香蕉茎纤维制取工艺研究

论文摘要

近年来,随着石油、煤、天然气等不可再生资源的紧缺,造成化纤原料价格在不断上涨,因此迫切需要新型可再生资源的开发与利用。香蕉茎纤维做为一种天然生态友好型纤维己引起了人们极大关注。我国是世界香蕉主产国之一,每年有五六百万吨的香蕉供人们食用。同时也有几乎等量的香蕉副产品如香蕉茎、香蕉叶等产生,而这些副产品绝大多数都被当垃圾丢弃掉了,不仅没有得到应有的开发利用,而且还造成农田的再次污染。本课题主要内容是研究香蕉茎纤维化学脱胶工艺。首先对香蕉原茎及经产地初步处理的香蕉茎纤维的化学成分进行了测试,为以后的脱胶工艺提供了依据。同时借鉴麻类纤维的制取工艺,探讨了一煮法、预处理、二煮法等脱胶工艺,同时探讨了加入助剂对香蕉茎化学脱胶效果的影响。最终确定了预酸→碱煮→碱氧二煮的化学脱胶工艺。另外,本文还对香蕉茎纤维的物理机械性能和结构形态进行了研究。分别得出以下结论:（1）香蕉茎纤维化学成分特点:在香蕉树干上不同部位的香蕉茎纤维,其化学成分含量是不同的。香蕉茎纤维中半纤维素和木质素含量都比较高,分别达到了25.25%和15.87%,这给纤维制取带来了很大困难。（2）对香蕉茎纤维分别探讨了预酸、预水、预氧工艺。其中预氧处理对木质素去除效果最明显。预氧处理较好的工艺参数为:H2O2浓度6g/L,pH为11,时间为1.5h,升温时间35～40min,常压。（3）最终探索得出如下化学脱胶工艺:试样准备→预酸→水洗→头煮→水洗→二煮（加双氧水）→酸洗→水洗→脱水→抖松→给油→抖松→干燥→香蕉茎工艺纤维。各工序的工艺参数为:预酸:H2SO4浓度2g/L,温度为55℃,时间2h,浴比1:20;碱煮:头煮NaOH浓度6g/L,头煮时间2h;二煮NaOH浓度8g/L,H2O2浓度为3g/L,二煮时间2.5h,升温时间35～40min,常压沸煮,浴比1:20:酸洗:H2SO4浓度1g/L,时间2～3min,常温常压,浴比1:20;给油:BSK1.5%,10min,常温:所制得香蕉茎工艺纤维的残胶率和残余木质素分别为10.25%和3.29%,细度为3.01tex,强力为65.23cN,断裂伸长率为2.86%。初步具有纺纱能力。（4）通过对香蕉茎纤维形态结构测试发现,香蕉茎纤维纵向表面具有横节结构,横向截面具有中腔结构,具有麻类纤维形态特征。（5）通过对香蕉茎纤维的X射线衍射测试,其结晶度和取向度分别为69.66%和0.8203。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 第一节 香蕉茎纤维开发背景及意义
• 1.1 香蕉茎纤维开发背景
• 1.2 香蕉茎纤维开发意义
• 第二节 香蕉纤维简述
• 2.1 香蕉分类与起源
• 2.2 香蕉分布及资源情况
• 2.3 香蕉树生物学特性
• 2.4 香蕉纤维的组成及理化性能
• 第三节 香蕉纤维的开发与应用现状
• 3.1 香蕉纤维开发制取现状
• 3.2 香蕉纤维的应用
• 第二章 香蕉茎纤维化学成分分析
• 第一节 试验原料选取及化学成分分析
• 1.1 试验原料选取
• 1.2 化学成分定量分析
• 第二节 小结
• 第三章 香蕉茎纤维的脱胶机理
• 第一节 香蕉茎纤维化学组成
• 1.1 纤维素
• 1.2 木质素
• 1.3 半纤维素
• 1.4 果胶
• 1.5 脂蜡质
• 第二节 香蕉茎纤维脱胶原理
• 2.1 物理脱胶法
• 2.2 微生物脱胶原理
• 2.3 化学脱胶原理
• 第三节 助剂选择
• 第四节 本章小结
• 第四章 香蕉茎纤维化学脱胶工艺研究
• 第一节 化学脱胶工艺流程设计
• 1.1 试样准备
• 1.2 预处理工艺
• 1.3 水洗
• 1.4 碱煮及碱氧煮
• 1.5 酸洗
• 1.6 给油
• 第二节 传统碱煮工艺探索
• 2.1 一煮单因子试验
• 第三节 预处理工艺探索研究
• 3.1 预处理试验
• 3.2 试验部分及结果分析
• 3.3 预处理部分碱煮试验验证
• 3.4 预氧碱煮浓度的确定试验
• 3.5 碱煮工序中加助剂试验
• 第四节 碱氧一浴工艺探讨
• 4.1 碱氧一浴法双氧水浓度的选择
• 4.2 预酸碱氧一煮法工艺
• 第五节 二煮法工艺探索
• 5.1 二煮法工艺参数探讨
• 5.2 加入双氧水的碱氧二煮法探讨
• 第六节 小结
• 第五章 香蕉茎纤维的性能与形态结构研究
• 第一节 基本物理性能
• 1.1 测试方法
• 1.2 测试结果
• 第二节 香蕉茎纤维的表面形态
• 2.1 截面形态
• 2.2 纵向形态
• 2.3 测试结果与分析
• 第三节 香蕉茎纤维的微细结构
• 3.1 结晶度测试
• 3.2 取向度测试
• 3.3 测试结果与分析
• 3.4 香蕉茎纤维与其他麻类纤维的结晶度与取向度的比较
• 第四节 本章小结
• 第六章 结论
• 第一节 论文结论
• 第二节 试验的不足之处
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢