菠萝叶纤维的前处理及染色性能研究

论文摘要

菠萝叶纤维是从菠萝叶脉中制取得来的纤维,属于叶片麻类纤维,是一种天然的纤维素纤维。本文主要对菠萝叶纤维的脱胶方法、改性及染色性能进行了系统性的研究。采用苎麻化学成分定量分析方法测定了菠萝叶原麻中各种化学成分的含量及含胶率。利用电子扫描显微镜、傅立叶红外光谱法、X-射线衍射和TG、DSC等方法测定了菠萝叶纤维的形态结构及化学组成。并且对菠萝叶纤维的物理机械性能进行了测定,发现纤维的强度较高,线密度较低,具有较高的可纺性和成纱质量。采用硫酸对菠萝叶纤维进行预处理,并分析了不同脱胶方法对脱胶后纤维的残胶率和断裂强度的影响。化学方法脱胶虽然能除去较多的果胶质,但是对纤维的损伤较为严重。使用生物酶法对菠萝叶纤维脱胶,对纤维的损伤较小。并且在脱胶过程中使用超声波可以大大缩短脱胶时间。通过分析几种脱胶方法对脱胶效果的影响,确定了最佳脱胶方法及最佳脱胶工艺。即使用超声波和复配酶作用于纤维,最佳工艺为：果胶酶/新型纤维素酶L-10复配的浓度比为3：1,复配酶总浓度为60%（o.w.f）,超声波功率为80W,脱胶时间40min。分别采用两种改性剂对最佳脱胶工艺下的菠萝叶纤维进行改性,并用活性红K-2G在传统的染色条件下和无盐染色条件下对未改性和改性后的纤维进行染色。通过测定染色后的上染百分率来确定改性剂的改性效果及染料的染色效果。采用两种改性剂改性后的纤维上染百分率都明显高于未改性的纤维,而且改性纤维在无盐染色条件下的上染百分率要高于传统染色条件。并且两种改性剂相比较,阳离子改性剂GX-H23的改性效果要稍高于表面活性剂1227。分析了各个因素对改性及染色效果的影响,确定了最佳改性及染色工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 菠萝叶纤维概述
• 1.1.1 菠萝叶纤维的结构
• 1.1.2 菠萝叶纤维的性能
• 1.1.3 菠萝叶纤维的化学成分及性质
• 1.2 菠萝叶纤维的提取
• 1.3 菠萝叶纤维的应用
• 1.3.1 服用及装饰布
• 1.3.2 工业用纺织品
• 1.3.3 树脂基复合材料用增强材料
• 1.3.4 制浆造纸潜在的纤维原料
• 1.3.5 其它用途
• 1.4 菠萝叶纤维的脱胶
• 1.4.1 化学脱胶
• 1.4.2 微生物脱胶
• 1.4.3 物理脱胶
• 1.5 菠萝叶纤维的发展概况
• 1.6 本课题的研究内容、目的和意义
• 第二章 菠萝叶纤维的结构及物理性能
• 2.1 实验材料、药品及仪器
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验药品
• 2.1.3 实验仪器
• 2.2 实验内容
• 2.2.1 回潮率测定
• 2.2.2 菠萝叶纤维的化学成分测定
• 2.2.3 含胶率测定
• 2.2.4 物理机械性能
• 2.2.5 SEM电镜扫描
• 2.2.6 傅立叶红外光谱测试（FT-IR）
• 2.2.7 X-射线衍射测试（XRD）
• 2.2.8 差热扫描量热（DSC）和热重（TG）分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 化学成分
• 2.3.2 物理机械性能
• 2.3.3 SEM电镜扫描
• 2.3.4 红外光谱分析
• 2.3.5 X-射线衍射分析
• 2.3.6 热分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 菠萝叶纤维的前处理研究
• 3.1 实验材料、药品及仪器
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验药品
• 3.1.3 实验仪器
• 3.2 实验内容
• 3.2.1 纤维预处理
• 3.2.2 化学脱胶
• 3.2.3 生物酶脱胶
• 3.2.3.1 果胶酶脱胶
• 3.2.3.2 果胶酶和纤维素酶复配脱胶
• 3.2.4 超声波和生物酶联合脱胶
• 3.2.5 测试
• 3.2.5.1 残胶率
• 3.2.5.2 断裂强度
• 3.2.5.3 物理机械性能
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 预处理最佳工艺的选择
• 3.3.1.1 硫酸浓度的影响
• 3.3.1.2 温度和时间的影响
• 3.3.2 化学脱胶
• 3.3.3 生物酶脱胶
• 3.3.3.1 果胶酶脱胶
• 3.3.3.2 果胶酶和纤维素酶复配脱胶
• 3.3.4 超声波和生物酶联合脱胶
• 3.3.4.1 超声波的作用
• 3.3.4.2 超声波和果胶酶联合脱胶
• 3.3.4.3 超声波和复配酶联合脱胶
• 3.3.4.4 物理机械性能
• 3.4 本章小结
• 第四章 菠萝叶纤维的改性及染色性能研究
• 4.1 实验材料、药品及仪器
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验药品
• 4.1.3 实验仪器
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 改性工艺及处方
• 4.2.2 染料的标准曲线绘制
• 4.2.3 染色工艺及处方
• 4.2.4 测试
• 4.2.4.1 元素分析
• 4.2.4.2 上染百分率
• 4.2.4.3 固色率
• 4.2.4.4 皂洗牢度
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 改性和染色的理论基础
• 4.3.1.1 纤维改性的理论基础
• 4.3.1.2 活性染料染色的理论基础
• 4.3.2 染料的标准曲线
• 4.3.3 改性剂的作用
• 4.3.3.1 元素分析
• 4.3.3.2 上染百分率变化
• 4.3.3.3 改性剂浓度的影响
• 4.3.3.4 氢氧化钠浓度的影响
• 4.3.3.5 改性时间的影响
• 4.3.3.6 改性温度的影响
• 4.3.4 改性后纤维的染色性能
• 4.3.4.1 染料用量的影响
• 4.3.4.2 染色温度的影响
• 4.3.4.3 染色时间的影响
• 4.3.4.4 纯碱质量浓度的影响
• 4.3.5 最佳工艺条件下两种纤维的染色效果比较
• 4.4 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