脫膠工藝對(duì)菠蘿葉纖維物理性能的影響

據(jù)研究，3%的天然資源在新鮮旅游中被保存，每年可獲得6.89噸新鮮旅游纖維。人們對(duì)這種天然資源的開發(fā)和利用產(chǎn)生了密切的影響。采用低成本、獨(dú)特的性能，氨基纖維廣泛應(yīng)用于紡織工業(yè)。有關(guān)菠蘿葉纖維的化學(xué)和物理性能已有相關(guān)的報(bào)道,但對(duì)菠蘿葉纖維的脫膠工藝及染色性能研究較少。菠蘿葉纖維一般以工藝?yán)w維進(jìn)行紡紗,因此,脫膠工藝必須嚴(yán)格控制,避免脫膠過(guò)度,使束纖維離解成單纖維而失去紡紗價(jià)值。本文主要研究了菠蘿葉纖維的脫膠工藝對(duì)纖維的失重率、強(qiáng)力、白度等指標(biāo)的影響及菠蘿葉纖維的染色性能,為菠蘿葉纖維在紡織業(yè)的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。1實(shí)驗(yàn)部分1.1活性染料/pa氧漂基本染料,如樣品:粗制的菠蘿葉纖維(含膠質(zhì)17%~18%)。藥品:NaOH(CP),Na2SO3(CP),NaCl(CP),Na2SiO3(CP),Na2CO3(CP),H2SO4(CP),凈洗劑209(工業(yè)用),紅油(工業(yè)用),活性染料CibacronLS-2G。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1采用羅伊木瓜纖維脫膠法1.2.1.u3000酸、堿分別在不同的條件下和工藝2用化學(xué)脫膠方法,采用3種不同的脫膠工藝。工藝1:浸酸(濃H2SO42g/L,20℃,2h)→水洗→煮練(NaOH7g/L,Na2SiO32g/L,Na2SO31g/L,紅油2g/L,100℃,2h)→水洗→酸洗→水洗→脫水→烘干。工藝2:浸酸(工藝參數(shù)同1)→水洗→煮練(NaOH4g/L,其它條件同1)→復(fù)練與漂白(NaOH3g/L,Na2SiO34g/L,30%H2O26mL/L,100℃,1h)→水洗→脫水→烘干。工藝3:浸堿(NaOH120g/L,室溫,1h)→水洗與酸洗→煮練(NaOH5g/L,其它條件同工藝1)→水洗→漂白(NaOH0.5g/L,Na2SiO34g/L,30%H2O26mL/L,100℃,1h)→水洗→脫水→烘干。脫膠工藝中,浴比為1∶20;酸洗工藝:濃H2SO41.5g/L,室溫,5min。1.2.1.烘至恒重的稱重取1份樣品在處理前和處理后分別在烘箱中105℃烘至恒重再精確稱重。失重率=(W1?W2)/W1×100%失重率=(W1-W2)/W1×100%式中,W1、W2分別為處理前和處理后樣品的質(zhì)量。1.2.1.木質(zhì)素的測(cè)定精確稱取2份質(zhì)量相等的未處理樣品,將其中1份經(jīng)脫膠處理后,將2份樣品用72%H2SO4溶液溶解,經(jīng)過(guò)濾、水洗、干燥后稱重(木質(zhì)素)。木質(zhì)素殘余率=G2/G1×100%木質(zhì)素殘余率=G2/G1×100%式中,G1、G2分別為未處理和脫膠后樣品中木質(zhì)素的質(zhì)量。1.2.1.4.白術(shù)測(cè)用YZBD白度儀進(jìn)行測(cè)定。1.2.1.5.重量和伸長(zhǎng)度的測(cè)量用YG011型纖維強(qiáng)伸儀進(jìn)行測(cè)定。1.2.2采用羅伊木瓜變換工藝和測(cè)試1.2.2.中和-中和法脫膠后的菠蘿葉纖維→浸堿(NaOH220g/L,室溫,10min)→脫堿→水洗→酸中和(濃H2SO42g/L,室溫,5min)→水洗至中性→脫水→烘干。1.2.2.2.纖維外觀和形狀測(cè)試KY1000B型電子掃描顯微鏡拍攝改性前后纖維的截面及縱向圖片,比較其變化。1.2.2.3-乙酰值的測(cè)定按照文獻(xiàn)測(cè)試方法測(cè)定。1.2.3染色工藝和性能測(cè)試1.2.3.u3000酸堿洗去鹽劑浸染,浴比1∶50;上染(CibacronLS-2G紅2%,NaCl40g/L,60℃)→固色(Na2CO315g/L,85℃)→皂洗(Na2CO30.5g/L,凈洗劑2092g/L,100℃,5min)。1.2.3.染色殘液和空白皂洗液的上染百分率測(cè)定用721分光光度計(jì),以空白染液作參比,分別測(cè)定未染染液吸光度A0和殘液吸光度A1。上染百分率=(1?A1/A0)×100%上染百分率=(1-A1/A0)×100%以空白染液+空白皂洗液作參比,分別測(cè)定未染染液+空白皂洗液的吸光度A0和染色殘液+皂煮液+水洗液的吸光度AX。固色率=(1?AX/A0)×100%固色率=(1-AX/A0)×100%2結(jié)果與討論2.1束纖維的表面菠蘿葉纖維外觀類似麻纖維。從圖1可看到,束纖維的表面較粗糙,有縱向縫隙;橫向有枝節(jié),無(wú)天然扭曲。未脫膠的纖維截面見圖2(b),截面呈卵圓形至多角形,內(nèi)有胞腔。2.2堿處理系統(tǒng)的性能采用不同工藝對(duì)菠蘿葉纖維進(jìn)行脫膠處理,結(jié)果見表1。比較工藝1與工藝2,總的用堿量相同,工藝1是高濃度堿一次煮練,工藝2中,兩次煮練并加入雙氧水。從表1可知,工藝2的失重率略大于工藝1,因?yàn)樵黾右坏乐缶?使一些短纖維脫落在溶液中,失重率增加。工藝2脫膠較均勻,強(qiáng)力略高于工藝1。工藝3的各項(xiàng)性能指標(biāo)均較好,說(shuō)明采用濃堿低溫預(yù)處理后,膠質(zhì)均勻溶脹,脫膠均勻。圖2束纖維截面圖表明,單纖維之間還存有一定的膠質(zhì)。2.3改性前后纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)用工藝3脫膠后的菠蘿葉纖維,經(jīng)改性處理后,其截面圖見圖2(a),未脫膠的束纖維截面見圖2(b)。從圖2可看出,未處理前胞腔較大,截面形狀不均勻,有些近似圓形,有些則呈腰子形。經(jīng)改性處理后,雖然纖維的直徑大小仍不均勻,但形狀基本呈圓形,胞腔明顯減小,有些甚至消失。經(jīng)改性處理后,纖維的手感柔軟,膨松性較好,吸附性能顯著提高,鋇值達(dá)140.5。2.4采用氨基纖維和其他纖維染色性能用活性染料對(duì)改性前后的菠蘿葉纖維、棉纖維、苧麻纖維染色,比較它們的上染性能和提升性。2.4.1材料的結(jié)構(gòu)對(duì)染料上染率的影響表2列出了不同纖維的上染率及固色率。從表2看出,在10min內(nèi),4種樣品的上染百分率相差不大,隨時(shí)間的延長(zhǎng),染料在纖維上的上染率和固色率的增長(zhǎng)率依次為棉纖維、改性菠蘿葉纖維、未改性菠蘿葉纖維、苧麻纖維。4種樣品均為纖維素纖維,從熱力學(xué)的角度來(lái)考慮,它們與染料之間的親和力相近,因此在染色之初,染料對(duì)纖維的上染百分率相差不大。隨時(shí)間的延長(zhǎng),染料逐步向纖維內(nèi)部擴(kuò)散,染料在纖維中的可及度增加,上染率及固色率也隨之增加。由于纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)相同,染色工藝也相同,染料在4種樣品上的上染率和固色率的差異,主要是由4種樣品的物理結(jié)構(gòu)(無(wú)定形區(qū)大小)不同而引起的。由此可見,菠蘿葉纖維的無(wú)定形區(qū)介于棉纖維和苧麻纖維之間。2.4.2cibacronls-4g紅在各種纖維上的提升性比較染料在纖維上的提升性,反映了染色纖維的顏色深度隨染浴中染料用量的增加而增加的性能,對(duì)紡織纖維的染色,特別是染深色的可能性極為重要。表3為CibacronLS-2G紅在各種纖維上的提升性比較。從表3看出,活性染料在4種樣品上的提升性大小依次是棉纖維、改性菠蘿葉纖維、菠蘿葉纖維、苧麻纖維。改性后的菠蘿葉纖維對(duì)染料的提升性與棉纖維相差不大,染料用量為4%時(shí),固色率仍有62.7%,可用活性染料染中深色或深色。3菠蘿葉纖維溶脹改性對(duì)染