香蕉茎纤维制取工艺研究

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近年来,随着石油、煤、天然气等不可再生资源的紧缺,造成化纤原料价格在不断上涨,因此迫切需要新型可再生资源的开发与利用。香蕉茎纤维做为一种天然生态友好型纤维己引起了人们极大关注。我国是世界香蕉主产国之一,每年有五六百万吨的香蕉供人们食用。同时也有几乎等量的香蕉副产品如香蕉茎、香蕉叶等产生,而这些副产品绝大多数都被当垃圾丢弃掉了,不仅没有得到应有的开发利用,而且还造成农田的再次污染。本课题主要内容是研究香蕉茎纤维化学脱胶工艺。首先对香蕉原茎及经产地初步处理的香蕉茎纤维的化学成分进行了测试,为以后的脱胶工艺提供了依据。同时借鉴麻类纤维的制取工艺,探讨了一煮法、预处理、二煮法等脱胶工艺,同时探讨了加入助剂对香蕉茎化学脱胶效果的影响。最终确定了预酸→碱煮→碱氧二煮的化学脱胶工艺。另外,本文还对香蕉茎纤维的物理机械性能和结构形态进行了研究。分别得出以下结论:(1)香蕉茎纤维化学成分特点:在香蕉树干上不同部位的香蕉茎纤维,其化学成分含量是不同的。香蕉茎纤维中半纤维素和木质素含量都比较高,分别达到了25.25%和15.87%,这给纤维制取带来了很大困难。(2)对香蕉茎纤维分别探讨了预酸、预水、预氧工艺。其中预氧处理对木质素去除效果最明显。预氧处理较好的工艺参数为:H2O2浓度6g/L,pH为11,时间为1.5h,升温时间35~40min,常压。(3)最终探索得出如下化学脱胶工艺:试样准备→预酸→水洗→头煮→水洗→二煮(加双氧水)→酸洗→水洗→脱水→抖松→给油→抖松→干燥→香蕉茎工艺纤维。各工序的工艺参数为:预酸:H2SO4浓度2g/L,温度为55℃,时间2h,浴比1:20;碱煮:头煮NaOH浓度6g/L,头煮时间2h;二煮NaOH浓度8g/L,H2O2浓度为3g/L,二煮时间2.5h,升温时间35~40min,常压沸煮,浴比1:20:酸洗:H2SO4浓度1g/L,时间2~3min,常温常压,浴比1:20;给油:BSK1.5%,10min,常温:所制得香蕉茎工艺纤维的残胶率和残余木质素分别为10.25%和3.29%,细度为3.01tex,强力为65.23cN,断裂伸长率为2.86%。初步具有纺纱能力。(4)通过对香蕉茎纤维形态结构测试发现,香蕉茎纤维纵向表面具有横节结构,横向截面具有中腔结构,具有麻类纤维形态特征。(5)通过对香蕉茎纤维的X射线衍射测试,其结晶度和取向度分别为69.66%和0.8203。
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