黄蜀葵纤维的制取及结构与性能研究

论文摘要

黄蜀葵,又名黄葵,棉花葵,原产于非洲和亚热带地区,为锦葵科秋葵属一年生草本植物。黄蜀葵全身都是宝,其根、茎、叶、花和种子均可开发利用,集食用、药用、观赏价值于一体。关于黄蜀葵的研究,目前主要集中于草本学、药物化学、药理学及临床应用等方面,对其韧皮在纺织领域的开发研究尚少。本文对黄蜀葵的韧皮进行化学成分测试,测得其主要成分是纤维素,含量为41.80%。为此,我们对黄蜀葵这一宝贵药用植物资源在纺织领域展开了研究。本论文的主要研究内容及结论如下：1.对黄蜀葵脱胶预处理工艺和脱胶工艺分别进行了单因子实验,得出最佳预处理时间为60min,最佳预处理温度为50℃,预处理溶液中硫酸的最佳浓度为1g/L。并对脱胶工艺的五个参数进行正交优化,得出最佳工艺参数为：碱煮NaOH浓度为10g/L,碱煮时间为135min；碱氧一浴NaOH浓度为4g/L,双氧水浓度为12g/L,时间为90min。2.利用光学显微镜、扫描电镜及透射电镜,研究黄蜀葵纤维的形态结构。黄蜀葵单纤维表面布满细纹,单根纤维呈圆柱状,直径尺寸大约是10～15μm。由红外光谱图分析,黄蜀葵纤维和棉纤维的主体成分相似,都是由纤维素构成。利用X-衍射测得黄蜀葵纤维的结晶度为63.73%,和棉纤维的结晶度接近,比苎麻低。3.黄蜀葵纤维束的断裂强度为1.77～3.38cN/dtex,受纤维束细度不匀的影响,是一个波动范围,断裂伸长为2.6%-3.7%。黄蜀葵纤维的回潮率为9.64%,具有优于棉纤维的吸放湿性能。黄蜀葵纤维的质量比电阻为4.26×107Ω,在数量级上接近于棉麻类天然纤维。4.利用热重分析法对黄蜀葵纤维及棉纤维进行热性能测试,结果显示黄蜀葵纤维和棉纤维的失重量分别为82.83%和81.66%,热降解曲线更加验证了黄蜀葵纤维和棉纤维的主体成分相似性。采用高温型活性染料对黄蜀葵纤维进行染色,活性红和活性蓝的上染率分别为62.9%和75.8%。并且染色后的黄蜀葵纤维色泽鲜艳,亮丽,柔软度增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 黄蜀葵简介
• 1.1.1 黄蜀葵
• 1.1.2 黄蜀葵的化学成分
• 1.1.3 应用价值
• 1.2 黄蜀葵韧皮的开发研究现状
• 1.2.1 黄蜀葵茎部韧皮研究
• 1.2.2 其它新型天然植物韧皮纤维的开发现状
• 1.3 黄蜀葵纤维制取方法研究现状
• 1.3.1 天然水沤法、机械法脱胶
• 1.3.2 化学法脱胶
• 1.3.3 生物法脱胶
• 1.3.4 生物化学联合脱胶
• 1.3.5 闪爆、超声波法脱胶
• 1.3.6 黄蜀葵脱胶方法的选择
• 1.4 本课题的研究目的和意义
• 1.5 本课题研究的主要内容
• 第二章 黄蜀葵纤维的制取工艺
• 2.1 黄蜀葵韧皮成分定量分析
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 实验结果与分析
• 2.2 黄蜀葵脱胶工艺实验研究
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验试剂
• 2.2.4 黄蜀葵脱胶工艺流程
• 2.2.5 工艺参数的选配
• 2.2.6 脱胶效果测试指标
• 2.3 预处理工艺单因子实验结果与分析
• 2.3.1 预处理硫酸浓度对脱胶效果的影响
• 2.3.2 预处理时间对脱胶效果的影响
• 2.3.3 预处理温度对脱胶效果的影响
• 2.3.4 最佳预处理工艺参数
• 2.4 脱胶工序单因子实验
• 2.4.1 碱煮NaOH的浓度对脱胶效果的影响
• 2.4.2 碱煮时间对脱胶效果的影响
• 2.4.3 碱氧一浴NaOH的浓度对脱胶效果的影响
• 2O₂浓度对脱胶效果的影响'>2.4.4 H₂O₂浓度对脱胶效果的影响
• 2.4.5 碱氧一浴时间对脱胶效果的影响
• 2.4.6 最佳脱胶工艺参数
• 2.5 黄蜀葵纤维脱胶工艺的正交实验
• 2.5.1 正交实验方案设计与测试结果
• 2.5.2 实验结果的模糊决策分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 黄蜀葵纤维的形态及微观结构研究
• 3.1 纤维的形态结构研究
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 化学试剂
• 3.1.4 样品制备
• 3.1.5 实验结果与分析
• 3.2 黄蜀葵纤维的微原纤结构形态
• 3.2.1 实验仪器
• 3.2.2 黄蜀葵纤维样品的制备
• 3.2.3 实验结果与分析
• 3.3 黄蜀葵纤维的红外光谱分析
• 3.3.1 测试条件
• 3.3.2 样品制备
• 3.3.3 实验结果与分析
• 3.4 黄蜀葵纤维的结晶结构
• 3.4.1 结晶结构概述
• 3.4.2 样品制备
• 3.4.3 测试条件及方法
• 3.4.4 实验结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 黄蜀葵纤维的性能研究
• 4.1 黄蜀葵纤维的物理机械性能
• 4.1.1 实验材料和仪器
• 4.1.2 纤维束的细度测试方法
• 4.1.3 强力测试实验条件
• 4.1.4 计算公式
• 4.1.5 实验结果与分析
• 4.2 黄蜀葵纤维的吸放湿性能
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验方法
• 4.2.4 实验结果与讨论
• 4.3 黄蜀葵纤维的静电性能
• 4.3.1 测试仪器
• 4.3.2 试样准备
• 4.3.3 纤维比电阻及表达公式
• 4.3.4 实验结果与分析
• 4.4 黄蜀葵纤维的热性能
• 4.4.1 实验材料
• 4.4.2 实验方法
• 4.4.3 实验结果与分析
• 4.5 黄蜀葵纤维的染色性能
• 4.5.1 实验材料
• 4.5.2 实验仪器
• 4.5.3 实验方法
• 4.5.4 实验结果与分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢