成分,结果显示竹材的主要化学成分为纤维素、木质素、半纤维素、果胶等物质,其中纤维素含量较少,木质素、半纤维素含量较高。竹材内外层化学成分相差较大,外层竹片纤维素含量高、胶质少,更适宜制取纤维。竹材不同部位的化学成分相差甚大,中部的竹材更适宜制取纤维。竹材的横截面结构照片表明纤维束在竹壁上的分布是从外到里逐渐减少的,胶质含量逐渐增加。“竹纤维”的横截面呈不规则腰圆形,内部有中腔,横截面上布满裂纹,“竹纤维”纵向表面有的布满条纹,有的平滑且有中腔,形态与苎麻相似。“苏州竹纤维”与其它半脱胶的竹纤维的形态差异明显,前者是单纤维,后者是束纤维。碱煮法制取的竹纤维质量很差,纤维细度大、手感硬、质地脆。竹纤维制取难点在于竹材质地坚硬,化学药剂不易渗透,木质素等胶质含量太大,胶质难以去除,脱胶程度不易把握,机械处理程度不易控制。碱氧法是一种新的快速节能的制取纤维的方法。单因子实验显示NaOH浓度和H2O2浓度及碱氧反应时间对纤维制取有重要影响,设计了碱氧正交实验,分析各个因子对纤维指标的影响,结果表明9号方案最好,NaOH浓度20g/l,H2O2浓度25g/l,反应时间60min,所得纤维细度3.43tex,强度10.30cN/dtex,残胶率18.32%,残余木质素6.91%,纤维质量较好。鉴于竹材中木质素的含量较大,木质素的存在阻碍了纤维的制取,采用先双氧水处理竹片氧化脱除木质素,再碱煮去除其它胶质的方法来制取纤维,设计了正交实验,分析了各个因子对指标的影响,结果表明7号实验结果较好,最优方案为A3B2C3D2。但此法与碱氧法相比,纤维质量仍较差。微生物处理是竹纤维制取过程中的重要步骤,应用秸秆微贮菌制取竹纤维的结果表明,秸秆微贮菌对胶质的去除作用不明显,主要是由于菌种的专一性所致。竹材的腐朽处理对制取竹纤维有一定的帮助,但竹材的腐朽是一个很长且非常复杂的过程,由于时间的限制,本文利用腐朽处理后的竹材制取的纤维不理想,有待于进一步改进。利用显色试剂对“竹纤维”和苎麻染色、水洗,观察纤维颜色的变化,结果显示“竹纤维”呈黄绿色,而苎麻不显色。通过比重瓶法测定“竹纤维”的密度,得出“竹纤维”的密度较苎麻小。溶解法也不能区别两种纤维。竹纤维是一种很有前途的新型天然纤维素纤维,本文在竹纤维的性质和制取方面做了一些基础性的研究,有一定的进展,但还存在很多不足,需要进一步的深入研究。
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