大麻機械脫膠與堿氧法脫膠研究.pdf

1、大麻纖維表面有縱向縫隙和空洞，橫向有枝節(jié)，中心有細長的空腔，因此大麻纖維具有優(yōu)異的毛細效應，使其吸汗、排汗、透氣導熱性能特別好；同時由于大麻纖維結構中空，可富含氧氣，使厭氧菌無法生存，故有抗菌、抑菌等許多優(yōu)良的性能；大麻纖維含有10多種對人體健康有益的微量元素。因此大麻纖維的形態(tài)與化學組分使大麻纖維、大麻紡織品具有良好的抗菌抑菌、吸濕透氣、屏蔽輻射、潤膚爽身等天然保健功能。并且大麻具有生態(tài)安全生產(chǎn)和最終產(chǎn)品可拋性，是真正的“綠色產(chǎn)品”，

2、邵松生等專家撰文稱大麻纖維是未來最有前途的纖維素纖維。 但是，目前的大麻產(chǎn)品因其初加工技術不完善，沒有充分發(fā)揮大麻纖維的優(yōu)勢，產(chǎn)品品質不高，而初加工中的脫膠技術工序有著舉足輕重的作用，大麻纖維本身木質素含量高的特性使大麻脫膠困難。綜觀目前的大麻脫膠法，主要有自然發(fā)酵法(天然水漚麻)脫膠、化學脫膠和生物脫膠和生物化學聯(lián)合脫膠等傳統(tǒng)方法。自然發(fā)酵法受環(huán)境影響大，時間長，雜質多，低質低效，且污染水域；目前國內外大麻的化學脫膠基本沿用苧

3、麻脫膠工藝，采用煮漂二步或者兩步以上的工藝流程，工藝流程長，成本高，消耗大，并且易對環(huán)境造成污染；生物脫膠其優(yōu)點明顯，工藝簡單易行，能耗低，對環(huán)境的污染少，但其脫膠不徹底和精干麻質量穩(wěn)定性差，脫膠后的精干麻還含有較多的膠質，需要通過化學法進一步脫膠達到紡紗質量要求，目前生物脫膠還無法應用于工業(yè)生產(chǎn)；近年來研究的還有發(fā)展較快，纖維分離和脫膠有效，無污染的“閃爆法”和“超聲波”法對大麻進行脫膠?！伴W爆”法通過水分(包括液態(tài)水、汽態(tài)水和熱蒸汽

4、)作介質，實現(xiàn)對大麻纖維結構起作用和分離纖維束。高強度超聲波在液體中傳播時，能夠產(chǎn)生能量的激化和突發(fā)，即“空化效應”，釋放出巨大的能量，可以產(chǎn)生高達幾百個大氣壓的局部瞬間壓力，形成沖擊波，使固體表面及液體介質受到極大的沖擊力和機械“破壞”作用，其能量足以打斷大麻纖維和纖維束間的化學鍵結合，達到脫膠的目的。因此“閃爆法”和“超聲波”脫膠方法簡便快捷、無污染、對纖維損傷小，與目前的脫膠法相比有明顯的優(yōu)點，然而“『人J爆法”和“超聲波”脫膠技

5、術目前還處于研究探索階段。針對以上幾種脫膠方法所帶來的各種問題，本文主要研究大麻物理機械脫膠與堿氧法脫膠。本文研究的大麻物理機械脫膠，是一種完全“綠色環(huán)?！钡拿撃z方式，無廢水、廢氣等，對環(huán)境無污染，清潔、環(huán)保、成本低的生產(chǎn)方式，符合現(xiàn)代社會發(fā)展趨勢。本文對大麻物理機械法脫膠過程中，大麻膠質與纖維脫粘形態(tài)進行了實驗與分析，繼而建立了物理機械法脫膠大麻膠質與纖維脫粘力學模型。本文研究的旋輥式物理機械脫膠方法，可有效地去除大麻原麻中30﹪的膠

6、質。之后再輔以生物酶法或化學脫膠，可得到品質優(yōu)良的精干麻，為開發(fā)大麻精細產(chǎn)品創(chuàng)造了條件。 由于大麻物理機械脫膠，是一種無廢水、廢氣排放，清潔、環(huán)保、成本低完全“綠色環(huán)?！钡纳a(chǎn)方式，可以實現(xiàn)低成本生產(chǎn)、環(huán)保、生態(tài)的理想的脫膠效果。在當今面臨日趨嚴重的環(huán)境污染問題，人們開始推崇“清潔生產(chǎn)”，追求“綠色產(chǎn)品”，而大麻物理脫膠是實現(xiàn)節(jié)約能源，環(huán)保、生態(tài)脫膠生產(chǎn)的出路之一。大麻物理機械脫膠與化學、生物酶等脫膠方法有機結合，則可以實現(xiàn)低成

7、本生產(chǎn)、環(huán)保、生態(tài)的理想的脫膠效果，將是未來麻類脫膠方法研究和發(fā)展的熱點。本文對大麻物理機械脫膠的力學性能和膠質受損脫粘力學模型的分析研究，為今后繼續(xù)深化大麻物理機械脫膠方法、機理的研究和裝置的研制，做了理論探索，為今后進一步深入研究打下了基礎。 當今社會能源需求日益緊張，尋求高效低耗的短流程大麻脫膠工藝勢在必行。大麻脫膠在大麻纖維的制取過程中是最重要的工序，它對穩(wěn)定和提高后道工序的產(chǎn)品質量擔負著重要作用。本課題就是以此為目的，

8、合理地將傳統(tǒng)的煮練、漂白兩道工序結合在一起，將煮、漂二步工藝的各自原理和去除對象一步完成，堿和雙氧水互相作用，堿既起到去除大麻中的膠質、半纖維素、木質素及其他雜質的作用，又為雙氧水的分解提供了一個堿性環(huán)境，使堿與雙氧水的作用達到最大功效；雙氧水在酸性介質中很穩(wěn)定，分解速率非常低，而在堿性介質中可以被堿活化，雙氧水分子發(fā)生離解，可以漂白大麻纖維，尤為重要的是可以氧化木質素，木質素被氧化后可以溶解于堿氧一浴溶液中，從而有助于更好地去除木質素

9、和其他雜質，同時采用了新的脫膠助劑硫酸鎂和強堿浴雙氧水穩(wěn)定劑，從而對堿氧一浴脫膠反應起到了很好的穩(wěn)定和保護纖維素的作用。對升溫速度、升溫過程進行特別控制，使堿氧一浴和精練作用達到理想。堿氧法脫膠新工藝，工藝流程短，成本低，制成的精干麻殘膠率、木質素含量低，適合紡中、高支紗，做高檔服裝面料。新方法脫膠后，制成的大麻紡織品在后整理過程中可以無需精練漂白工序，既縮短了后整理工序，又提高了產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性。在堿氧一浴脫膠過程中，所涉及的主要工藝

10、參數(shù)有NaOH濃度、H<,2>O<,2>用量和處理時間，為了找出最佳工藝參數(shù)，通過三因子二次通用旋轉組合回歸優(yōu)化設計方法進行了大麻堿氧一浴脫膠漂白工藝探索，討論了各工藝因素對精干麻殘膠率、殘余木質素量、精干麻強力和白度的影響，經(jīng)過優(yōu)化實驗、計算與分析，得到了最優(yōu)工藝參數(shù)。通過對大麻堿氧-浴脫膠方法及工藝參數(shù)優(yōu)化的研究，可得到如下的結論：(1)H<,2>O<,2>用量、NaOH濃度和處理時間對大麻精于麻殘膠率的大小均有顯著影響。(2)H<

11、,2>O<,2>用量對大麻木質素的去除有顯著影響，即對于木質素的去除效果起主要作用；而NaOH濃度、處理時間對木質素的去除的影響并不是非常顯著，與H<,2>O<,2>的用量對木質素的去除影響相比，兩者處于次要地位，尤其是處理時間，對木質素的去除效果最不明顯。(3)本實驗條件下最優(yōu)工藝參數(shù)為：NaOH濃度10.5g/L，H<,2>O<,2>甩量9.8g/L，處理時間127min，大麻精干麻的脫膠效果相對最優(yōu)。 本文首創(chuàng)堿氧法大麻脫

12、膠漂白新方法與工藝，對新方法的工藝流程、機理及工藝參數(shù)優(yōu)化進行研究。與國內外同類技術比較，堿氧法脫膠與工藝具有：(1)工藝流程短、工序少，節(jié)約成本。(2)制成的精干麻殘膠率和木質素含量低。(3)新方法生產(chǎn)的麻纖維，長度整齊度好、手感柔軟、色澤好、無刺癢感，適合做中、高檔麻紡織品。(4)在后整理部分可以無需精練漂白工序，節(jié)約了后整理成本、提高了產(chǎn)品質量穩(wěn)定性。 本文上述研究成果對大麻脫膠研究和工業(yè)化生產(chǎn)具有深遠意義，且可推廣應用于