專利名稱：一種甘蔗皮纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植物纖維及其制備方法，特別涉及一種以甘蔗皮為原料，制備甘蔗皮纖維的方法。
背景技術(shù)：
我國甘蔗的種植面積很大，且產(chǎn)量高。甘蔗渣作為糖廠制糖后的主要廢棄物，其產(chǎn)量巨大，價格低廉，但是，目前對它的利用還十分有限，除少量用于造紙、農(nóng)家堆肥和畜生飼料原料等，絕大部分作為燃料燃燒或廢棄，不僅產(chǎn)生了大量的固體廢棄物，造成環(huán)境污染， 還造成了植物資源的巨大浪費。隨著不可再生資源的消耗，人們能源意識的增強，尋找天然的、可再生的資源越發(fā)成為技術(shù)人員的奮斗目標(biāo)。充分挖掘資源，減少環(huán)境負擔(dān)，是當(dāng)今的一個重要主題。目前地球正面臨著石油資源短缺的問題，這也限制了依賴于石油資源的合成纖維的進一步發(fā)展。尋找原料來源廣、開發(fā)成本低的新纖維資源，是人們致力于研究的一個方向。纖維素是地球上最豐富的天然聚合物，天然纖維素纖維結(jié)晶度高、強度好，具有廣泛的用途，而且纖維素可生物降解、價格低廉
MTv ο甘蔗皮和甘蔗渣中纖維素含量較高，如能將其中的纖維提取出來加以利用，則既能充分合理地利用資源，緩解石油資源短缺帶來的問題，又能減少環(huán)境污染。在本發(fā)明作出之前，中國發(fā)明專利“一種利用甘蔗渣制備抗菌纖維材料的方法”(CN 102180977A)中，涉及了一種蔗渣纖維素的提取方法，步驟包括將甘蔗渣充分干燥，機械粉碎，用索式抽提脫蔗蠟，再通過熱水浴脫半纖維素，以亞氯酸鈉和酸堿處理脫木質(zhì)素，得到分離的蔗渣纖維素。該發(fā)明的主要目的是以蔗渣纖維素為原料開發(fā)具有抗菌功能的纖維材料，對纖維的力學(xué)性能沒有要求，在提取纖維素時酸堿作用時間長，這樣既耗時耗能，又可能使得到的纖維力學(xué)性能惡化明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種制備工藝簡單，成本低廉， 且具有較好力學(xué)性能的甘蔗皮纖維及其制備方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是提供一種甘蔗皮纖維的制備方法，包括如下步驟
(1)將甘蔗皮去除橫節(jié)剪成50 80mm長的小段，清水洗凈，再按浴比1:30 50置于水浴中沸煮處理1 2小時，更換清水后重復(fù)沸煮處理1 2次，烘干；
(2)按浴比1:20 30，在溫度為80 90°C的攪拌條件下，將烘干后的甘蔗皮置于鹽酸與甲酸的混合溶液中進行處理，提取甘蔗皮纖維；所述的混合溶液中，按質(zhì)量百分比，鹽酸濃度為0. 8 1. 2%，甲酸濃度為8 15%，處理時間為20 80min ；
(3)將得到的甘蔗皮纖維水洗后，按浴比1:20 30，在溫度為75 80°C的攪拌條件下，置于堿性溶液中進行堿煮處理，所述的堿性溶液為NaOH溶液，其質(zhì)量濃度為8 10% ； 處理時間為80 130min ；(4)將堿煮處理后的甘蔗皮纖維置于弱酸溶液中進行中和處理，再經(jīng)水洗、烘干，得到 50 70%的甘蔗皮單纖維，其余為束纖維；單纖維的平均直徑為16 20 μ m的甘蔗皮纖維。按上述制備方法得到的甘蔗皮纖維，纖維結(jié)晶結(jié)構(gòu)為纖維素I型；結(jié)晶度為50 60% ；在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的平衡回潮率為8 13% ；單纖維的平均直徑為16 20 μ m ；束纖維的平均直徑為150 170 μ m。在本發(fā)明技術(shù)方案中，酸煮時采用鹽酸與甲酸的混合溶液，其原理是鹽酸處理有利于分離出單纖維或較細的束纖維，但長時間處理對纖維損傷較大；甲酸對纖維損傷較小， 獲得的纖維束較粗硬。本發(fā)明采用合適的鹽酸與甲酸的混合比例，以及合理的處理溫度和時間，使提取纖維的長度、線密度和強度等指標(biāo)達到理想的要求。束纖維產(chǎn)品經(jīng)進一步處理后可用于紡紗織造，單纖維可用于復(fù)合材料的制備。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的甘蔗皮纖維具有以下特點
1.甘蔗皮為甘蔗榨汁或制糖后的廢棄物，其原料來源廣泛，加工成本低廉，且纖維為天然纖維素纖維，可生物降解。2.得到的甘蔗皮纖維約60%為單纖維，單纖維分離效果好，有利于在復(fù)合材料中應(yīng)用。3.得到的甘蔗皮束纖維力學(xué)性能好，長度和線密度離散性較小，有利于紡紗應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明實施例提取的甘蔗皮纖維表面的掃描電鏡圖。圖2是本發(fā)明實施例提取的甘蔗皮纖維截面的掃描電鏡圖。具體實施方法
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步的闡述。實施例1
將甘蔗皮去除橫節(jié)剪成長度約為70 mm的小段，用清水洗凈。取適量甘蔗皮加入清水中，浴比為1 :50，置于水浴中沸煮1小時，更換新的清水再沸煮2小時，再換水沸煮1小時。將甘蔗皮取出洗凈，放在55°C烘箱中烘干，待用。取洗凈烘干的甘蔗皮按以下工藝流程進行纖維提取
取30g甘蔗皮，放入600ml鹽酸與甲酸混合溶液中，溶液中含有質(zhì)量濃度為36 38% 的鹽酸15ml，質(zhì)量濃度為88%的甲酸60ml，在80°C溫度下攪拌處理60min ；取出固體物清水洗凈，再放入600ml質(zhì)量濃度為10%的NaOH溶液中，在75°C溫度下攪拌處理120min ；取出纖維清洗，加入稀醋酸溶液進行中和處理，再用清水反復(fù)沖洗后取出，放在60°C烘箱中烘干，制得甘蔗皮纖維，其中，約60%為單纖維，其余為束纖維；經(jīng)測試，單纖維的平均長度為 0. 87mm,平均直徑為18 μ m ；束纖維的長度接近所剪斷的甘蔗皮長度，平均長度為68mm，平均直徑為150 μ m。束纖維的斷裂應(yīng)力約為23Mpa，斷裂伸長約為6. 5%。經(jīng)測試，纖維在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的吸濕平衡回潮率約為10%。檢測結(jié)果顯示，纖維結(jié)晶結(jié)構(gòu)為纖維素I型，由 X-衍射法測得的結(jié)晶度約為57%;纖維密度為1.50 g/ cm3。參見附圖1和圖2，它是按本實施例方法提取得到的甘蔗皮纖維的掃描電鏡圖；其中，圖1顯示甘蔗皮纖維的表面，圖2顯示甘蔗皮纖維的截面。由圖1可以看出，甘蔗皮纖維表面粗糙，不光滑；由圖2可以看出，纖維截面具有中空結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種甘蔗皮纖維的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將甘蔗皮去除橫節(jié)剪成50 80mm長的小段，清水洗凈，再按浴比1:30 50置于水浴中沸煮處理1 2小時，更換清水后重復(fù)沸煮處理1 2次，烘干；(2)按浴比1:20 30，在溫度為80 90°C的攪拌條件下，將烘干后的甘蔗皮置于鹽酸與甲酸的混合溶液中進行處理，提取甘蔗皮纖維；所述的混合溶液中，按質(zhì)量百分比，鹽酸濃度為0. 8 1. 2%，甲酸濃度為8 15%，處理時間為20 80min ；(3)將得到的甘蔗皮纖維水洗后，按浴比1:20 30，在溫度為75 80°C的攪拌條件下，置于堿性溶液中進行堿煮處理，所述的堿性溶液為NaOH溶液，其質(zhì)量濃度為8 10% ； 處理時間為80 130min ；(4)將堿煮處理后的甘蔗皮纖維置于弱酸溶液中進行中和處理，再經(jīng)水洗、烘干，得到 50 70%的甘蔗皮單纖維，其余為束纖維；單纖維的平均直徑為16 20 μ m的甘蔗皮纖維。
2.按權(quán)利要求1制備方法得到的甘蔗皮纖維，其特征在于纖維結(jié)晶結(jié)構(gòu)為纖維素I 型；結(jié)晶度為50 60% ；在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的平衡回潮率為8 13% ；單纖維的平均直徑為 16 20 μ m ；束纖維的平均直徑為150 170 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種甘蔗皮纖維及其制備方法。將甘蔗皮去除橫節(jié)剪成小段，用清水沸煮，以去除甘蔗皮中的糖分，再將甘蔗皮在鹽酸和甲酸混合溶液酸煮，經(jīng)水洗后進行堿煮、水洗、稀醋酸溶液中和及烘干等工藝，得到甘蔗皮纖維，其纖維結(jié)晶結(jié)構(gòu)為纖維素Ⅰ型；結(jié)晶度為50～60%；在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的平衡回潮率為8～13%；單纖維的平均直徑為16～20μm；束纖維的平均直徑為150～170μm。本發(fā)明提取的甘蔗纖維原料來源廣泛，加工成本低廉，纖維吸濕性好，可生物降解，用于非織造材料或復(fù)合材料的制備有著廣闊的前景。
文檔編號D01C1/02GK102505148SQ20111035709
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者楊旭紅 申請人:蘇州大學(xué)