本發(fā)明屬于植物纖維處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可紡度高的抗靜電大麻纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
大麻系桑科屬一年生草本植物，學(xué)名cannabis Salival，俗名漢麻、寒麻、線麻、花麻等，大麻品種高達(dá)150個(gè)左右，主要分布在亞洲、歐洲，我國(guó)是亞洲大麻生產(chǎn)中心，栽培面積和產(chǎn)量居世界首位，產(chǎn)地遍布全國(guó)，但主要為黃河流域，山東的泰安、甘肅的華亭都是有名的大麻產(chǎn)區(qū)，是該地區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)作物。大麻種植對(duì)氣候和土壤的要求不高，它生長(zhǎng)迅速，抗蟲害能力強(qiáng)，而且在種植期間無(wú)需殺蟲劑和肥料，不會(huì)造成土地污染，環(huán)境生態(tài)良好，且種植收獲期較短，往往一畝地可收獲兩到三倍于棉花的大麻纖維。自上世紀(jì)八十年代以來(lái)，隨著天然纖維熱的興起，麻類織物以其優(yōu)良的吸濕性、散熱性及良好的服飾特點(diǎn)已逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，而且越來(lái)越受到青睞。大麻纖維與其它纖維混紡后的織物同樣具有挺括，質(zhì)地細(xì)薄，手感滑爽，穿著風(fēng)涼，吸濕透氣性好，保形性好、加之纖維抗菌和抗靜電能力強(qiáng)、對(duì)染料的吸附性能好、防紫外線輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)，深受國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者的歡迎，其原料是制作夏季服裝的主要原料之一。
從大麻莖稈上直接剝離下來(lái)的稱為原麻，原麻中除含有纖維素成分外還含有一定量的非纖維素成分，包括木質(zhì)素、半纖維素、蠟脂質(zhì)、果膠及部分水溶物和灰分等。若使原麻具有可紡性，必須把這些非纖維素成分去除，得到精干麻，即脫膠。大麻纖維中木質(zhì)素和半纖維素的含量高低直接影響脫膠難度和脫膠后的纖維質(zhì)量。
大麻中木質(zhì)素對(duì)無(wú)機(jī)酸的穩(wěn)定性高，因此浸酸對(duì)木質(zhì)素的去除效果不理想，而木質(zhì)素的存在對(duì)紡織品質(zhì)量影響較大。現(xiàn)有技術(shù)中常采用亞硫酸鹽水溶液煮練，去除木質(zhì)素，但是效果也不太理想，通常需要堿煮輔助增強(qiáng)脫膠效果。同時(shí)化學(xué)脫膠要耗用大量的化工原料和能量，生產(chǎn)成本高，處理后的污水中含有有害化學(xué)成分，極易污染環(huán)境，且處理時(shí)間長(zhǎng)，不易回收。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種可紡度高的抗靜電大麻纖維的制備方法，利用電化學(xué)-生物酶解聯(lián)合的方法對(duì)大麻進(jìn)行脫膠處理，具有綠色環(huán)保、脫膠適度、纖維可紡性高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)采用抗靜電劑處理大麻纖維，使其抗靜電效果持久。
本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：
一種可紡度高的抗靜電大麻纖維的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
(1)高溫煮練：將大麻洗凈后，置入沸水中煮練20-40分鐘后，取出，采用自來(lái)水沖洗干凈。大麻單纖維細(xì)胞在胞間層物質(zhì)的粘結(jié)下交織成網(wǎng)狀，先將大麻通過(guò)高溫煮練使得網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)交聯(lián)度降低，有利于小分子進(jìn)入網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。
(2)電解：將經(jīng)高溫煮練的大麻加入電解槽中，常溫電解處理10-20分鐘后，關(guān)閉電解電源，將電解液加熱至70-80℃，保溫10-20分鐘后，取出大麻，置于自來(lái)水中浸泡半小時(shí)后，再?zèng)_洗干凈待用；所述電解液為15-20w％Na2S2O3水溶液。
Na2S2O3水溶液的電解方程式為：
Na2S2O3+H2O→2Na++SO3H-+OH-+S
Na2S2O3電解所生成的磺酸根與木質(zhì)素反應(yīng)，可以生成可溶于水的木質(zhì)素磺酸鹽，從而將木質(zhì)素去除。10-20分鐘后電解結(jié)束，此時(shí)電解液呈弱堿性，升高溫度繼續(xù)在堿性條件下煮練，進(jìn)一步除去木質(zhì)素。大麻先經(jīng)步驟(1)所述的高溫煮練，降低網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的密度，使得步驟(2)中電解生成的磺酸根順利進(jìn)入網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，增大與木質(zhì)素的反應(yīng)幾率，從而增加脫膠率。此外，電解反應(yīng)生成的堿性物質(zhì)，可以進(jìn)一步去除木質(zhì)素，避免額外加入堿性物質(zhì)，降低了生產(chǎn)成本和廢液污染。
(3)酶解：將步驟(2)中所得經(jīng)電解處理的大麻加入復(fù)合酶溶液中，于PH4.5-6，45-55℃下酶解2-4小時(shí)后，自來(lái)水沖洗干凈，采用酶解降解果膠等物質(zhì)，進(jìn)一步脫膠。
(4)抗靜電處理：將步驟(3)酶解處理過(guò)的大麻采用復(fù)合抗靜電劑噴淋，并在噴淋過(guò)程中不停翻動(dòng)大麻，靜置30分鐘后，烘干即得所需大麻纖維，所述復(fù)合抗靜電劑的質(zhì)量為大麻質(zhì)量的3-5倍。
作為優(yōu)選，步驟(1)中所述大麻與沸水的質(zhì)量比為1:15-20。
作為優(yōu)選，步驟(2)中所述電解槽的陽(yáng)極材料為RuO2-TiO2/Ti涂層電極、PbO2/Ti鍍層電極或不銹鋼；所述的陰極電極板材料為不銹鋼、碳鋼或鈦。
作為優(yōu)選，步驟(2)中所述電解液的質(zhì)量為大麻質(zhì)量的8-15倍。
作為優(yōu)選，步驟(3)中所述復(fù)合酶溶液由以下重量份數(shù)原料組成：20-30份果膠酶、10-15份半纖維素酶、5-10份氯化鈉和50-60份水。采用復(fù)合酶協(xié)同酶解，相比于單種酶酶解，具有酶解溫度低、時(shí)間短、效率高的優(yōu)點(diǎn)。加入氯化鈉能有效提高酶的活性，從而提高酶解效率。
作為優(yōu)選，步驟(3)中所述復(fù)合酶溶液的質(zhì)量為大麻質(zhì)量的10-15倍，復(fù)合酶的用量決定了大麻的脫膠度，用量過(guò)低，脫膠率過(guò)低，大麻纖維可紡度不高；復(fù)合酶用量過(guò)高，脫膠過(guò)度，大麻單纖維細(xì)胞的胞問(wèn)層物質(zhì)全部倍脫除，產(chǎn)生大量的短絨纖維，從而使其可紡性降低，甚至失去可紡性。
作為優(yōu)選，步驟(4)中所述復(fù)合抗靜電劑由以下重量份數(shù)組分組成：對(duì)苯二甲酸二甲酯12-20份、改性聚乙二醇15-20份、硬質(zhì)酸鈉3-5份、甘油8-12份、醋酸鋅8-10份、壬基酚聚氧乙烯醚1-3份和聚氧丙烯甘油醚1-3份。
更優(yōu)選，所述改性聚乙二醇的制備方法為：
將聚乙二醇、二羥甲基丁酸和水加入反應(yīng)容器中，酸調(diào)節(jié)PH至4-5，于70-80℃下反應(yīng)2-4小時(shí)后，加入二甲苯，90℃蒸餾脫水，直至不再有水分蒸出，停止反應(yīng)，剩余物即為改性聚乙二醇。
采用二羥甲基丁酸改性聚乙二醇，制得超高支化改性聚乙二醇，與大麻纖維具有良好的相容性，使得大麻纖維的抗靜電效果持久。
更優(yōu)選，所述聚乙二醇的平均分子量為400或600。
更優(yōu)選，所述聚乙二醇、二羥甲基丁酸和水的質(zhì)量比為1:0.2-0.4:4-6，聚乙二醇、二羥甲基丁酸的投料質(zhì)量比決定聚乙二醇的支化程度，當(dāng)甲醇和二羥甲基丁酸的用量低于該數(shù)值時(shí)，支化化程度較低，改性聚乙二醇易溶于水中，經(jīng)多次水洗造成抗靜電劑損失；當(dāng)甲醇和二羥甲基丁酸的用量超過(guò)該數(shù)值時(shí)，支化程度較高，抗靜電劑與大麻分子的相容性過(guò)好，導(dǎo)致抗靜電劑無(wú)法正常遷移到大麻表層，當(dāng)表層抗靜電劑因摩擦損失時(shí)，內(nèi)部抗靜電劑無(wú)法及時(shí)補(bǔ)充，導(dǎo)致抗靜電性下降，耐久性不佳。
本發(fā)明的有益效果為：
1、本發(fā)明采用電化學(xué)-生物酶解相結(jié)合的方式處理大麻，使其適度脫膠，具有較高的可紡性，且避免了采用亞硫酸鹽化學(xué)脫膠所帶來(lái)的脫膠率低下、化工廢液量大的缺點(diǎn)。
2、通過(guò)改性聚乙二醇組成的復(fù)合抗靜電劑，增強(qiáng)了抗靜電劑與大麻纖維的相容性，提高了其抗靜電持久性。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1
(1)將100g聚乙二醇400、30g二羥甲基丁酸和400g水加入反應(yīng)容器中，酸調(diào)節(jié)PH至4，于80℃下反應(yīng)2小時(shí)后，加入15g二甲苯，90℃蒸餾脫水，直至不再有水分蒸出，停止反應(yīng)，剩余物即為122g改性聚乙二醇；
(2)將18g對(duì)苯二甲酸二甲酯、15g改性聚乙二醇、4g硬質(zhì)酸鈉、10g甘油、10g醋酸鋅、1g壬基酚聚氧乙烯醚和2g聚氧丙烯甘油醚加入混合機(jī)中混合均勻后制得復(fù)合抗靜電劑；
(3)高溫煮練：將100g大麻洗凈后，置入1800g沸水中煮練30分鐘后，取出，采用自來(lái)水沖洗干凈；
(4)電解：將經(jīng)高溫煮練的大麻加入電解槽中，采用1000g 20w％Na2S2O3水溶液常溫電解處理10分鐘后，關(guān)閉電解電源，將電解液加熱至75℃，保溫15分鐘后，取出大麻，置于自來(lái)水中浸泡半小時(shí)后，再?zèng)_洗干凈待用；
(5)酶解：將步驟(4)中所得經(jīng)電解處理的大麻加入1000g復(fù)合酶溶液中，于PH5，50℃下酶解3小時(shí)后，自來(lái)水沖洗干凈；所述復(fù)合酶溶液由以下重量份數(shù)原料組成：20份果膠酶、15份半纖維素酶、5份氯化鈉和60份水；
(6)抗靜電處理：將步驟(5)酶解處理過(guò)的大麻采用400g復(fù)合抗靜電劑噴淋，并在噴淋過(guò)程中不停翻動(dòng)大麻，靜置30分鐘后，烘干即得所需大麻纖維。
實(shí)施例2
(1)將100g聚乙二醇600、20g二羥甲基丁酸和500g水加入反應(yīng)容器中，酸調(diào)節(jié)PH至4.5，于70℃下反應(yīng)4小時(shí)后，加入15g二甲苯，90℃蒸餾脫水，直至不再有水分蒸出，停止反應(yīng)，剩余物即為108g改性聚乙二醇；
(2)將12g對(duì)苯二甲酸二甲酯、20g改性聚乙二醇、3g硬質(zhì)酸鈉、12g甘油、8g醋酸鋅、2g壬基酚聚氧乙烯醚和1g聚氧丙烯甘油醚加入混合機(jī)中混合均勻后制得復(fù)合抗靜電劑；
(3)高溫煮練：將100g大麻洗凈后，置入2000g沸水中煮練20分鐘后，取出，采用自來(lái)水沖洗干凈；
(4)電解：將經(jīng)高溫煮練的大麻加入電解槽中，采用800g 18w％Na2S2O3水溶液常溫電解處理20分鐘后，關(guān)閉電解電源，將電解液加熱至80℃，保溫10分鐘后，取出大麻，置于自來(lái)水中浸泡半小時(shí)后，再?zèng)_洗干凈待用；
(5)酶解：將步驟(4)中所得經(jīng)電解處理的大麻加入1200g復(fù)合酶溶液中，于PH4.5，45℃下酶解4小時(shí)后，自來(lái)水沖洗干凈；所述復(fù)合酶溶液由以下重量份數(shù)原料組成：25份果膠酶、10份半纖維素酶、10份氯化鈉和55份水；
(6)抗靜電處理：將步驟(5)酶解處理過(guò)的大麻采用500g復(fù)合抗靜電劑噴淋，并在噴淋過(guò)程中不停翻動(dòng)大麻，靜置30分鐘后，烘干即得所需大麻纖維。
實(shí)施例3
(1)將100g聚乙二醇400、40g二羥甲基丁酸和600g水加入反應(yīng)容器中，酸調(diào)節(jié)PH至5，于75℃下反應(yīng)3小時(shí)后，加入15g二甲苯，90℃蒸餾脫水，直至不再有水分蒸出，停止反應(yīng)，剩余物即為128g改性聚乙二醇；
(2)將20g對(duì)苯二甲酸二甲酯、18g改性聚乙二醇、5g硬質(zhì)酸鈉、8g甘油、9g醋酸鋅、1g壬基酚聚氧乙烯醚和3g聚氧丙烯甘油醚加入混合機(jī)中混合均勻后制得復(fù)合抗靜電劑；
(3)高溫煮練：將100g大麻洗凈后，置入1500g沸水中煮練40分鐘后，取出，采用自來(lái)水沖洗干凈；
(4)電解：將經(jīng)高溫煮練的大麻加入電解槽中，采用1500g 15w％Na2S2O3水溶液常溫電解處理15分鐘后，關(guān)閉電解電源，將電解液加熱至70℃，保溫20分鐘后，取出大麻，置于自來(lái)水中浸泡半小時(shí)后，再?zèng)_洗干凈待用；
(5)酶解：將步驟(4)中所得經(jīng)電解處理的大麻加入1500g復(fù)合酶溶液中，于PH6，55℃下酶解2小時(shí)后，自來(lái)水沖洗干凈；所述復(fù)合酶溶液由以下重量份數(shù)原料組成：30份果膠酶、12份半纖維素酶、8份氯化鈉和50份水；
(6)抗靜電處理：將步驟(5)酶解處理過(guò)的大麻采用300g復(fù)合抗靜電劑噴淋，并在噴淋過(guò)程中不停翻動(dòng)大麻，靜置30分鐘后，烘干即得所需大麻纖維。
比較例1
采用和實(shí)施例1相同的操作處理大麻，不同的是比較例1中的大麻未經(jīng)高溫煮練。
比較例2
采用和實(shí)施例1相同的操作處理大麻，不同的是比較例2步驟(5)中復(fù)合酶溶液的質(zhì)量為大麻質(zhì)量的20倍。
實(shí)施例4脫膠效果測(cè)定
大麻纖維的化學(xué)成分：
依GB585-5859-86分別測(cè)定實(shí)施例1-3大麻、比較例1-2和未經(jīng)處理的原麻的化學(xué)成分見表1，
表1：
通過(guò)表1可以看出：通過(guò)本發(fā)明所提供的方法處理過(guò)的大麻纖維脫膠效果適度，大麻單纖維長(zhǎng)度較長(zhǎng)，可紡性較佳。比較例1未經(jīng)高溫煮練處理，大麻的脫膠效果有所下降。比較例2采用的復(fù)合酶用量過(guò)大，導(dǎo)致果膠物質(zhì)含量過(guò)低，大麻脫膠過(guò)度，使得大麻纖維短絨較多，可紡性下降。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。