苎麻的脱胶曹林波.docx

1、苎麻的脱胶曹林波 纺织加工化学课程设计课程设计题目： 苎麻的初加工 姓 名： 曹林波 班 级： 纺织工程0902班 学 号： 10 指 导 老 师： 蒋国华 周衡书 王坤 刘超 日 期： 2012 年 1 月 目 录一：任务书 (1)二：前 言(2)三：设计原理(5)四：实验(11)五：结论(14)六：参考文献(16)七：致谢(18)八：附件(20)一：任务书(一)目的通过该课程设计周培养学生查阅资料，综合运用所学的纺织加工化学等专业课程知识和进行设计、试验、撰写设计说明书等的能力。(二)课程设计简介及基本要求课程设计是纺织加工化学教学中极为重要的一个环节，本课程设计拟设1周的时间。为培养和提

2、高学生查阅资料，独立、设计、计算和安排试验以及动手操作的能力，要求在老师指导下由学生独立完成。由学生自拟题目，对纺织加工化学中的问题独立完成设计并实验，撰写设计说明书。课程设计要求：1. 做好设计前预习，巩固和加深纺织加工化学基本理论知识，能综合运用所学知识解决纺织加工化学问题。2. 能通过查阅资料，对比分析，根据设计要求进行方案设计，并具有创新性。3. 能通过查阅仪器使用说明书和有关资料，正确的使用仪器设备并了解设备使用、测试原理。4. 复习和巩固化学实验的知识，能独立正确地完成试剂的配置、用具的洗涤、具体操作等等。5. 实验过程中认真观察每一个现象并记录，实验结果记录具有科学性，准确性。及

3、时修改自己的设计方案。6. 撰写设计说明书要翔实真实地记载设计、实验结果，并加以分析讨论，得出有说服力的结论。(三)课程设计目的要求 纺织加工化学是纺织工程专业的主干课程之一，需要通过一定的课程设计在纺织化学加工中综合应用基本的化学实验技能。通过课程设计及实验是学生巩固和加深纺织加工化学的理论知识，加强学生独立分析问题和解决问题得能力、综合设计能力及创新能力。培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的设计、实验习惯，为今后工作大需按良好的基础。(四)课程设计的基本内容1.麻纤维的化学脱胶设计化学处理工艺、物理化学处理工艺及其碱处理工艺设计。二、前 言麻类纺织是21世纪最具发展潜质的功能性纺织

4、“绿色产品”之一。它以其天然的本质和独特的功能，在“返镤归真、舒适健康”的潮流中一直备受青睐。我国是世界上麻类资源最丰富的国家，北有亚麻、南有剑麻、东有大麻、西有罗布麻、中有苎麻、世界上一些主要的麻类作物我国都有种植。其中苎麻、大麻和罗布麻无论在品种还是在质量和数量上，都占有明显的优势。苎麻是我国国宝，我国的苎麻产量约占全世界苎麻产量的90%以上，在国际上称为“中国草”。应用现代生物工程技术进行苎麻生物脱胶是可持续发展的必然趋势，既能减轻环境污染，降低生产成本，又能改善精干麻品质，提高纤维适纺性能。而苎麻脱胶是苎麻纺织品生产加工过程中的关键环节。目前脱胶方法有酶脱胶和化学脱胶，酶脱胶工艺对比传

5、统的苎麻化学脱胶来说，有许多优点，如不需要大量的化工原料，耗能少，成本低，安全，无公害等。麻类作物韧皮中除含有纤维素外，还含有一些胶杂质，包括果胶物质、半纤维素和木质素等成分。韧皮组织中的纤维处于胶质的包围之中，胶质将各单纤维粘结成片状。不能直接用来纺纱。此外，在植物生长过程中，由于风灾和病虫害的侵袭而形成的风斑、虫斑等疵点，以及由于收获、剥制等操作不良而使一些麻壳、皮屑留在原麻中，同样不利于纺织加工。所以梳纺工程前必须进行脱胶工程处理，脱去原麻中的胶质，制取出其中的苎麻纤维。麻纤维的脱胶过程严格说就是精致纤维素的过程。脱胶过程的组织和工艺参数的选择必须注意掌握两点原则，脱去原麻中的胶质，使制

6、取出的纤维满足纺纱工程和产品质量的要求，为其一，其二是对纤维的损伤要尽量少。因此，麻纤维的化学脱胶工艺过程不能采用以无机酸为主的工艺，也不能采用以氧化剂为主的工艺，只能采用以碱液煮炼为中心的工艺过程。麻纤维的化学脱胶过程基于此理组织的。概括地说，就是利用原麻中的纤维素和胶杂质成分对碱、无机酸和氧化剂作用的稳定性的不同，在不损伤纤维原有机械性质的原则下，去除其中的胶质成分，而保留或制取纤维素的化学加工过程为了弥补化学药剂作用的不足，在脱胶工艺中还必须辅以一定的机械物理的、化学的和物理化学的作用。为提高碱液的煮炼效果，提高脱胶麻的质量，在碱液煮炼前后分别加以预处理和后处理两大工艺过程。因此，麻纤维

7、的化学脱胶工艺从大的方面来说包括三个主要工艺过程，即预处理工艺、碱液煮炼工艺和后处理工艺。麻纤维是韧皮纤维、叶纤维和果壳纤维的总称。我们国家纺织工业中所加工的麻纤维主要是韧皮纤维。即取自于韧皮植物韧皮部的纤维，如苎麻、亚麻、大麻、黄麻等。根据韧皮植物茎的结构特点（如图），要制取纤维首先必须分离出韧皮部。各种麻植物茎各部分的生长情况不同，制取韧皮部的方法也不同。如苎麻，麻茎较粗且木质部和保护组织都很发达，因此必须要经过剥皮（麻皮与木质部的分离过程）与刮青（青皮与韧皮部的分离过程）才能制取韧皮部。其它麻也必须根据其茎的结构特点进行初步加工。麻类作物韧皮中除含有纤维素外，还含有一些胶杂质，包括果胶物

8、质、半纤维素和木质素等成分。麻纤维的脱胶过程严格说就是精制纤维素的过程。脱胶过程的组织和工艺参数的选择必须注意掌握两点原则：其一，脱去原麻中的胶质，使制取出的纤维满足纺纱工程和产品质量的要求；其二，对纤维的损伤要尽量少。麻纤维的化学脱胶工艺包括三个主要工艺过程，即预处理工艺、碱液煮练工艺和后处理工艺，主要包含三种处理工艺：化学处理工艺，主要是碱液煮练，预处理工艺中的浸酸，后处理中的酸洗、漂白和精练等工艺；物理化学处理工艺，主要是给油工序，其目的就是使脱胶麻纤维松散、柔软，改善纤维的表面状态及机械物理性能；碱处理工艺。三、设计原理方案一：超声波在麻类脱胶工艺的研究摘要： 介绍了超声波技术。探讨了

9、超声波在大麻脱胶预处理中的应用，结果表明：采用超声波进行预处理，其时间短，对纤维损伤和环境污染极小。关键词：超声波；大麻；脱胶预处理；残胶率一定频率的超声波在一定温度的水中将产生特有的“空化效应”。因为当水溶液中有超声波传播时，水溶液要做压缩与稀疏的周期振动。当超声波在稀疏阶段通过液体时，拉伸力的作用会将大量液体撕裂，并形成大量极其微小的气泡，即空化泡。这些空化泡在破裂瞬间，对浸在温水中的大麻表面形成强大的冲击和破坏，可以去除大麻纤维表面上的各种胶杂质，且去除效率非常高。超声波脱胶是一种“爆炸型”的剥离过程。它首先使外包胶质层产生大量的裂缝，然后在空化泡进一步连续作用下，形成胶质小团，并使之成

10、团剥落而进人水中，然后借助超声波空化泡膨胀及破裂时产生的巨大压力和拉伸力来粉碎和冲击剥落的胶质团，使之被超声波粉碎成极小的胶质粒，甚至将其分解。1 实验材料、仪器和主要工艺11 材料(1)苎麻：湖南沅江原苎麻 (2)药品：NaOH，Na2SiO3， H2SO4等12 仪器除用于麻的化学脱胶的常规实验设备与仪器外，还配用超声波发生器，超声波频率选为25kHz-30kHz。超声波功率为200W。13 主要工艺工艺路线为：原麻试样准备-超声波预处理-水洗-煮练-水洗-酸洗-水洗-脱水-抖麻-烘干-精干麻方案二：苎麻碱氧一浴法脱胶工艺优化研究 摘要： 用氢氧化钠浸泡苎麻代替传统的酸处理工序，采用二次旋

11、转回归设计方法对碱量、助剂量和双氧水量与残胶率、纤维白度和断裂强度之间的关系进行探讨，经实验得到最优工艺参数：碱液浓度，助剂浓度，双氧水浓度的值。关键词： 脱胶；断裂强度；白度；苎麻 脱胶是苎麻纺织行业中最基础而又关键的环节，它的好坏直接影响到纺纱工艺能否顺利进行及纺织品的质地与品质。作者使用氢氧化钠浸泡苎麻代替酸处理，采用碱氧一浴法代替目前工厂常用的两次烧碱煮练和氧漂三道工序，通过实验研究不同的碱量、助剂量和双氧水量与残胶率、纤维白度和断裂强度之间的关系，并对此工艺参数进行最优化处理，探讨苎麻脱胶短流程工艺的可能性。1 实验材料、仪器和主要工艺11 材料(1)苎麻：湖南沅江原苎麻 (2)药品

12、：氢氧化钠、双氧水、助剂(自配)12 仪器水浴锅；功率可调电炉；XD一1型纤维细度仪；XQ一1型纤维强伸度仪；Dataco|or电脑测配色仪13 主要工艺(1)用氢氧化钠浸泡苎麻：浴比1：3O，温度8O ，时间30 min，氢氧化钠用量2 gL。(2)碱脱胶和漂白：浴比1：3O，时间70 min，温度100 ，助剂量、氢氧化钠量、过氧化氢量根据实验设计方案确定。2 实验设计为研究精干麻残胶率、白度和断裂强度随碱煮练工艺参数改变而变化的规律，采用了二次通用旋转实验设计。因为氢氧化钠量、助剂量和双氧水量对残胶率和白度影响较大，因此选取以上3个参数作为实验因子，采用三因子二次旋转组合设计进行实验安排

13、，其因子编码水平见表13 数据处理实验时，按照三因子二次旋转通用组合设计的结构矩阵方案安排实验，每次实验重复5次，获得原始实验数据。采用Matlab70编程处理原始数据。方案三：苎麻氧化脱胶的研究 摘要：讨论了双氧水浓度、烧碱浓度、煮练温度和煮练时间等工艺参数对苎庥脱胶效果的影响，通过正交试验确定最佳工艺条件：双氧水8、烧碱35、温度85、时间135min。试验结果表明，氧化脱胶法的精干麻强度比传统工艺稍低，并丝率和传统工艺相近，细度、制成率、白度均明显高于传统工艺，更重要的是，煮液的污染程度明显低于传统工艺。关键词:苎麻；氧化脱胶法；漂白；断裂强度 苎麻氧化脱胶法，是利用氧化的方法把苎麻纤维

14、中半纤维素，果胶，木质素的大分子切断，降解成小分子。双氧水在酸性介质中很稳定，分解速率非常低，而在碱性介质中可以被活化，因此需要加入适量的氢氧化钠，为双氧水提供一个碱性环境。苎麻氧化脱胶的优点是精干麻制成率提高，脱胶的同时完成漂白工艺，流程简单，时间缩短，能耗大大减少，而且药品的用量比脱胶、漂白二步法要少，相应的排污量也减少，有利于环境保护。实验中采用最优餐食，即双氧水(分析纯，有效浓度3O)用量为8 ，NaOH(分析纯)用量为3.5 ，煮练温度为85，煮练时间为135min。1 试验材料、药品 原料：湖南沅江苎麻（由实验室提供）。化学药品：30双氧水，烧碱，硅酸钠，亚硫酸钠，三聚磷酸钠，渗透

15、剂JFC，菜油。12 仪器及测试方法仪器：AL204电子天平，HH-4数显电热恒温水浴锅，用DWD一20万能材料试验机，XQ-1纤维强伸度仪，YG747通风式快速八篮恒温烘箱，CV-2纤维细度仪，烧杯，玻璃棒。工艺流程：苎麻氧化煮练水洗给油脱油、脱水烘干。方案四：苎麻生物酶脱胶摘要：根据苎麻成份、结构和纤维材料性能要求，筛选特定的酶制荆，对苎麻胶质的生物酶催化作用机理、脱胶流程相关影响因素等进行系统研究；本文从理论上阐明了胶质结构在物理、生物和化学能量场联合作用下的溶胀、解构、解体和改性变化过程厦作用机制，并优化了脱胶工艺参数，为产业化生产应用提供技术依据。关键词：苎麻；酶；作用机理；能量场；

16、脱胶；生产技术苎麻韧皮结构中含有果胶、半纤维素、木质素等胶质成份，与纤维索一起共同构成植物细胞壁，苎麻脱胶就是通过物理、化学、生物和机械等不同方法有效去除这些胶质成份，从而精制生产出性能良好的纤维素纤维，用于后道的纺织加工。酶生化脱胶旨在根据苎麻成份、结构及纤维材料性能要求，筛选特定的酶制剂，对苎麻胶质结构进行溶胀、解构、解体和改性处理，通过生化脱胶作用机理理论和应用技术的系统研究，为产业化生产奠定良好基础。生物脱胶工程技术顺应了人与自然和谐发展的时代潮流，其加工技术相对化学方法温和，能耗低，污染物易处理，是脱胶技术的先进发展方向。1 试验材料、药品11 材料苎麻原麻、果胶酶(天津利华酶制齐l

17、J 。)，煮练酶SKD305(丹麦诺维信)，其它复合酶制剂等12 仪器设备电热恒温水浴箱，烘箱，分析天平等13主要工艺流程原麻-预处理-冲洗-酶处理-后处理，(漂酸洗)-脱水-给油-烘干14 主要工艺处方(1)预处理：复合精练剂(gL )0580 ,浴比1：12, 温度95-100。C ，时间3045分钟(2)酶处理：酶制剂(gL) 1-5， 温度(4560 )，时间(18h)(3)后处理NaOH (gL) 28, 浴比1：l2 ,时间(h) 12, 温度()100复合精练剂(gL) l315 质量检测: 按FZT31001-1998苎麻精于麻标准测试。方案五：苎麻生物-化学联合脱胶工艺的研究

18、摘要：对微生物一化学联合脱胶方法进行了初步探讨。在脱胶工艺中。预处理时利用了高温高压预处理、微生物脱胶时微生物采用混合茵种 通过对脱胶后纤维性质的比较，说明了微生物化学联合脱胶方法的可行性。关键词：苎麻；微生物一化学；脱胶1 试验材料、药品1. 1 实验原料实验中所采用的苎麻取自湖南沅江原苎麻。12 混合菌种混合菌种是从沤麻水中选育出的，且能以苎麻为唯一的碳源和能量。1 .3 微生物脱胶将苎麻原茎剪成5厘米长，称重50 g，放入500 mL三角烧瓶中，灭菌后直接接混合菌种lO ，放在摇床中，在35 ，pH7的条件下培养36 h，然后取出苎麻茎水洗、阴干。14 化学脱胶及工艺条件将苎麻原茎剪成5

19、 厘米长，称重50 g。先高温高压预处理，水洗后碱煮。工艺条件：氢氧化钠7 %（原麻重)，硅酸钠3 %，多聚磷酸钠1% ，亚硫酸钠2 %；常压下沸煮时间31 h；浴比1：12。碱煮后取出苎麻茎用热水、冷水交替洗，洗后取出苎麻茎浸在15 gL硫酸溶液内(浴比1：10)3分钟，再用热水、冷水交替洗。直至不含氢氧化钠。最后阴干。1. 5 微生物一化学联合脱胶微生物脱胶后取出水洗，然后用化学方法处理。16 残胶率测定按GBT5889 86苎麻化学成分定量分析法中精干麻、无油精干麻及水麻残胶率分析方法进行。17 单纤维强力测定:利用XQ-1纤维强度仪测定18 纤维细度测定:采用中断切断称重方案六：传统苎

20、麻脱胶方法 1二煮一漂法 1. 工艺过程：原麻拆包、拣麻、扎把浸酸水洗装笼（或装笼浸酸水洗）一次碱液煮练热水洗二次碱液煮练打纤漂白酸洗水洗脱水给油脱水抖松烘干-精干麻预处理工艺过程：一次碱液煮练之前的工艺。碱液煮练工艺过程：一次碱液煮练到二次碱液煮练的工序。后处理工艺过程：二次碱液煮练之后的工序。2. 预处理工艺的主要工序之一：浸酸浸酸工艺参数：H2 SO4=1.52.0g/L，温度50，时间：13h 浴比：1：15左右3. 碱液煮练的主要工艺参数和工艺条件氢氧化钠用量：NaOH=10g/L煮练温度:123煮练压力：147kPa煮练时间：3h煮练的助剂：无机、有机助剂或表面活性剂，如Na2 S

21、O3，Na2SiO3煮练的浴比：1：20煮练用水质：清澈透明，内含有机物质和无机盐量要少，水质宜软4. 后处理工艺漂白a. 常用漂剂：NaOCl (次氯酸钠)，Ca(OCl) 2（漂白粉）b.影响漂白作用的因素： 溶液的pH值试 剂不 宜较 好次氯酸盐7911双氧水（H 2O 2）碱性（7）酸性高锰酸钾（KMnO4）11.29.0亚氯酸钠（NaClO 2）33.53.8 漂剂有效成分的浓度:有效氯浓度：0.51.5g/L处理时间：2.5min 处理温度：常温 酸洗 H2 SO4=1.01.5g/L,温度：常温, 时间：23min, 浴比：1：20 给油. 油剂用量：22.5. 给油温度：50.

22、给油时间：2min. Ph8 2.二煮一练法 工艺过程：原麻拆包、拣麻、扎把浸酸水洗装笼（或装笼浸酸水洗）一次碱液煮练热,冷水洗二次碱液煮练水洗打纤酸洗水洗脱水精练水洗脱水抖松给油脱水抖松干烘-精干麻 其工艺过程与工艺参数与二煮一漂法类似。四、实验经多方考虑及比较，虽然方案一新颖，其时间短，对纤维损伤和环境污染极小，但因实验室条件有限不能提供相应器材，所以是实施性有一定的难度；实验二虽然时间短，但操作起来有一定的难度，故不能作为理想方案；实验四和实验五因考虑酶及微生物的制作和配备困难，所以也难作为理想的方案；方案五为传统的方案，不仅污染大而且时间较长，操作起来耗时耗力；方案三为氧化脱胶，不仅污

23、染小，工序短所用时间少，而且有一定创新，且试剂为常用试剂，比较方便，所以最后选用方案三实验参数：原麻：4.588克浸酸：浴比1：15浓硫酸0.140 水68.68 温度小于60度 时间1小时碱煮：浴比1：15氢氧化钠8.2584 水60.5616 常压，温度100左右， 第二次碱煮是加入0.13764三聚磷酸钠 时间一个半小时漂白：1：50双氧水1.5676 水227.8324 常温或30度，2.5分钟酸洗：1：15浓硫酸0.1053 水 68.7147 常温 二到三分钟1. 实验材料 原料：湖南沅江苎麻（由实验室提供）。麻纤维的化学成分与纺织加工关系十分密切。一般在麻纤维化学脱胶过程中希望纤

24、维素伴生物中果胶、半纤维素的含量越低越好。因为果胶物质中的果胶酸钙、镁盐、半纤维素中的葡萄甘露聚糖等对碱都有较高的稳定性。木质素含量少的纤维光泽好，柔软并富有弹性，可纺性和印染的着色性能均好。在纤维脱胶过程中虽然也希望尽量脱除木质素，但由于木质素在植物细胞壁中起着支撑和粘结纤维素的作用，客观上不可能全部脱除，否则易使工艺纤维解体，从而降低纤维可纺织性能。麻纤维脱胶、变性等深加工过程中，脂蜡质和水溶物的影响不大，但灰分含量的多少会对纤维深加工构成影响。经网上相关资料沅江苎麻纤维化学成分见下表成 分纤维素半纤维素木质素果胶脂蜡质灰分水溶物比 例61311843533816147087442五、结论

25、制得的精干麻，色泽及脱胶比较均匀，纤维较柔软，硬块，硬条，夹生，红根较少。斑疵，杂质，碎麻也较少，判断为二级。再根据断裂强度及单纤维细度等技术指标进一步评等评级。色泽虽然较其它组暗淡，但并不是漂白效果越好精干麻就越好，过分的漂白会损伤纤维结构，降低断裂强力。六、参考文献：1 庚 晋，我国麻纺业发展现状及建议,天津纺织科技,2007年第3期.2 蒋少军, 吴红玲, 闵江, 王学海,洗毛方法的优化研究, 西安工程科技学院学报,第16 卷第3 期(总63 期) 2002 年9 月3韦炬明, 万评. 洗毛工艺与洗毛废水处理的关系J . 毛纺科技, 1987, (1) : 51257.4 董凤春,潘志娟

26、,贾永堂,栗蚕茧的解舒与栗蚕丝的脱胶,辽东学院,苏州大学,东华大学5 郑皆德，刘让同，李玉玲，苎麻酶法脱胶新工艺的应用研究J6 钟安华生物脱胶苎麻纤维性能研究J中国麻业，2006，287 姚智兰, 易家善, 孙维丽. 羊毛洗涤剂的研究J . 毛纺科技, 1985, (3) : 5213.8 邵宽纺织加工化学M北京：中国纺织出版社，19969 杨涛,郁崇文,苎麻氧化脱胶的研究,东华大学.上海,广西纺织科技,2007年第36卷第4期10 吴济南,党景柏,潘峰. 8#非离子洗剂洗毛工艺试验分析J.毛纺科技,1987,2.11 杜兆芳，曹建飞，张强, 苎麻复配生物酶脱胶工艺的研究, 安徽农业大学.12

27、 顾名淦，汪家骏麻纤维开发利用M北京：纺织工业出版社1993：6813 田立朋，田慧敏，楚艳艳，汪 青, 苎麻碱氧一浴法脱胶工艺优化研究, 中原工学院 14 朱良均蚕丝蛋白的技能和应用叫丝绸，1996(6)：5115 曲丽君大麻碱氧一浴一步法短流程脱胶漂白工艺参数的优化fJ东华大学学报，2005，(12)：9O一93七、致谢一周的纺织加工化学课程设计结束了，但我们的收获很大。这次加工化学课程让我们将书本上学到的理论知识用于实践中，使我们对苎麻化学加工有了进一步的感性认识，提高了我们的动手能力，同时也加强了团队的合作精神。在这次实验需要团队的密切配合，同时实验操作也存在一定危险性，但我们丝毫的退

28、缩和放松，直至实验顺利的完成。做这次实验，感觉有点仓促，所以以后做实验我们还需准备得更充分，同时在实验操作时应像这次一样，合理分配时间，这样才能提高效率，缩短实验时间。这次课程设计这所以能够成功，首先就要感谢蒋国华、周衡书、王坤、刘超四位老师。感谢老师不辞辛劳地为我们做各种实验准备工作；感谢四位老师在实验过程中对我们谆谆的教导，他们悉心地引导我们，教导我们，好让我们在实验过程中忙而不乱，使实验能够尽量顺利地进行下去。另外，我们组的成员十分团结，一直在实验室共同努力。他们每一个动作，每次操作都直接关系到实验的成败。所以我要感谢每一个成员，没有他们的努力就没有这次实验的成功。八、附件指导老师评语 指导教师：年 月 日成绩评定：备注：