棉秆皮纤维的提取及其结构、性能研究

为更有效地利用废弃农作物秸秆资源,研究了常温常压碱处理提取天然棉秆皮纤维的技术,讨论了氢氧化钠溶液质量浓度、温度和时间等碱提取工艺参数对棉秆皮失重率的影响,并采用FT-IR、SEM、XRD等方法对优化工艺提取的棉秆皮纤维的化学成分、表面形态、结晶结构、力学性能等进行了表征。结果表明,NaOH质量浓度为15g/L、液固比为30mL/g、处理温度为100℃、处理时间为120min时,棉秆皮失重率较大,木质素、半纤维素、果胶等杂质去除较多。天然棉秆皮纤维结晶度为53.72%,断裂强度约1.6cN.dtex-1,断裂伸长率为5.91%,性能接近天然纤维素纤维黄麻。

高温脱胶对棉秆皮纤维成分与结构的影响

研究棉秆皮纤维高温脱胶技术,讨论高温时NaOH用量对棉秆皮纤维成分与结构的影响。通过SEM、FT-IR、XRD对棉秆皮纤维高温脱胶前后的表面形态、聚集态结构进行了表征。通过测定脱胶后的黑液残碱量表明反应是否充分。对脱胶后的棉秆皮纤维进行断裂强力测试和热性能分析,从中得出脱胶效果较好的工艺参数。实验结果表明:高温脱胶后棉秆皮纤维半纤维素和木质素下降明显,纤维素含量接近93%;棉秆皮纤维的断裂强力和热稳定性与碱用量有关。

脱胶方法对棉秆皮纤维成分及结构的影响

对原棉秆皮不同部位进行化学成分分析,利用常温水沤、常压脱胶及高压脱胶对棉秆皮进行处理,对脱胶后棉秆皮进行化学成分分析。实验结果表明:高压脱胶后棉秆皮纤维中的半纤维素和木质素含量下降最为明显,纤维素含量提高。对不同方法处理后的棉秆皮纤维的长度、线密度进行测量,用SEM、FT-IR、XRD对处理后的棉秆皮纤维表面形态结构、聚集态结构进行了表征,同时对脱胶后的棉秆皮纤维进行强伸性能等测试并得出断裂曲线。

X射线衍射法分析棉秆皮纤维结晶结构

棉秆皮纤维是从棉秆皮中提取的新型纤维素纤维。利用X射线衍射分析仪测试棉秆皮纤维,根据X射线衍射图的分峰结果计算棉秆皮纤维的结晶度、结晶指数和晶粒尺寸等结晶结构参数。

连续式蒸汽爆破对PBS/棉秆皮纤维复合材料拉伸性能的影响

采用连续式蒸汽爆破装置对含水量分别为20%、30%、40%及50%的棉秆皮纤维进行预处理,并制备预处理后棉秆皮纤维填充量分别为20%、30%、40%及50%的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/棉秆皮纤维复合材料标准拉伸样条。从外观形态、扫描电镜观察方面分析棉秆皮纤维含水量对其蒸汽爆破改性效果的影响;通过扫描电镜观察分析复合材料拉伸断面形貌,从拉伸强度、拉伸模量及断裂伸长率三方面研究了连续式蒸汽爆破对PBS/棉秆皮纤维复合材料拉伸性能的影响。结果表明,连续式蒸汽爆破预处理方法能有效改善棉秆皮纤维与PBS基体的界面黏结;爆破前纤维含水量及爆破后纤维填充量对PBS/棉秆皮纤维复合材料拉伸性能起决定性作用;综合考虑,当爆破前纤维含水量为40%、爆破后纤维填充量为40%时,PBS/棉秆皮纤维复合材料拉伸性能最佳。

模糊正交法用于棉秆皮纤维提取工艺参数优化的研究

模糊正交法是把正交试验结果模糊化,以模糊数学的理论和方法处理试验数据。与经典正交法相比,能在同样试验工作量的情况下获得更多的信息。应用模糊数学正交法,以模糊综合评价值作为目标函数,对制取棉秆皮纤维主要工序的工艺参数条件进行了优化,得到的优化条件是NaOH质量浓度12g/L,H2O2质量浓度17g/L,温度80℃,时间60min。

柔韧棉秆皮纤维/PLA复合材料的制备与性能

采用抄造与热压相结合的方法,制备了薄且柔韧的棉秆皮纤维/聚乳酸(PLA)复合材料。该复合材料是由聚乳酸包覆、填充的棉秆皮纤维网,具有较好的柔韧性。研究了棉秆皮纤维与聚乳酸质量比和热压时间对复合材料结构、拉伸性能和弯曲刚度的影响。结果表明,棉秆皮纤维与PLA质量比为1/1,热压15 min(温度190℃)为最佳条件。该条件制得的复合材料厚(0. 126±0. 006) mm,干、湿态下的拉伸强度分别为12. 15、4. 88 MPa,断裂伸长率分别为1. 55%、1. 5%,杨氏模量分别为1 126、508 MPa,弯曲刚度为0. 35 N·cm2/cm。该研究为纤维增强热塑性复合材料的制备方法提供了新的思路,也有利于提高废弃棉秆皮的利用率。

高温脱胶提取棉秆皮纤维工艺

为解决棉秆皮纤维手感硬、纤维分离度差等问题,对棉秆皮纤维的高温脱胶方法进行了研究。先通过预氧处理,再进行高温脱胶制备棉秆皮纤维,采用正交试验研究了影响脱胶效果的主要因素,如氢氧化钠的质量分数、温度、保温时间和浴比对纤维木质素含量和残胶率的影响,并结合正交试验结果采用二次正交回归分析进一步优化脱胶工艺条件,确定最佳处理工艺为:氢氧化钠的质量分数11.26%,温度132.4℃,保温时间50min,浴比1∶20。对处理前后纤维的纵向结构进行扫描电镜分析,高温脱胶后纤维分离度得到很大提高。

棉秆皮纤维的草酸软化处理工艺

改进棉秆皮纤维在纺织中的应用,利用草酸对棉秆皮纤维进行软化处理。采用正交试验,并结合直观分析与方差分析,得到试验因素对棉秆皮纤维可挠度的影响程度以及棉秆皮纤维软化处理的最佳工艺参数。在最佳工艺参数下,棉秆皮纤维可挠度为2.55捻/(m·tex),断裂强度为3.13 c N/dtex;在显著水平α=0.01,焙烘温度对处理后棉秆皮纤维可挠度有显著影响。通过D/MAX-2400型X射线衍射分析仪对棉秆皮纤维测试与相关分析计算,得到软化处理后棉秆皮纤维的结晶度为64.9%,小于未处理棉秆皮纤维的结晶度。

蒸汽闪爆—亚氯酸钠—碱处理三步法制备棉秆皮纤维研究

采用蒸汽闪爆—亚氯酸钠—碱处理三步法制备棉杆皮纤维。通过FT-IR、SEM、XRD等研究了所制备棉杆皮纤维的成分、表面形态、结晶结构,保水性能和拉伸性能等。结果表明,蒸汽闪爆—亚氯酸钠—碱处理法制得的棉秆皮纤维表面洁净,长度为57mm,细度为28dtex,断裂强度为2.47cN/dtex,结晶指数为74.56。

棉秆皮纤维素纤维的梳理与细化

为获得线密度较小的棉秆皮纤维,根据棉秆皮纤维素纤维的结构形态,采用单一罗拉梳理、单一盖板梳理、罗拉-盖板组合梳理方法对棉秆皮纤维进行机械细化处理。结果表明:棉秆皮纤维梳理之前需要进行加水并闷放12 h;对于单一罗拉梳理方法,在加水量为纤维质量的25%时,梳理后棉秆皮纤维平均长度39.7 mm、平均线密度2.42 tex;对于单一盖板梳理方法,在加水量为纤维质量的15%时,梳理后棉秆皮纤维的平均长度37.7 mm、平均线密度2.2 tex;对于加水量为纤维质量的25%的棉秆皮纤维素纤维,采用罗拉梳理2次-盖板梳理1次组合梳理方法,梳理细化后纤维平均线密度为1.9 tex,平均长度为39.6 mm,平均落纤长度为15.9 mm以及平均落纤线密度为3 tex。

碱、双氧水处理对棉秆皮纤维性能的影响

研究了棉秆皮纤维在碱处理以及双氧水处理过程中,氢氧化钠用量和双氧水用量对其长度、细度、可挠度、残胶率、断裂强度和断裂伸长率的影响。由于纤维的长度、细度、可挠度、残胶率、断裂强度、断裂伸长率均会影响纤维的可纺性能,又因棉秆皮纤维属于工艺长纤维,故纤维的长度可作为次要考虑因素,综合考虑其他影响可纺性能的因素得出,棉秆皮纤维单独碱处理时,氢氧化钠的用量取60～80 g/L为宜;双氧水对棉秆皮纤维的脱胶性能没有明显的影响,其用量为15～20 mL/L时,处理后的棉秆皮纤维性能最好。

硫酸溶液处理对棉秆皮纤维性能的影响

采用棉秆皮上部与根部在碱脱胶前经硫酸溶液浸泡一定时间,研究脱胶前硫酸预处理对棉秆皮纤维长度、细度、可挠度、残胶率等的影响.实验结果表明,棉秆皮纤维在脱胶前经硫酸溶液处理可降低棉秆皮纤维的残胶率,减小纤维的细度,提高纤维的可挠度,且纤维的断裂强度、断裂伸长率无明显变化.综合考虑各项指标,硫酸溶液的浓度取30～50mL/L为宜.

碱处理对棉秆皮纤维木质素的影响

棉秆皮纤维中的木质素影响纤维的柔软性。采用正交实验分析碱性处理条件对棉秆皮纤维木质素的影响。实验结果表明:H2O2浓度对棉秆皮纤维的木质素影响最大,且对木质素含量的影响最显著。在NaOH质量浓度8 g/L,温度80℃,时间45min,H2O2质量浓度7 g/L条件下,棉秆皮纤维中木质素含量较少。

不同碱煮处理对棉秆皮纤维结构形态的影响

借助于JSM-5800电子扫描显微镜对棉秆皮纤维的外观形态结构、不同碱煮处理下的形态结构进行观察分析。棉秆皮纤维素纤维属工艺纤维,纤维表面不光滑,存在着沟槽。在碱处理过程中,单根工艺纤维的分裂出现不同时性,在一根工艺纤维上存在分叉现象。在高温长时间的碱处理中,棉秆皮纤维发生脆性断裂,但是纤维外观结构形态不变化。

长绒棉/棉秆皮纤维混纺纱的纺纱工艺及性能探讨

探讨了长绒棉棉秆皮纤维/混纺纱的纺纱工艺。针对棉秆皮纤维细度粗及刚性大的特点,介绍了混纺纱的纺纱工艺流程及各工序采取的工艺措施。结果显示,选择精梳长绒棉并辅以一定比例的棉秆皮纤维混纺对纺纱有利。

棉秆皮纤维增强石膏复合材料的性能研究

以棉秆皮纤维增强石膏制成棉秆皮纤维增强石膏复合材料,通过测试棉秆皮纤维增强石膏材料的力学性能,确定了棉秆皮纤维的掺加工艺、最佳长度和掺量;在棉秆皮纤维最佳掺加工艺、最佳长度的条件下,研究了纤维掺量对棉秆皮纤维增强石膏复合材料基本性能的影响。

碱改性对棉秆皮纤维性能影响

通过改变碱浓度对棉秆皮纤维进行改性处理,对碱处理前后棉秆皮纤维的长度、细度、可挠度、断裂强力及断裂伸长等性能进行测试.实验得到,随着碱浓度的提高,纤维的强度、长度、细度减小,纤维的可挠度增加.

棉秆皮纤维漂白工艺对其性能的影响

文中以棉秆皮纤维为研究对象,针对其脱胶处理后具有的天然色泽问题,选用保险粉为漂白试剂,通过单因素实验法,讨论了保险粉用量、pH值、漂白温度和时间分别对纤维白度、细度、断裂强度、失重率的影响,确定了较佳的漂白工艺为:保险粉用量12 g/L、pH值为9、漂白温度50℃、漂白时间65 min。采用该工艺漂白后,棉秆皮纤维白度提高了10%左右,细度明显减小,断裂强度有所下降但影响较小,说明保险粉对棉秆皮纤维漂白的同时达到了二次脱胶的作用。

蒸汽闪爆与碱处理结合法制备棉秆皮纤维

在当前绿色环保的大环境下,为了更环保、有效地利用废弃农作物秸秆资源,采用蒸汽闪爆和低浓度的碱处理相结合的方法制备棉秆皮纤维,并与仅采用碱处理制备的棉秆皮纤维进行比较。采用纤维成分分析,FT-IR、XRD、SEM及拉伸性能测试等方法研究了2种制备方法对棉杆皮纤维的成分、结晶结构、表面形态,断裂强度的影响。结果表明:蒸汽闪爆和碱处理结合制备的棉秆皮纤维的性能较好,棉秆皮纤维的纤维素含量增加,其长度为53.4mm,细度值为29dtex,断裂强度为2.56cN/dtex。