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。

棉秆的应用研究进展

文章介绍了我国的棉秆资源、棉秆的性能,以及在造纸、制板、建筑、农牧业、新能源、制炭、化工医药、制取棉秆皮等方面的应用现状,并预测了未来的发展前景。

棉棉秆皮混纺纱性能的聚类分析

探讨棉棉秆皮混纺纱生产工艺以及运用聚类分析法优选工艺的途径。针对棉秆皮纤维较粗、较硬、较脆,抱合力差的特点,通过预处理提高其可纺性,并在各工序采取相应的工艺技术措施,用不同工艺纺制出12种混纺转杯纱。运用聚类分析法对混纺纱性能进行分析,将所纺12种纱线聚类为4类,通过对4类纱线性能的分析比较,优选出工业化生产中宜采用的较优工艺参数为棉/棉秆皮混纺比80/20,纺纱细度70 tex,捻系数600。指出:采用聚类分析法优选纺纱工艺参数可为工业化生产提供参考。

脱硫石膏-棉花秸秆纤维复合墙体材料制备及性能

以棉花秸秆纤维作为脱硫石膏的增强材料,研究不同棉花秸秆纤维掺量、碱处理浓度对脱硫石膏-棉花秸秆纤维复合墙体材料物理力学性能及保温性能的影响。结果表明,棉花秸秆纤维掺量3%的试样强度较高,抗折和抗压强度分别较空白样提高35.2%和7.0%。棉花秸秆纤维经碱溶液处理后,与脱硫石膏之间胶结能力增强,有利于提高脱硫石膏-棉花秸秆纤维复合墙体材料的物理力学性能,采用8%碱溶液处理的试样抗折和抗压强度分别可增至9.0、16.6 MPa。掺加棉花秸秆纤维能够增加脱硫石膏基复合墙体材料孔隙率,导热系数最低可降至0.105 W(/m.K),保温性能得到提高。

搓丝处理后棉秆纤维束的形态特征及力学性能

采用光学显微镜对经过搓丝工艺处理的棉秆皮部、木质部纤维束的形态特征进行观测分析,并对其力学性能采用纤维拉伸仪进行测定。研究结果表明:棉秆皮部纤维束长度为25.12 mm,宽度为201.9μm,长宽比为158.78,横截面面积均值为42 119.69μm2;棉秆木质部纤维束长度为13.57 mm,宽度为253.36μm,长宽比为76.88,横截面面积为69 249.16μm2。棉秆木质部纤维束的长度和长宽比均小于皮部,而宽度和横截面面积大于皮部。棉秆皮部纤维束抗拉强度为60.73 MPa,弹性模量为2.17 GPa,断裂伸长率为4.3;棉秆木质部纤维束拉伸强度为42.58 MPa,弹性模量为1.33 GPa,断裂伸长率为3.11,皮部纤维束的拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率均大于木质部,柔韧性较好。棉秆皮部及木质部纤维束的力学性能低于其他植物,棉秆皮部纤维束的力学性能远低于皮部纤维细胞的力学性能。

韧皮纤维的开发利用现状

总结韧皮纤维的开发利用现状。韧皮纤维主要由纤维素、半纤维素、果胶、木质素、水溶物等物质组成。介绍了麻类纤维、新型韧皮纤维的脱胶工艺、工艺条件,分析了制取的韧皮纤维素纤维的形态、结构及其性能以及制取的韧皮纤维素纤维的应用前景。认为:应加强麻类韧皮纤维在复合材料领域应用研究,加强棉秆皮纤维、芙蓉纤维、甘蔗皮纤维等新型韧皮纤维在纺织领域的应用研究。

棉秸秆提取天然纤维素纤维的工艺及其纤维形态结构

通过对棉秸秆皮外观观察以及定量测定各段棉秆皮成分含量,确定分3段对棉秸秆脱胶提取纤维素纤维。采用一煮法工艺,通过正交试验,以提取纤维的线密度、拉伸断裂强度、残胶率、纤维可挠度为评价指标,运用模糊正交法综合评价不同段棉秸秆提取天然纤维素工艺,得到棉秆脱胶一煮法优化工艺参数。第1段为:NaOH浓度0.875 mol/L,温度100℃,时间2.5 h,双氧水浓度0.106 0 mol/L;第2段为:NaOH浓度0.75 mol/L,温度100℃,时间2.0 h,双氧水浓度0.106 0 mol/L;第3段为:NaOH浓度0.75 mol/L,温度90℃,时间2.5 h,双氧水浓度0.084 8 mol/L。通过扫描电镜观察各段提取纤维素纤维的外观形态,认为所提取的天然纤维素纤维属工艺纤维,纤维表面不光滑,且纤维表观粗细不均匀。

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。

可降解棉秆纤维地膜纸的制备与研究

以棉秆纤维混合一部分废旧棉纤维为原料,通过添加化学助剂,制备了一种可降解本色不透明棉秆纤维地膜纸,其功能与黑色塑料地膜相同,相对白色透明地膜具有更好的保温除草作用。对棉秆纤维地膜纸进行物理指标测试,其抗张强度指数为29.43N·m^2·g^(-1)、撕裂指数为77.26 mN·m^2·g^(-1)、湿强度为32%。对其降解性测试,在土壤填埋75天后,其降解性残余量为64%,且在土壤中降解分散成细小块状。通过实验研究,制备的地膜纸是可完全生物降解的环保型地膜。

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。

棉秆中密度纤维板工艺技术的研究

探讨以棉秆为原料生产中密度纤维板的主要生产工艺参数。试验结果表明,在板材密度0.7 g/cm3、施胶量12%、防水剂1.5%、热压温度180℃、热压时间15 s/mm的最佳工艺条件下,棉秆中密度纤维板的各项力学性能均超过国家标准要求,但24 h吸水厚度膨胀率未达标,可能与棉秆原料自身特点有关。

棉秆单根皮部纤维的形态及性能研究

为在不同领域更好地利用棉秆皮部纤维,采用纤维长度分析仪、纤维拉伸仪、激光共聚焦显微镜、X射线衍射仪对棉秆单根皮部纤维进行纤维形态、力学强度、横截面积和结晶度的研究。结果表明:棉秆单根皮部纤维的平均长度为(1484.43±753.78)μm,宽度为(18.90±6.61)μm,长宽比为65.75。棉秆单根皮部纤维实心或中空非常小,呈菱形或圆形。棉秆单根皮部纤维的应力--应变曲线线性度非常好,未见明显的屈服阶段。棉秆单根皮部纤维的弹性模量为13.66MPa,断裂伸长率为6.32%,柔韧性很好。棉秆单根皮部纤维的结晶度为21.66%,具有较大的吸湿性和化学吸附能力。

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。

棉秆纤维素氨基甲酸酯的合成

以棉秆和尿素为原料在离子液体中一步合成纤维素氨基甲酸酯的方法,探讨了氢氧化钠溶液浓度、活化时间、老成时间、尿素溶液浓度、尿素溶液浸泡时间、反应温度及酯化反应时间7种影响因素,通过正交试验确定其最优合成条件是:活化时间为7 h,反应温度为150℃,酯化反应时间为3.5 h,且最优条件下可使酯化产物的含氮量稳定在8%左右。产物红外光谱及凯氏定氮分析表明尿素与纤维素完成了酯化反应。

均匀设计在棉秆皮纤维化学脱胶中的应用

依据GB 5889-86对棉秆皮的化学成分进行了测定,采用均匀试验设计方法对棉秆皮的化学脱胶工艺进行了分析研究,通过对试验结果进行多元线性回归分析,得出化学脱胶最优工艺参数:NaOH浓度13 g/L,煮炼时间76 min,多聚磷酸钠用量3%,Na2SO3用量2%.

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。

棉秆皮剥取方法对棉秆皮纤维性能的影响:

提取棉秆皮纤维用做纺织原料是棉秆皮利用途径之一,但棉秆皮剥取方式要快速便捷,同时不能过于损伤纤维.设计不同的棉秆皮剥取方式,测试各方式所剥取的棉杆皮的剥净度、剥取长度、棉秆皮束纤维的断裂强力等,进行初步判断不同剥皮方法的优劣.通过进一步测试不同剥取方式的棉秆皮在脱胶后其工艺纤维的断裂强力、细度、残胶率等性能,研究可行的棉秆皮剥取方法.

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。

植物纤维增强型EPS陶粒混凝土配合比设计

为改善陶粒混凝土和易性差、脆性大等缺点,采用正交试验设计方法,考虑棉花秸秆纤维、EPS、水泥及砂率在三水平的影响下,配制植物纤维增强型EPS陶粒混凝土试块。对试块的抗压及劈裂抗拉强度进行极差和方差分析,确定满足一定考察指标的材料最优组合。结果表明:EPS颗粒掺量是影响试块抗压强度的最显著因素;棉花秸秆纤维能显著提高陶粒混凝土试块的抗劈拉强度,延缓混凝土开裂。最终确定水泥掺量40%、EPS颗粒掺量0.45%、棉花秸秆纤维掺量1.0%、砂率2.5%时抗压强度在8.0MPa^10.0 MPa范围内为各种因素的最优组合。