化工毕业论文 竹原纤维的制备工艺研究.doc

竹原纤维的制备工艺研究摘要再生竹原纤维简称为竹原纤维竹原纤维作为一种品质优良的纺织材料己引起广大消费者生产者和研究人员的关注本实验主要采用化学处理的方法对竹子进行化学处理包括双氧水和尿素试剂的预处理液对竹子进行处理然后在用一定浓度的蒽醌类复合助剂的混合液对竹子进行煮练处理以及不同比例浓度的助剂对煮练效果的影响最后在水洗分离出竹原纤维比较分析出最佳的工艺处理的参数试剂比例采用最佳工艺实验即预处理液中质量浓度尿素碱处理液中蒽醌类复合助剂温度处理时间关键词竹原纤维预处理煮练化学处理论文代写目录摘要前言竹原纤维的发展概况竹原纤维结构与性质何谓竹原纤维竹纤维的分类竹原纤维原料竹原纤维特点及用途竹纤维的结构与性能特点竹纤维的性质竹纤维产品的研发现状竹纤维产品的前景展望复合材料纺织业实验本实验目的和意义主要实验材料药品与设备原料主要药品与助剂主要实验设备实验步骤与工艺预处理碱煮练漂白酸洗水洗干化处理筛选实验测试与分析正交实验细化工艺参数对竹纤维纤维素含量的影响细化工艺参数对竹纤维基本性能的影响煮练失重率测试漂白值对处理效果的影响温度和时间对处理的影响结论参考文献致谢前言竹原纤维的发展概况纺织品不仅是重要的生活必需品也是重要的工业用品和装饰用品随着生产力的发展和人类物质文化生活水平的不断提高人们对自身生活质量的要求也不断提高纺织材料的发展是整个纺织业的基础而对纺织品进行染整加工以提高其服用性能及审美性则是研究者生产者和消费者共同追求的目标各种纤维材料的不同的性质和特点决定了必须对不同的纤维采取不同的染整加工手段为了开辟新的适用与于纺织工业的原料来源从而增产各种纺织品以满足人民和国家的各方面需要纺织品新材料的开发其性能研究是人民长期研究的一个重要领域人们寻找新的纺织材料时以及等新纤维开发的同时我国纺材领域也相继开发了大豆蛋白花生蛋白纤维和竹原纤维竹原纤维是以竹材为原料将其浆粕溶解纺丝生成竹原纤维成为人类的又一项创新竹原纤维是继大豆蛋白纤维之后的第二个我国具有自主知识产权的绿色环保纤维竹原纤维系再生植物纤维其生产制造过程全部实施绿色生产属环保型的绿色纤维该纤维有明显不同于棉木型纤维素纤维的独特风格强力好耐磨性吸湿性悬垂性好手感柔软穿着凉爽舒适染色性能优良光泽亮丽且具有天然的抗菌功能在纺织行业中具有广阔的应用前景近年来国际上掀起绿色环保消费潮流国内外科研人员加大了对竹原纤维及其纺织产品的研究与应用日本的公司曾用从印度尼西亚进口竹子生产的竹原纤维用于春夏服装服饰制作近两年在日本一件竹原纤维制作的女式大衣市场售价高达美元纸衣配竹裙已经成为女性消费的时尚井迅速在欧美市场成为新宠同时在第九届北京中国国际纺织面料博览会上新推出的竹原纤维纺织面料及其服装产品异军突起成为本届博览会的最大亮点特别是日本韩国意大利和墨西哥等国的客商十分看好这一新宠成交踊跃该产品成果属国家首列已通过了国家纤维检验局国家林业局中南林学院等有关单位专家的鉴定与验收它标志着我国竹原纤维技术在纺织服装领域的应用取得了重大突破在国际上具有领先地位一种新产品一经推出市场有没有发展前景还要从多方面来考察其一其原材料是否丰富获取方便其二其生产工艺流程是否简短成本高低与否其三作为服装材料其染整加工性能如何以及其成品是否能够满足消费者的服用及审美要求对于竹原纤维这种新面世的纺织材料这些都是有待考察和研究的课题在用途上竹材许多力学和理化性质优于木材它广泛分布在亚洲太平洋沿岸的热带和亚洲热带地区在非洲和南美也有分布我国是世界上主要的产竹国之一具有丰富的竹资源约占世界竹林面积的其竹子种类约有多种约占世界竹子物种的全部为木本竹类开发价值较高因此怎样把我国丰富的竹资源充分利用起来将成为我国林业发展中的一个新的经济突破点如果利用竹材生产纤维必将能为纺织纤维的开发提供丰富原料也将开创出以竹代木的新局面可缓解植物纤维原料与日俱增的供需矛盾以此同时还有利于森林资源的综合保护为竹材资源的合理利用找到了一条理想的新的途径竹林大多生长在西南山区属国家西部大开发地域它的研制成功也是对国家西部大开发政策的积极响应与支持虽然我国竹类资源的产业化程度较低可喜的是我国己成功开发了竹原纤维并形成了工业化生产生产工艺较稳定发展为使我国竹原纤维的开发走在世界前列奠定基础竹原纤维结构与性质何谓竹原纤维竹原纤维是近年来开发的一种新的天然纤维继天丝大豆蛋白纤维甲壳素纤维等产品之后又一种新型纺织原料竹原纤维系再生植物纤维是我国近期自行研发成功的以广泛生产的竹子为原料经特殊的高科技工艺处理把竹子中的纤维素提取出来再经制胶纺丝等工序制造而成的再生纤维素纤维由于竹子在生长的过程中没有任何的污染源完全来自于自然并且竹原纤维是可以降解的降解后对环境没有任何污染又可以完全的回归自然故该纤维被称为环保纤维该纤维有明显不同于棉木型纤维素纤维的独特风格强力好耐磨性吸湿性悬垂性好手感柔软穿着凉爽舒适染色性能优良光泽亮丽且具有天然的抗菌功能在纺织行业中具有广阔的应用前景可与棉麻天丝涤纶腈纶等天然纤维和化学纤维混纺也可纯纺适合制作家纺类如巾被类床上用品等针织类如恤内衣袜子等衬衣面料休闲面料医用卫生品等竹纤维的分类以竹为原料的天然竹纤维包括采用物理方法生产的原生竹纤维以及采用化学方法生产的竹浆纤维又称再生竹纤维原生竹纤维是将生长个月的慈竹经过去青齿轮的反复轧压后采用脱胶工艺进行脱胶而制成需要的竹纤维该工艺为物理方法生产不添加任何化学试剂属天然纤维其标准为直径长度为由于竹子本身的一些物理特性如长度粗糙度等使其可以获得良好的加工过程而且成本低廉虽然原生竹纤维的棉纺设备上试纺出了纱但就纤维和纱来说还谈不上可纺可用由于竹纤维处理工艺还不十分完善原生竹纤维的应用开放有待于进一步的研究目前原生竹纤维已广泛应用在工业建筑环保领域取代了木材和玻璃纤维的使用再生竹纤维是以竹子为原料经过人工催化将甲种纤维素含量在左右的竹纤维提纯到以上采用水解碱法及多段漂白精制而制成满足纤维生产要求的竹浆粕再由化纤厂加工制成纤维经多次工艺检验证明该纤维韧度白度与普通粘胶纤维接近强力较好且稳定均一可防性优良由该纤维制成的纱线及面料经化纤工业协会化纤长品检测中心及国家棉印染产品质量监督中心检测质量指标全部为一等品竹纤维不易退色染色吸收性渗透性强富有丝质感觉手感柔和光滑是高挡外衣染色内衣运动装床上用品等的理想面料竹原纤维原料竹子作为一种速生丰产的植物不仅栽种成活率高而且年即可形成一个成长周期即使进行砍伐也不会对生态环境造成大的影响在分类学上竹子有节中空叶片长呈针形为多年生一次性开花植物属于禾本科植物在用途上竹材许多力学和理化性质优于木材竹子似草似木是植物家族中特殊的一大类群是当今世界上最有使用价值的植物之一它广泛分布在亚洲太平洋沿岸的热带和亚洲热带地区在非洲和南美也有分布中国具有非常可观的竹类资源储量面积多达万公顷分布范围非常广泛种类多达余种在世界上名列第一但我国竹类资源的产业化程度较低如果对竹类资源进行开发既有利于森林资源的综合保护也为我国竹资源的合理利用寻找了一条理想途径竹原纤维特点及用途竹纤维的结构与性能特点竹纤维纵向表面具有光滑均一的特征纤维的纵向表面呈多条较浅的沟槽横截面接近圆形边沿具有不规则锯齿形表面结构与成型条件有关这种表面结构使得竹纤维的表面具有一定的摩擦系数纤维具有较好的抱和力有利于纤维的成纱竹纤维的内在结构为多环型网状结构有别于棉木浆纤维素纤维的单环状结构其横截面上布满了椭圆型的空隙呈梅花形排列形成高度中空表面光滑具有天然纤维素纤维的一切优良性能如良好的吸湿性透气性柔软性光泽和优良的染色性及生物降解性竹纤维横截面布满的大大小小孔隙可以快速吸收并蒸发水分其吸湿性透气性居各纤维之首竹纤维在标准状态下的回潮率可达与普通粘胶纤维的回潮率相近但是在温度为相对湿度为的条件下竹纤维的回潮率达且吸湿速率特别快从的回潮率达到的回潮率仅用约小时相同的条件下其他纤维的回潮率及其吸湿的速率都不如竹纤维这说明竹纤维比其他纤维具有更优的吸湿性能更适合制作夏季服装运动服和贴身内衣利用竹原纤维制成的面料和服装具有明显不同于棉木型纤维素纤维的独特风格强力高耐磨性悬垂性好手感柔软穿着凉爽舒适染色性能优良光泽亮丽具有较好的天然抗菌效果特别是吸湿排湿透气性居各类纤维之首是夏季针织面料和贴身纺织品的首选原料竹原纤维是一种用独特工艺从毛竹中直接分离出来的天然纤维没有化学添加剂属纯生态纺织品经专家微观检测竹原纤维的横截面呈带有锯齿状的圆形或椭圆形纵向表面光滑但存在深浅不等的沟槽竹原纤维中细长的空隙和表面的沟槽决定了竹原纤维具有优良的吸湿和排湿性竹原纤维横截面形态图中的表层和内层具有不同的结构特点表层的结构较为紧密切片表面光滑而内层的结构疏松有空隙这些凹槽和空隙如同毛细管一样可以在瞬间吸收或蒸发水分被专家誉为会呼吸的纤维在超分子结构上纤维素大分子具有结晶结构这种结晶结构以及由于结晶使大分子间存在的氢键键合都会在一定程度上影响纤维的强度弹性浸透性润胀能力柔软性能和化学反应性能竹原纤维纺织品品种有棉型中长型毛型三种根据用户需求可生产特殊品种经对国内多家国外家纺织企业调查竹原纤维可纯纺支也可与其他纤维混纺以提高织物的手感和染色性能同时织物也不失抗菌防紫外线性能竹原纤维除了具有天然纤维素纤维的优良特性外其织物经过特定的加工将具有丝质感可以制作仿真丝织物但与真丝相比又具有不缩水不粘身的优点竹纤维的性质竹纤维的天然抗菌性竹纤维制品不仅集天然纤维的优点于一身其独特的功能还在于它的杀菌性能竹子与其它木材相比它自身就具有抗菌性其在生长过程中无虫蛀无腐烂无需使用任何农药在生产过程采用高新技术工艺处理保持了竹纤维的抗菌性不被破坏让抗菌物质始终结合在纤维素大分子上竹纤维的吸湿性能我们曾对竹纤维的吸湿放湿性能进行过测试测得竹纤维在标准状态下回潮率可达与普通粘胶纤维的回潮率相近但是在的相对湿度条件下竹纤维的回潮率已高达且吸湿速率特别快从的回潮率达到的回潮率仅用个小时左右竹纤维产品的资源环保我国有丰富的竹资源竹林面积达多万公顷世界排名第一竹子是一种只需一次性种植的速生高产植物可种植在坡地洼地竹子种植密集在生长过程中不洒药不施肥不怕旱涝年就能成材交替砍伐竹原纤维采用物理方法制成再生竹纤维生产过程全部实施绿色生产加上竹纤维及其纺织品具有优良的生物降解性因此竹纤维具有无毒无污染可完全回归自然等特点是绿色环保纤维利用丰富可再生的竹材资源生产纤维缓解了植物纤维原料与日俱增的供求矛盾有利于保护森林资源也为竹材资源的合理利用找到了一条较为理想的途径竹纤维产品的性能优势绿色环保生产竹纤维的竹子生长在远离使用农药的山区竹纤维能够降解是无污染的环保性纤维在生产过程中采用高科技手段使之成为无任何化学助剂残留的天然纤维凉爽型面料竹纤维是目前唯一的凉爽型天然纤维此纤维为天然中空横截面为梅花形排列透气性极强保暖性好避免了传统圆柱形纤维透气性差的弊端填补了天然凉爽型面料的空白保健功能竹纤维天然含有竹密和果胶成分该成分对皮肤健康是有益的竹纤维的抗紫外线能力强以此纤维生产春夏装对皮肤有较好的抗紫外线保护作用此外竹纤维还具有抗菌性经上海市工业微生物所检测中心检测其小时天然抗菌率达大大高于其他种类的纤维性能恢复性好可机洗免熨烫纤维染色性好由于竹子的天然韧性以竹纤维生产的织物有较强的稳定性和防皱性具有可机洗和免熨烫的良好效果极大地方便了消费者竹纤维染色性能好易着色色牢度在级以上5混纺性好用的竹原纤维可以纺纱织布还可以与棉麻氨纶及其他天然纤维或合成纤维混纺交织制作恤女性高档时装男式衬衫等织物与丝交织或混纺后将极大改善丝绸产品自身的不足提高丝绸产品的品质并增强时尚色彩减少了纺织品对原料的严重依赖有利于资源的合理利用竹原纤维的生产过程清洁卫生有利于环境保护竹原纤维集天然纤维与人造纤维的优点于一身且具有独特服用性能和天然抗菌性能是安全舒适健康环保的纺织面料竹原纤维的产品开发种类繁多市场前景广阔竹纤维产品的研发现状北京梦狐服饰有限公司最先进入竹纤维服装领域潇荣巾饰制品厂率先用的竹纤维织造成竹纤维床单和一系列竹纤维产品上海五矿进出口公司在开拓竹纤维国际市场上做了不少工作成功打入日本市场上海天竹公司从竹纤维的市场启动到竹纤维的售后服务上都做了很多实质性的工作中山市艾佳谊公司在吸收各家之长的基础上又发明了竹纤维与海岛纤维合作的先例生产的纱线品质超群天纶公司的竹纤维面料有纯竹纤维平布竹纤维斜纹布竹棉混纺面料以及口罩布等可用于生产牛仔裤休闲裤衬衫茄克裙子婴儿装童装等服装雪松公司开发生产出用竹原纤维与棉丝混纺的面料保健又舒适可制作内衣婴幼儿装床上用品针织内衣及袜类在面料展销会上先后与美国日本韩国德国意大利法国等世界多个国家建立了业务关系哈尔滨中纺亚麻科技有限公司研制的竹纤维与亚麻交织的床上用品交捻的针织衫凉爽抑菌柔软亮丽改善了纯亚麻面料原有的厚重粗犷江苏太仓二棉实业有限公司等单位联合研制的丝竹纱织品的吸放湿性能介于麻与丝绸之间用作夏季服装时基本不沾身上海市纺织壮实用品科技研究所和上海萃众毛巾总厂联合研发的天然竹纤维毛巾产品受到市场推崇爽竹是日本东丽公司的聚酯竹混纺产品的命名经过新乡化纤科研人员的潜心攻关终于成功开发出具有绿色保健功效的竹炭纤维该纤维可以制作医疗防护服饰床上用品高档内外衣面料宾馆及家庭车船装饰用品还可以做空气过滤用材等日本科学家最近研究发现竹子普遍含有一种特殊的纤维素日本学者称之为竹纤维这种竹纤维能溶于水成为清澈透明的溶液更令人叫绝的是竹纤维还是一种极其出色的保健食品新型原料竹纤维属于天然低聚多糖类物质它在大肠内可成为双歧杆菌等益生菌的天然培养基故可增加肠道内益生菌的数量防止杂菌引起的腹泻与肠炎等症因此具有预防肠炎的功效据悉日本一家公司已利用嫩竹提取的竹纤维加工制成了新型保健饮料据该公司介绍消费者口服后可降低小肠中脂肪的吸收有显著的减肥作用在纺织用天然纤维素资源的利用方面传统的资源是棉花麻和木材而正在利用的天然纤维素新资源主要包括竹子菠萝叶香蕉茎皮月桃茎蒲草玉米杆等年月我国独立研制开发出了第一批短竹纤维其实在晋朝就已经有用竹纤维造纸的历史但中国发表的相关论文却始于年随后对竹纤维及产品研究的论文陆续发表但将竹纤维用于生产织物面料的时间还是年月这时竹纤维的生产方法是借用造纸的方法先生产竹浆然后成纤将竹纤维用于纺织是一项新技术其纺织产品在我国引起了一股开发热潮我国竹资源丰富种植广泛竹纤维的再生可降解生产无污染和多功能性都将使竹纤维成为世纪的多功能绿色环保纤维从可纺性加工性能来看竹纤维完全可以替代棉纤维参与面料行业的市场竞争从服用舒适性来看作贴身衣服浴衣床上用品作夏季衣料床上用品竹纤维制品比麻更光滑亮丽比真丝更抗皱挺爽从产品开发及市场价格看新型的竹纤维产品较莫代尔天丝大豆纤维产品相对占有优势从市场前景看由于合纤依赖石油化工及对环境有污染而棉麻及丝由于受自然条件农民收益等因素制约增产潜力有限总之竹纤维纺织品的成功开发使我国丰富的竹资源得以利用并推动了我国林业和纺织服装业的升级还顺应了人们崇尚绿色环保卫生保健的心态竹纤维产品的前景展望复合材料近年来为了解决环境问题生物分解性树脂的开发越来越受到人们的关注特别是欧美等国家在生物分解性树脂方面取得了令人瞩目的进展有些品种已经实现了产业化生产竹玻璃纤维复合建筑材料是一种较理想的复合建筑材料它不仅具有较高的承载能力和抗弯能力而且具有一定的抗冲击性能竹玻璃纤维复合建筑材料的比强度比模量较大力学性能较好完全可以满足一般承力件的要求利用竹纤维代替木纤维生产经济墙板所得的板材强度相当好可以与针叶材纤维经济墙板相媲美且密度较低现在对竹质复合材料的研究很多除了上面所述还有很多其他的应用例如竹纤维加强塑料具有低耗质量轻的优点同时还可以增强符合材料的机械性质竹纤维中的抗菌物质还可以减少塑料对人体健康的伤害因而在建筑业上有很大的应用潜能纺织业用竹纤维研制纺织服装产品是近年开发一种新产品被誉为世纪最具发展前景的健康面料竹纤维既可纯纺也可混纺可采用环锭纺转杯纺等方法加工目前已有竹纤维纯纺产品和各种混纺产品竹纤维与棉天丝莫代尔麻丝涤纶腈纶等纤维进行不同配比的混纺可发挥纤维各自特点弥补纯纺产品的缺陷和不足提高产品的档次迎合消费者的新理念开发竹纤维与羊毛混纺新产品充分发挥竹纤维在毛织物中的优良性能可以丰富毛纺织面料品种提高面料的档次和附加值我国竹资源丰富种植广泛竹纤维的再生可降解生产无污染和多功能性都将使竹纤维成为世纪的多功能绿色环保纤维自然原料的竹纤维经去糖去脂处理后多年保存不发霉不虫蛀竹子易于加工且生产成本低将有望广泛地应用于工业建筑环境保护等领域逐步部分取代木材和玻璃纤维用于增强纤维行业有利于保护森林资源从可纺性加工性能来看竹纤维完全可以替代棉纤维参与面料行业的市场竞争从服用舒适性来看作贴身衣服浴衣床上用品作夏季衣料床上用品竹纤维制品比麻更光滑亮丽比真丝更抗皱挺爽从产品开发及市场价格看新型的竹纤维产品较莫代尔天丝大豆纤维产品相对占有优势从市场前景看由于合纤依赖石油化工及对环境有污染而棉麻及丝由于受自然条件农民收益等因素制约增产潜力有限竹纤维依仗其化纤棉和丝无法比拟的优势随着市场的不断开拓将会立足于面料市场并占有相当的市场份额竹纤维的多项性能优势为竹纤维的市场开发奠定了一个光明的前景也使得竹纤维纺织产品的附加值高这是厂家开发的原动力也是受到广大消费者青睐的原因所在目前我国的竹纤维服装主要用于出口一件竹纤维服装在美国可卖美元在日本一件加入竹纤维的休闲西装可售万日元一件茄克衫为万日元国内一件含竹纤维的衬衣或裙子也要好几百元基于竹纤维的多项特效功能和高附加值因此竹纤维将被重点用于生产具有特效功能的产品上如内衣贴身恤衫衬衣袜子浴巾浴衣毛巾床上用品脚垫凉席地毯以及纱布口罩等医用产品竹纤维产品市场广阔产业前景远大世纪是人类追求绿色环保的时代竹原纤维纺织产品的特点正迎合了人们的需求因此具有广阔的市场前景竹原纤维纺织产品是高档夏季服装面料的最佳选择夏季服装首先要具有良好的透气性以利于透气散热此外还要具备良好的吸湿性与透湿性使人体在大量出汗的时候仍然感觉到舒适同时最好还有适当的光洁度这是因为外表面光滑些有利于加强反射减少辐射热吸收这些要求恰恰与竹原纤维的特点相吻合但现在这种竹原纤维每个月的产量只有到万米而且价格要比普通棉质面料高到倍因此它目前只能应用在高档夏季服装上竹原纤维纺织产品也是保健内衣面料的理想选择内衣紊有人体第二皮肤之称是人们生活中唯一时刻不离的服装对人体具有保护和装饰的功效进入世纪自然绿色环保的消费理念逐步深入人心消费者越来越关注内衣的质量及保健功能竹原纤维的这些特点使其在保健内衣的开发上具有得天独厚的优势是一种极具生态价值的内衣材料目前各大内衣品牌都推出了彩棉内衣如果再加上竹原纤维那么内衣的天然纤维大家庭的成员就更加完美了况且成本上看竹原纤维内衣的价格也不会比彩棉内衣高家居及床上用品上也可以采用竹原纤维纺织产品例如床单被罩枕头等这些寝具经常接触人体所以最好选用吸湿性好透气性好具有良好皮肤触感的天然材料研究表明这些寝具即使经常进行清洗也会常常滋生螨虫因此如果这种天然纤维还同时具有抗菌保健功能就可以有效地解决这个问题竹原纤维既具有天然纤维的优良特性又具有抗茵保健功能正迎合了这种要求在医疗卫生领域也可以应用竹原纤维纺织产品例如口罩其作用在于过滤使病毒和细菌不能进入人体还能阻挡自己口鼻的细菌和病毒传给他人它直接与人口接触也要求具有吸湿性透气性和良好的皮肤触感竹原纤维除了具有这些特点其抗菌作用无疑更是锦上添花使口罩的功能更好地实现另外在非典时期医护人员厚厚的防护服中如果贴身穿着具有抗菌功能同时又具有天然纤维优良特性的竹原纤维制成的服装其舒适性也会大大提高袜类也可以采用竹原纤维纺织产品例如运动袜在运动中会产生大量汗液因此选择具有透气性和吸湿性强度较高的材料为好根据研究对于水溶性污垢的附着天然纤维的袜子多合成纤维的袜子少而脂肪性污垢则相反对于细菌的附着是合成纤维的袜子多天然纤维的袜子少因此可以说天然纤维的袜子卫生学性能为优再如长统袜在无空调环境时透气性差排汗不良的化纤长袜会阻碍汗液蒸发汗液与皮肤落屑沾在袜子上成为细菌的滋生地有可能引起皮肤瘙痒还会并发臭气所以近年来市场上出售的抗茵防臭袜受到了人们的关注而竹原纤维的优良特性证明它是生产抗菌防臭袜最理想的材料总之竹纤维纺织品的成功开发使我国丰富的竹资源得以利用并推动了我国林业和纺织服装业的升级还顺应了人们崇尚绿色环保卫生保健的心态随着对竹纤维产品研发力度的不断加大加上消费市场稳步开拓竹纤维产品的市场将十分广阔实验本实验目的和意义进入世纪随着环保思潮的兴起社会需求向环保节能健康安全方面发展的趋势越来越强绿色产品绿色消费等观念已深入全球消费市场与消费者心中环保纺织品也必然成为发展的趋势而竹原纤维也正是适应了这种时代潮流应运而生竹原纤维作为一种品质优良的纺织材料它已经引起广大消费者和生产者和研究人员的关注同时目前有关竹原纤维的报道已经很多关于竹原纤维的结构性能以及竹原纤维产品的开发和利用的研究也相继展开竹原纤维作为纺织原料刚刚被推出对纤维本身的完善后续产品的开发消费市场的培育等方面均处于起步阶段这一新纤维要实现产业化发展还有很多工作要做同时还需要一个较长的过程虽然竹原纤维属于纤维素纤维但是由于它们本身的结构和特性竹原纤维的制备工艺与纤维素纤维的制备方法又有所不同为了寻求一种简便而又有效的制备方法本人确立了竹原纤维制备工艺研究这一课题希望通过研究为竹原纤维的制备确立高效方便的制备工艺本课题主要采用化学处理的方法对竹子进行化学处理包括双氧水和尿素试剂的预处理液对竹子进行处理然后再用一定浓度的蒽醌类复合助剂的混合液对竹子进行煮练处理以及不同比例浓度的助剂对煮练效果的影响最后再水洗分离出竹原纤维比较分析出最佳的工艺处理的参数试剂比例采用最佳工艺实验这一课题希望能对竹原纤维的制备起到导向作用从而为竹原纤维的推广和竹原纤维纺织品的开发奠定微薄之力主要实验材料药品与设备原料未经处理过的天然竹片主要药品与助剂尿素双氧水二甲基二环氧乙烷浓硫酸蒽醌类复合助剂等主要实验设备电热恒温水浴锅江苏常熟电热设备厂型电子恒温烘箱上海珂玛仪器有限公司型生物显微镜北京泰克仪器有限公司型纤维电子强力仪江苏太仓纺织仪器厂一型扫描电镜日本电子型试样表面处理机中科院科学仪器中心实验步骤与工艺工艺流程预处理一碱煮练一漂白一酸洗水洗一干化处理梳理筛选预处理称取未经处理的天然竹片放于一定含量的双氧水和尿素混合液中浴比调节值为常温处理预处理工序分为整料制竹片浸泡首先将竹材去枝节与尖梢锯成一定长度的竹筒然后采用机械或手工方式将竹筒劈裂成一定宽度的竹片由于竹材本身结构很致密一般的蒸煮液很难渗透进去因此竹片在进行下一道工序的蒸煮之前需预先浸泡在特制的软化剂中使其润胀纤维素纤维的润胀可分为结晶区问的润胀和结晶区内的润胀只有让软化剂渗透到结晶区内才可形成无限润胀从而大大降低脱胶难度由于纤维素上的羟基本身是有极性的所以要求软化剂是极性的并且溶剂极性越大竹纤维的润胀程度越大通过大量实验得出氨水和尿素的混合溶液效果很明显使用的氨水和的尿素溶液混合成软化剂浸泡达到润胀要求分离分离分为蒸煮水洗分丝三个步骤首先蒸煮将竹片仍然放在的氨水和的尿素的溶液混合液中蒸煮温度为对其进行脱糖脱脂脱胶注意蒸煮液中的氨水浓度不能太大否则将降低竹纤维强度并且会使竹纤维变黄然后进行水洗将蒸煮过的竹片取出用水洗净去除附着的浸泡液接着分丝采取机械方式捶打竹片从而分离出粗竹纤维成形成形工序大致要经过蒸煮分丝脱水上油软化等几个步骤上一步分离所得到的粗纤维还含有许多的薄壁组织和木素需通过碱液蒸煮将分离工序所获得的粗纤维放在的溶液中蒸煮温度为进一步润胀竹纤维使木素分子的醚键断裂生成碱木素而溶于溶液中并进一步抽提出半纤维素分丝将粗纤维分为更细的纤维并用水冲洗脱胶脱水将制得的竹纤维放在离心机上脱水软化将脱水后的竹纤维浸油使其具有一定的柔软度和光泽度后处理在专用干燥设备上将纤维干燥温度为使含水率控制在以下然后对其进行梳理整理成竹纤维丝去除短纤维及其粉末并将其打包碱煮练将竹材按竹结截取采用机械或手工的方法制成厚的竹片将预处理后的竹纤维放于一定浓度的蒽醌类复合助剂的混合液中浴比放入蒸煮设备中加压升温至规定温度和压力后保温开始计时在设定温度下煮至规定时间后取出漂白二甲基二环氧乙烷的漂白原理反应时独有的一个特征就是能够转移一个活性氧电子它可与木质素中大量存在的脂肪族结构和芳香族结构中的双键发生亲电性的氧化反应同时由于双键是主要发色基团因此预处理可以提高制成纤维的白度酸洗水洗将煮练后的竹纤维放于硫酸中浴比常温常压下处理再用水洗涤干化处理筛选将经上述处理后的纤维放于烘箱中去除约水分然后梳理分离并干燥筛选出满足条件的纤维实验测试与分析正交实验为了更好地考查不同细化工艺参数对所得纤维性能的影响设计了因素水平正交实验因子水平设计见表表因素水平正交实验因子水平水平因素预处理条件碱煮练条件煮练温度煮练时间尿素复合助剂尿素复合助剂尿素复合助剂细化工艺参数对竹纤维纤维素含量的影响纤维素含量是天然纤维素纤维能否纺纱乃至服用的关键指标从苎麻等纤维处理的经验看纤维素含量低于是不可以服用的因此为考察分离细化的效果本实验采用硝酸乙醇质量法对细化前后竹纤维的纤维素含量进行了定量分析并且与竹材做了对比结果见表从表可以看出经爆破处理后束状纤维中纤维素的含量虽比竹材增加了很多同时伴随着木质素的减少但还远未达到的水平此时因为纤维中半纤维素和木质素的含量较大纤维不仅过粗而且刚性强手感粗糙难以进行纺纱因此不可服用为了更深入的探讨各参数的影响程度我们进行了正交分析结果见表表细化前后竹纤维的纤维素含量对比试样纤维素含量试样纤维素含量竹子细化后细化前样品细化后细化后细化后细化后细化后细化后细化后细化后说明细化处理前后的样品均为竹子其中为上述正交实验的编组表正交实验结果分析参数因素说明表中分别为不同因素对应水平条件下的各质量指标之和则对应上述值与总水平数之比则为每列中最大值与最小值之差从极差看时间是影响质量指标的主要因素然后依次是温度预处理液配方碱煮练液配方煮练剂用量煮练时间和煮练温度个因素中固定个因素时其他个值越高得到的纤维素含量也越高当煮练剂用量一定时相对于煮练温度煮练时间对纤维素含量影响较大即煮练时间越长纤维素含量也越高煮练温度一定时则煮练时间相对煮练试剂用量对纤维素含量影响较大即煮练时间越长纤维素含量也越高煮练时间一定时煮练试剂用量相对煮练温度对纤维素含量影响较大即煮练试剂用量大纤维素含量也高为便于直观分析做因素水平与关系图见图从图可以看出对预处理条件及碱处理条件来说在水平条件下平均质量指标都是最高水平条件下平均质量指标在处理温度下最好水平条件下则处理时间条件下的平均质量指标最高因此单从纤维素含量这个角度考查最佳细化工艺条件应是预处理液中的质量浓度为尿素碱处理液中复合助剂温度处理时间当然最终的工艺条件还须结合纤维直径强度等力学性能的测量结果来综合考虑细化工艺参数对竹纤维基本性能的影响纤维的长度细度强度不仅影响其可纺性还在很大程度上影响到织物的耐用性手感悬垂性舒适性等服用性能为此我们采用正交设计得到的组参数及单独考虑纤维素含量这个因素得出的最佳工艺参数对竹纤维进行了分离细化并测定了所得纤维的基本性能结果见表表细化处理后竹纤维基本性能试样平均直径平均长度平均强度纤维得率说明表中号试样表示正交实验编组好号为单考虑纤维素含量得到的最佳参数处理的样品第组得到的纤维长度未达到故略去由表看出经上述条件处理后得到的竹纤维直径已较小并且有一定的长度和强度其中号纤维的性能已基本达到服用要求综合前面纤维素含量部分的分析结果可以得出该实验条件下最优的工艺参数是预处理液中尿素碱处理液中复合助剂温度处理时间但所有实验条件下纤维的得率均较低很多原料处理后都成了长度在的碎沫基本上是竹纤维单细胞的长度这可能是由于化学细化处理条件还是比较剧烈对起黏结作用的木质素等胶质的破坏作用较大煮练失重率测试右图为烧碱浓度和温度对粗竹纤维碱处理时失重率的影响在各处理温度下粗竹纤维的失重率均随烧碱浓度的增加而上升这说明烧碱对粗竹纤维中的半纤维素木质素果胶等杂质具有明显的溶解作用不管是处理还是处理粗竹纤维的失重率均较低除杂效果较差处理后的粗竹纤维还呈明显的束状且硬丝并丝很多由于去除杂质不充分纤维仍呈黄色当处理温度达到或超过后粗竹纤维的失重率明显增加这是由于高温促进了纤维和杂质的膨化增强了碱液对纤维的渗透性加速了杂质的溶解提高了杂质的溶解度但是高温和过高的烧碱质量浓度极易导致竹纤维的碱降解例如在和当烧碱浓度达到时部分纤维会呈絮状而时当烧碱质量浓度超过后纤维几乎全部变为絮状由粗竹的纤维素含量为而在和温度处理下当烧碱质量浓度超过后失重率均在以上这也说明了在高温和高碱质量浓度的处理下纤维素发生了降解由于高温高压处理去除杂质充分因此处理得到的纤维白度较高漂白值对处理效果的影响见表表值对处理效果的影响值半纤维素木质素纤维素白度注丙酮浴比室温处理时间实验中脱木素的制取通常采用现场制备的方法同时必须严格控制反应的值在由表可以看出当值为左右时木质素的含量逐渐下降而值为时木质素含量逐渐上升同时白度也在值为时达到最高值即可知值为时效果最佳温度和时间对处理的影响不同温度和时间对处理的影响分别见表表表温度对处理的影响温度木质素白度注丙酮值为浴比表时间对处理的影响时间木质素白度注丙酮值为浴比在不同的温度下用脱木素处理温度为结果如表所示温度提高脱木素率增加但超过脱木素率有所下降这可能是温度过高导致活性氧过多无效分解所致由此可见处理温度在较为合适在不同的时间下用脱木素处理时间为结果如表所示随着时间的增加脱木素率随之增加但超过时增加的趋势变得缓慢结论在和度下采用烧碱处理法从粗竹纤维中提取天然竹纤维脱胶去杂效果较差竹纤维不易分离在和下尤其是和粗竹纤维的失重率高脱胶除杂效果好竹纤维易于分离高温和高碱质量浓度有利于促进半纤维素和木质素等杂质的溶解但在和下当烧碱质量浓度超过时极易引起纤维素的降解在采用现场制备的方法进行漂白时必须严格控制反应的值在范围内才能达到比较理想的脱木素率和漂白效果温度和时间对脱木素和漂白效果有一定的影响最佳处理温度为时间为采用本实验条件下的束状竹原纤维其细化分离处理的最佳工艺预处理液中质量浓度尿素碱处理液中蒽醌类复合助剂温度处理时间经上述条件细化处理后其平均直径可达约平均长度平均强度性能初步满足服用参考文献张巍竹纤维精细化加工的研究东华大学纺织材料和纺织品设计俞建勇新型纤维介绍天竹纤维全球纺织网赵钊辉谢光银竹纤维的结构及理化性能分析纺织科技进展李珏杨乐芳翁毅竹纤维素纤维的性能测试与应用棉纺织技术王文淑冯素江赵其明天然抗菌纤维竹纤维毛纺科技吴叶青竹资源的深加工产品竹纤维与竹炭制品浙江林业科技王志进译环保型竹纤维面料的开发国外纺织技术范杰竹纤维一种新型的纺织纤维材料天津纺织科技赵博李虹石陶然竹纤维基本特性研究纺织学报宋晓峰勒玉伟竹浆纤维一浆粕的制备研究国际纺织导报孙宝芬隋淑英孙永军等新型再生纤维素纤维竹纤维山东纺织科技孙艳霞张巍然竹纤维产品开发探讨上海毛麻科技系井彻著王志进杨以雄译环保型竹纤维布料的开发国外纺织技术李庆春竹纤维的性能及其开发技术关键四川纺织科技致谢本课题是在潘璞老师的悉心指导下完成的课题开始以来无论从资料的收集整理还是实验的进行结果的论证都得到潘老师无微不至的关怀和支持潘老师严谨的治学态度和谆谆教导不仅在学业上而且在做人上使我受益匪浅在此谨向我的导师致以衷心的感谢和深深的敬意在课题的实验过程中数据处理及理论分析方面也得到了翦育林副教授汪南方老师周文常老师与冯愈老师的鼎力相助在实验测试方面特别感谢汪南方老师林老师纺织系在实验设备方面给予了很大的帮助借此机会向他们及所有在本论文完成过程中给予我关怀的人们致以最衷心的祝福和感谢