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1、一户 止 止 9L 工 e c h n o lo a y 超声波在罗布麻脱胶预处理中的应用 摘要:目 前常用化学脱胶工艺虽然可除去麻纤维中的绝大部分胶质， 但脱胶时间 长、 耗能多、 成本高， 且污染环境。 本实验采用超声波技术对罗布麻进行预处理， 并与预水处理和预酸处理的脱胶效果进行了 比较。 指出超声波法在罗布麻预处理 产业化应用中将会有广阔前景。 关键词:罗布麻;脱胶;超声波;预处理;煮练 中图分类号: T S 1 2 3文献标识码: A 文章编号:1 0 0 3 一3 0 2 5 ( 2 0 0 5 ) 0 5一0 0 7 4一0 2 青岛大学纺织工程系杨英贤宁福军 青岛市房产工程公司
2、陈言芳 目 前常采用的化学脱胶工艺虽然可除去纤维中的绝大 部分胶质但脱胶时间较长， 耗能较多 成本高且污染 环境。 本文旨在寻找一种较为适合罗布麻的快速脱胶工艺， 以弥补化学脱胶中存在的不足。 当超声波作用于液体溶液时 液体介质要做压缩与稀 疏的周期振动 从而引起液体内部各点受到压力或拉伸力 作用 拉伸力的作用会将大量液体撕裂， 并形成大量微小 气泡. 即空化泡。当这些巨量空化泡破裂时， 能放出巨大 的能量可以产生高达几百个大气压的局部瞬间压力， 从 而形成冲击波 对浸在液体内部的固体物质表面形成强大 的冲击与破坏。 这就是高强度超声波特有的 “ 空化效应 。 当超声波频率达到一定程度时， 还
3、可以使大分子解聚。本 实验利用超声波的空化效应作用于罗布麻纤维的宏观与微 观结构.对罗布麻的超声波预处理效果进行了讨论。 ， 试验材料与试验方法 1 . 1 试验材料 新疆尉犁当年产罗布麻 ( 白麻) 根据兰麻国标 ( G B 5 8 8 9 一 8 6 )( 暂无罗布麻国标)进行罗布麻化学成分 定量分析， 并与竺麻进行比较， 结果见表l a 表1 罗布麻化学成分定量分析实测值% 罗布麻 兰 麻 纤维素 4 5 . 7 4 6 5 一 7 5 半纤维素 1 6 . 3 1 1 2 一 1 6 木质素 1 2 . 0 9 0 . 8一2 果胶质月 旨 蜡质 9 .0 6 3 一 60 2 一 1
4、 水溶物 1 5 . 2 2 6一 8 作者简介:杨英贤，女，1 9 8 0 年生，硕士在读，青岛， 2 6 6 0 7 1 从表1 可以看出. 罗布麻与竺麻的成分差异很大 其 纤维素含量较少， 半纤维素、 脂蜡质、 水溶物、 木质素和 果胶质的含量都要高于兰麻， 因此参照A4麻脱胶方法对罗 布麻制定脱胶方案是不科学的。 1 . 2 试验仪器与设备 D P C S B一 0 3 多频超声波发生器 ( 自制) 、 T G 3 2 8 A分 析天平 ( 上海第二天平仪器厂) 、 Y G O O 1 N电子单纤维强力 仪 ( 南通宏大实验仪器有限公司) 。 1 . 3 化学药剂 硫酸、氢氧化钠、硅酸
5、钠、三聚磷酸钠等。 1 . 4 脱胶工艺路线 试样准备一预处理一水洗一一煮一水洗一二煮一水洗 一打纤一酸洗一水洗一脱水一抖松一干燥一精干麻。 1 . 5 试验方法与步骤 1 .5 . 1预处理试验部分 1 # 方案: 按一定的工艺水浸原麻 水浸时间1 2 0 m i n , 温度为5 0 0 C 浴比1 : 2 0 0 2 # 方案: 按一定的工艺参数将原麻进行预酸处理 硫 酸质量浓度1 .7 g/ L ， 预酸处理时间1 2 0 m i n 温度为5 0 。 C 浴比1: 2 0 0 3 # 方案: 将一定量的原麻放入装有一定量清水的超声 波仪器中处理超声波频率为2 8 k H z 水温为5
6、 0 0C， 处 理时间为1 5 m i n ， 浴比1 : 2 0 0 1 . 5 .2碱煮试验部分 74纺织导报 Ch i n a T e x t i l e L e a d e r 2 0 0 5 N o . 5 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark - F i b e r T e c h n o lo a y 纤wt l - 考虑到罗布麻胶质含量过高碱煮负担较重的原因， 本 试验采用二煮法对罗布麻进行进一步脱胶。 为增强可比性， 经过预水处理、 预酸处理、
7、 超声波预处理后的罗布麻纤维 均用同样的碱煮脱胶方案。 碱煮试验参数为，1 ) 一煮: 氢氧化钠质量浓度l o g / L 硅酸钠用量2 % 三聚磷酸钠用量2 % 常压， 温度1 0 0 ， 浴比1 : 1 5 时间1 h a 2 ) 二煮: 氢氧化钠质量浓度1 0 g/ L 硅酸钠用量2 %， 三聚磷酸钠用量2 % 常压温 度1 0 0 0C 浴比1 : 1 5 ，时间2 .5 h o 3 )酸洗: 硫酸质量 浓度度1 g / L ，常温常压时间2 m i n . 浴比1 : 1 5 0 4 ) 水洗:先采用7 0 0C以上水洗再在自来水下搓洗喷洗。 为评价采用这3 种方案所制得的精干麻，
8、拟进行几种 指标的测定:1 ) 残胶率: 采用国家标准G B 5 8 8 9 一 8 6竺 麻化学成分分析方法进行取样及测定 2 ) 纤维线密度: 采 用中段切断称重法测定 3 ) 纤维断裂强度及断裂伸长率: 夹持长度为1 0 m m， 预加张力为3 0 0 m g . 2 试验结果与分析 经上述方案对罗布麻进行试验后 所得的精干麻各项 指标结果如表2 0 方案 表2 3 种脱胶方法所得预处理结果和精干麻品质指标对比 原麻总含 预处理后精干麻精干麻线 精干麻断裂强度精干麻断裂 胶率/ % 残胶率/ %残胶率/ %密度/ d t e x / ( c N d t e x - )伸长率/ % 4 .
9、 9 7 3 . 8 7 8 . 7 6 4 . 6 4 3 . 7 7 8 . 3 2 4 25 3 . 2 2 8 . 7 8 4 . 5 8 4. 1 3 较大碎片又继续被粉碎成极小颗粒， 在超声波作用下迅速 乳化和分散， 避免了重新吸附于罗布麻纤维表面。超声 波的能量足以打断罗布麻胶质中半纤维素和木质素很强的 化学键结合 使纤维和胶质的结合变松， 有利于碱煮过程 中碱液的均匀渗透和胶质的去除。 超声波的空化作用进 一步使罗布麻纤维细胞壁进行脱除. 并且使罗布麻纤维出 现分丝帚化， 分离出大量的细小纤维 使其外表面积增加 从而增大了与碱液的作用面积使其脱胶效果更为明显。 4 )脱胶后的残
10、胶率不同. 会对测定的纤维线密度有 影响。 残胶率越低， 则纤维的分散性越好， 多根纤维靠胶 质粘连在一起形成的大面积束越少， 从而得到的纤维线密 度越小。 5 )采用超声波预处理所得精干麻的各项指标均能够 达到纺纱要求， 且更符合罗布麻脱胶的目的 表明此脱胶 工艺路线是可行的。 3 结论与展望 1 )超声波预处理的罗布麻脱胶工艺比预酸处理的脱 胶工艺效果好 具有时间短胶质去除率高 纤维损伤小 ( 精干麻断裂强度较高) 等特点。 可以说先进行超声波预处 理再进行碱煮的脱胶工艺较为适合罗布麻。 2 )鉴于罗布麻中的胶质含量过高仍采用二次碱煮 的工艺路线， 这主要是考虑到碱煮过程的负担过重 一次
11、碱煮不能起到很好的效果。 3 ) 本试验只是罗布麻超声波脱胶的一个初步探索， 有 关超声波预处理的工艺参数 ( 如处理时间、 超声波处理功 率、频率、温度等)需要进一步研究和探讨。 4 )超声波在罗布麻脱胶预处理中的独特作用机理和 处理方式 使它在罗布麻脱胶中具有很大的发展潜力和产 业化前景主要表现在以下3 个方面:可采用流水线作 业 让原麻层通过超声波作用区 能够实现预处理工艺的 自动化和连续化。属于纯物理加工工艺没有任何化学 药品和试剂的添加， 在人们环保意识逐渐增强的今天， 这 种预处理方式具有很好的生态效益。 高能量的超声波可 加快预处理加工速度， 为工厂节省时间。 可以预见， 超声
12、波技术代替传统预处理工艺将会得到重视和推广。 国 区 旦 月拍钾 12内 注:每个方案各进行3 次平行重复试验，取平均值 从表2中可以看出: 1 ) 1 # 方案的预水浸对去除胶质有一定效果因为胶 质成分中有一部分水溶性物质 如可溶性半纤维素、 可溶 ,t 果酸等。 2 ) 2 # 方案经过稀酸溶液的预处理罗布麻胶质中的 果胶物质的长分子链会发生水解而断裂 而且半纤维素对 稀酸的作用也不稳定， 所以该预处理可以除去大部分的果 胶、 脂蜡质和半纤维素。 但纤维素纤维不耐酸， 在酸性条 件下易水解损伤 从表2 可以看出预酸处理所得精干麻的 断裂强度和断裂伸长率略偏低。 3 ) 3 # 方案的脱胶效
13、果要好于1 # 、 2 # 方案， 经碱煮处 理后的残胶率明显低于前两种方案， 尤其在处理时间上超 声波作用下罗布麻的脱胶速度比传统的脱胶法要快得多。 究其原因 主要有以下几点:超声波空化效应首先可使 胶质层产生大量裂缝，然后形成大量碎片并进入液体中。 参考文献 1 范百刚. 超声原理与 应用【 M . 南 京 : 江苏 科学 技术出 版社， 1 9 8 4 . 2 邵 宽. 纷织加工化学 M . 北京:中国纷织出版社，1 9 9 6 . 3 崔运花. 超声波技末在兰 麻纤维预处理中的应用 【 J 1 . 纷织学 报， 1 9 9 8 , 1 9 ( 6 ) : 4 3 一 4 4 . 7 右 纺 织 导 报 C h in a T e x t ile L e a d e r . 2 0 0 5 N o .5 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark