CN108166089B - 一种利用盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纤维素提取技术领域，尤其涉及一种利用盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法，包括预处理、酸煮处理、碱煮处理、漂白处理、纺丝液制备及后处理。利用本发明的制备方法得到了性能较好的再生纤维素。
Description
技术领域
本发明涉及化学纤维技术领域，尤其涉及一种利用盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法。
背景技术
紫穗槐是一种多年生豆科落叶灌木，由于它具有生长快，繁殖力强，适应性广，耐盐碱水湿等特性，在滨海及低洼盐碱地区，由于紫穗槐具有改良盐碱地的作用，因此广泛用作盐碱地土壤改良树种。
紫穗槐的主要化学成分为纤维素、半纤维素、木质素灰分，目前部分紫穗槐用于制浆造纸、纤维板及复合板，还有一部分用薪材燃料，能源利用率低。现有技术中再生纤维素主要是从木浆、竹浆、棉浆为原料，采用粘胶法或溶剂法制备，但是再生纤维素产品性能一般，因此本发明利用紫穗槐为原料建立一种制备再生纤维素的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种利用盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法，利用该方法可得到性能较好的再生纤维素产品。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种利用盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)预处理：将紫穗槐去皮、粉碎、过筛、烘干、冷却，得到紫穗槐木粉；
(2)酸煮处理：取步骤(1)中紫穗槐木粉，加入有机溶剂-有机酸-表面活性剂的混合液，搅拌、加热蒸煮，冷却、过滤，收集的滤渣用有机溶剂反复冲洗后，再用去离子水冲洗；
(3)碱煮处理：向步骤(2)中经过有机溶剂冲洗、去离子水冲洗的滤渣中加入碱液-有机溶剂的混合液，经过超声处理，加热蒸煮，保温一段时间后加入漂白剂再加热，经过漂白得到紫穗槐浆粕；
(4)纺丝液制备：取步骤(3)中紫穗槐浆粕，经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、脱泡和过滤得到纺丝液；
(5)后处理：将纺丝液经凝固浴纺丝、牵引成型、再经过精炼、烘干得到紫穗槐再生纤维素。
作为一种改进的技术方案,步骤(2)中有机溶剂-有机酸-表面活性剂的混合液中有机溶剂为乙醇、正丁醇或异丙醇；有机酸为枸橼酸、酒石酸或草酸；表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或吐温-60。
作为一种优选的技术方案，所述有机溶剂-有机酸-表面活性剂的混合液为为乙醇/异丙醇-酒石酸-吐温-60的混合液。
作为一种进一步优选的技术方案，所述乙醇的体积浓度为65％-80％。
作为一种改进的技术方案，步骤(2)中蒸煮的温度为120-180℃，蒸煮的时间为1-3h。
作为一种优选的技术方案，步骤(3)超声处理时的温度为80-120℃，时间为1-4h，超声波的功率为200-400w。
作为一种改进的技术方案，步骤(3)中的碱液-有机溶剂的混合液为0.5-1mol氢氧化钠溶液/氢氧化钾溶液-异丙醇的混合液。
作为一种改进的技术方案，步骤(4)中漂白剂为四乙酰乙二胺、次氯酸钠、亚硫酸钠。
作为一种优选的技术方案，步骤(4)中漂白温度为60-100，漂白时间为1-2h。
作为一种改进的技术方案，步骤(6)中凝固浴的温度为35-60℃,凝固浴的组成为硫酸80-120g/l、硫酸锌13-18g/l和硫酸钠325-350g/l，牵伸倍数为1.6-2.0。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明主要具有以下优点：
本发明以盐碱地种植的紫穗槐为原料，将紫穗槐粉碎后经过酸煮处理，加入乙醇-酒石酸-吐温-60混合液，经过高温蒸煮，乙醇-酒石酸-吐温-60进入细胞内部，并与细胞组织充分接触，增加木质素与混合液的接触面积，使得大量木质素被降解并溶于乙醇中，同时还降解了部分半纤维素；再加入氢氧化钠溶液/氢氧化钾溶液-异丙醇的混合液，经过超声处理及蒸煮处理，可破坏纤维素与半纤维素之间的交联结构，使大量半纤维素降解并溶于异丙醇中；经过漂白处理，以紫穗槐浆粕为原料进行纺丝液的制备以及后处理，得到的紫穗槐再生纤维素具有较好的性能，其干强在2.01-2.15cN-dtex，湿强在1.05-1.18cN-dtex，干态断裂伸长率在21.5-21.72％，湿态断裂伸长率在12.83-12.89％，力学性能与粘胶纤维相当。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实例1
一种盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法，包括以下步骤：
(1)预处理：将紫穗槐去皮、粉碎、过筛、烘干、冷却，得到紫穗槐木粉；
(2)酸煮处理：取步骤(1)中紫穗槐木粉，加入紫穗槐木粉重量8倍体积的有机溶剂-有机酸-表面活性剂的混合液(体积浓度为65％乙醇-酒石酸-吐温-60的混合液，且乙醇、酒石酸和吐温-60的体积比为1:1:0.5)，搅拌、加热温至120℃，蒸煮1h，冷却、过滤，收集的滤渣用有机溶剂反复冲洗后，再用去离子水冲洗；
(3)碱煮处理：向步骤(2)中经过有机溶剂冲洗、去离子水冲洗的滤渣中加入滤渣重量5倍体积的碱液-有机溶剂的混合液(0.5mol氢氧化钠溶液/氢氧化钾溶液-异丙醇的混合液，且碱液与异丙醇的体积比1:1)，加热温度至80℃，超声波的功率为200w的条件下，超声处理1h，再加热至130℃蒸煮1h，保温0.5h再加入漂白剂(四乙酰乙二胺混合液)，加热温度至为60，漂白1h，得到紫穗槐浆粕；
(4)纺丝液制备：取步骤(3)中紫穗槐浆粕，经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、脱泡和过滤得到纺丝液；
(5)后处理：将纺丝液经凝固浴纺丝、牵引成型、再经过精炼、烘干得到紫穗槐再生纤维素，其中凝固浴的温度为35℃,凝固浴的组成为硫酸80g/l、硫酸锌13g/l和硫酸钠325g/l，牵伸倍数为1.6。
此工艺条件下紫穗槐再生纤维素得到的紫穗槐再生纤维素干强2.01cN-dtex，湿强1.05cN-dtex，干态断裂伸长率21.5％，湿态断裂伸长率为12.83％。
实例2
一种盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法，包括以下步骤：
(1)预处理：将紫穗槐去皮、粉碎、过筛、烘干、冷却，得到紫穗槐木粉；
(2)酸煮处理：取步骤(1)中紫穗槐木粉，加入紫穗槐木粉重量10倍体积的有机溶剂-有机酸-表面活性剂的混合液(体积浓度为70％乙醇-酒石酸-吐温-60的混合液，且乙醇、酒石酸和吐温-60的体积比为2:1:1)，搅拌、加热温至135℃，蒸煮1.8h，冷却、过滤，收集的滤渣用有机溶剂反复冲洗后，再用去离子水冲洗；
(3)碱煮处理：向步骤(2)中经过有机溶剂冲洗、去离子水冲洗的滤渣中加入滤渣重量8倍体积的碱液-有机溶剂的混合液(0.6mol氢氧化钠溶液-异丙醇的混合液，且碱液与异丙醇的体积比2:1)，加热温度至90℃，超声波的功率为280w的条件下，超声处理2h，再加热至138℃蒸煮1.5h，保温0.8h，再加入漂白剂(次氯酸钠)，加热温度至为80℃，漂白1.5h，得到紫穗槐浆粕；
(4)纺丝液制备：取步骤(3)中紫穗槐浆粕，经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、脱泡和过滤得到纺丝液；
(5)后处理：将纺丝液经凝固浴纺丝、牵引成型、再经过精炼、烘干得到紫穗槐再生纤维素；其中凝固浴的温度为43℃,凝固浴的组成为硫酸88g/l、硫酸锌14g/l和硫酸钠330g/l，牵伸倍数为1.7。
在此工艺条件下，得到的紫穗槐再生纤维素干强2.05cN-dtex，湿强1.08cN-dtex，干态断裂伸长率21.6％，湿态断裂伸长率为12.85％。
实例3
一种盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法，包括以下步骤：
(1)预处理：将紫穗槐去皮、粉碎、过筛、烘干、冷却，得到紫穗槐木粉；
(2)酸煮处理：取步骤(1)中紫穗槐木粉，加入紫穗槐木粉重量12倍体积的有机溶剂-有机酸-表面活性剂的混合液(异丙醇-酒石酸-吐温-60的混合液，且乙醇、酒石酸和吐温-60的体积比为3.5:2:1)，搅拌、加热温至155℃，蒸煮2.5h，冷却、过滤，收集的滤渣用有机溶剂反复冲洗后，再用去离子水冲洗；
(3)碱煮处理：向步骤(2)中经过有机溶剂冲洗、去离子水冲洗的滤渣中加入滤渣重量12倍体积的碱液-有机溶剂的混合液(0.8mol氢氧化钠溶液/氢氧化钾溶液-异丙醇的混合液，且碱液与异丙醇的体积比3:1)，加热温度至115℃，超声波的功率为365w的条件下，超声处理3h，再加热至145℃蒸煮2.5h，保温1.2h后再加入三聚磷酸钠-亚硫酸钠的混合液，加热温度至为95℃，漂白1.8h，得到紫穗槐浆粕；
(4)纺丝液制备：取步骤(3)中紫穗槐浆粕，经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、脱泡和过滤得到纺丝液；
(5)后处理：将纺丝液经凝固浴纺丝、牵引成型、再经过精炼、烘干得到紫穗槐再生纤维素；凝固浴的温度为52℃,凝固浴的组成为硫酸113g/l、硫酸锌17g/l和硫酸钠343g/l，牵伸倍数为1.9。
在此工艺条件下得到的紫穗槐再生纤维素干强2.15cN-dtex，湿强1.18cN-dtex，干态断裂伸长率21.72％，湿态断裂伸长率为12.89％。
实例4
一种盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法，包括以下步骤：
(1)预处理：将紫穗槐去皮、粉碎、过筛、烘干、冷却，得到紫穗槐木粉；
(2)酸煮处理：取步骤(1)中紫穗槐木粉，加入紫穗槐木粉重量15倍体积的有机溶剂-有机酸-表面活性剂的混合液(体积浓度为80％乙醇-酒石酸-吐温-60的混合液，且乙醇、酒石酸和吐温-60的体积比为5:3:2)，搅拌、加热温至180℃，蒸煮3h，冷却、过滤，收集的滤渣用有机溶剂反复冲洗后，再用去离子水冲洗；
(3)碱煮处理：向步骤(2)中经过有机溶剂冲洗、去离子水冲洗的滤渣中加入滤渣重量15倍体积的碱液-有机溶剂的混合液(1mol氢氧化钠溶液-异丙醇的混合液，且碱液与异丙醇的体积比3.5:1)，加热温度至120℃，超声波的功率为400w的条件下，超声处理4h，再加热至150℃蒸煮3h，保温1.5h后再加入亚硫酸钠，加热温度至为100℃，漂白2h，得到紫穗槐浆粕；
(4)纺丝液制备：取步骤(3)中紫穗槐浆粕，经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、脱泡和过滤得到纺丝液；
(5)后处理：将纺丝液经凝固浴纺丝、牵引成型、再经过精炼、烘干得到紫穗槐再生纤维素；凝固浴的温度为58℃,凝固浴的组成为硫酸118g/l、硫酸锌17.5g/l和硫酸钠348g/l，牵伸倍数为2.0。
在此工艺条件下紫穗槐再生纤维素的在此工艺条件下得到的紫穗槐再生纤维素干强2.12cN-dtex，湿强1.16cN-dtex，干态断裂伸长率21.65％，湿态断裂伸长率为12.87％。
为了更好的证明利用本发明的制备方法来提取纤维素可以得到性能较好的再生纤维素，本发明同时做了2个对比例。
对比例1
与实施例3不同的是，步骤(2)加入的为乙醇和酒石酸的混合液，其余条件相同，此工艺条件下紫穗槐再生纤维素的干强在1.78cN-dtex，湿强在0.86cN-dtex，干态断裂伸长率在19.89％，湿态断裂伸长率在12.56％。
对比例2
与实施例3不同的是，步骤(3)加入的为乙醇和酸，没有进行超声处理，其余条件相同，此工艺条件下紫穗槐再生纤维素的干强在1.74cN-dtex，湿强在0.82cN-dtex，干态断裂伸长率在19.84％，湿态断裂伸长率在12.51％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种利用盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)预处理：将紫穗槐去皮、粉碎、过筛、烘干、冷却，得到紫穗槐木粉；
(2)酸煮处理：取步骤(1)中紫穗槐木粉，加入有机溶剂-有机酸-表面活性剂的混合液，搅拌、加热蒸煮，冷却、过滤，收集的滤渣用有机溶剂反复冲洗后，再用去离子水冲洗；所述有机溶剂-有机酸-表面活性剂的混合液中有机溶剂为乙醇、正丁醇或异丙醇；有机酸为枸橼酸、酒石酸或草酸；表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或吐温-60；
(3)碱煮处理：向步骤(2)中经过有机溶剂冲洗、去离子水冲洗的滤渣中加入碱液-有机溶剂的混合液，经过超声处理，加热蒸煮，保温一段时间后再加入漂白剂进行漂白，得到紫穗槐浆粕；所述液-有机溶剂的混合液为0.5-1mol氢氧化钠溶液/氢氧化钾溶液-异丙醇的混合液；
(4)纺丝液制备：取步骤(3)中紫穗槐白浆，经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、脱泡和过滤得到纺丝液；
(5)后处理：将纺丝液经凝固浴纺丝、牵引成型、再经过精炼、烘干得到紫穗槐再生纤维素。
2.根据权利要求1所述的一种利用盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法，其特征在于：所述有机溶剂-有机酸-表面活性剂的混合液为为乙醇/异丙醇-酒石酸-吐温-60的混合液。
3.根据权利要求2所述的一种利用盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法，其特征在于：所述乙醇的体积浓度为65％-80％。
4.根据权利要求1所述的一种利用盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法，其特征在于：步骤(2)中蒸煮的温度为120-180℃，蒸煮的时间为1-3h。
5.根据权利要求1所述的一种利用盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法，其特征在于：步骤(3)超声处理时的温度为80-120℃，时间为1-4h，超声波的功率为200-400w。
6.根据权利要求1所述的一种利用盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法，其特征在于：步骤(3)中漂白剂四乙酰乙二胺、次氯酸钠、亚硫酸钠。
7.根据权利要求1所述的一种利用盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法，其特征在于：步骤(3)中漂白温度为60-100℃，漂白时间为1-2h。
8.根据权利要求1所述的一种利用盐碱地种植的紫穗槐制备再生纤维素的方法，其特征在于：步骤(5)中凝固浴的温度为35-60℃,凝固浴的组成为硫酸80-120g/l、硫酸锌13-18g/l和硫酸钠325-350g/l，牵伸倍数为1.6-2.0。
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