以椰殼纖維中螺旋纖維制備彈性纖維網的方法及用途技術

本發明專利技術提供了一種以椰殼纖維中螺旋纖維制備彈性纖維網的方法，其特征在于，包括：將單細胞管纖維濕網采用羅拉對組I進行擠壓脫液和多級牽伸處理使單細胞管纖維螺旋劈裂、展開成亞微米螺旋纖維，得到亞微米螺旋纖維漿粕；第四步：將所得的亞微米螺旋纖維漿粕循環進行清洗和自然無序化成網1～3次，使漿粕呈微堿性到中性；再采用羅拉對組II進行擠壓脫液與纖維糾纏和多級牽伸與松弛處理，使亞微米螺旋纖維間相互糾纏；然后經烘干制得彈性纖維網。本發明專利技術的彈性纖維網的彈性好，回彈性優良，強度高。

Method for preparing elastic fiber net by using spiral fiber in coconut shell fiber and use thereof

The invention relates to a spiral fiber coir fiber preparation method of elastic fiber network, which is characterized in that: including single cell tube fiber network using wet roller pair group I extrusion de liquid and multi-stage drawing processing make single cell splitting, expanded into sub micron fiber spiral spiral pipe to get the sub micrometer screw pulp; the fourth step: submicron spiral fiber pulp cycle will be cleaned and the formation of natural disordered network 1 ~ 3 times, the pulp was slightly alkaline to neutral; then the roller of group II extrusion dewatering and fiber entanglement and multi-stage drawing and relaxation, the sub micron spiral fiber entanglement; then after drying the elastic fiber network. The elastic fiber net of the invention has the advantages of good elasticity, good elasticity and high strength.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種以椰殼纖維中螺旋纖維制備高彈性纖維網的方法，特別是一種利用堿液分離-機械牽伸法從椰殼單細胞管纖維中牽伸制備亞微米螺旋纖維及其集合成網的方法。
技術介紹
纖維素是自然界取之不盡、用之不竭、綠色、無污染的可再生資源，地球上每年生長的植物纖維素高達數億噸，超過了現有石油總儲量，但利用量微乎其微。絕大部分為自然降解和作為燃料燃燒，這本身就是一種污染。據報道由環境污染和生態破壞造成的損失已占到GDP總值的15％，這意味著一邊是9％的經濟增長，一邊是15％的損失率。在人類社會面臨資源貧乏、能源危機、環境污染等諸多問題時，植物資源作為地球上分布廣泛、來源豐富、可持續利用的纖維資源，具有巨大的開發利用潛力，受到全世界的普遍重視，并已成為可持續資源和新材料的利用與發展方向之一。而從植物纖維中提取制備納米纖維素原纖作為拓展纖維資源的一種途徑，得到人們的廣泛關注。椰子是熱帶地區主要的木本油料作物之一，海南地屬亞熱帶和熱帶地區，椰子資源十分豐富。椰子一年均可產果，產果高峰期為9月至次年1月，產果壽命長達80年。每株椰樹在80年樹齡前的平均年產果實50～200個。海南栽培椰樹已有2000年的歷史，直到解放后才開始規模化種植。現年均產量可達2.2～2.4億個，約占全國總產量的99％。作為椰子產業的附屬物——椰殼纖維，若每個椰子產椰殼纖維200g/個，海南省每年的椰殼纖維資源可達4.4～4.8萬噸。椰殼纖維從椰殼中分離、除雜、去皮膠后獲得的天然纖維素纖維，具有韌性強、防潮、透氣、抑菌等特性。目前的主要用途有坐墊、繩索、刷子、室內裝潢(少數民族或者外國人會用其做成各種形狀置于室內)、制活性炭、燃料等，也被當做廢棄物自然降解或焚燒。作為紡織用椰殼纖維主要產品是墊子、地毯、繩索、羅網、門墊等。然而，所有這些應用及產品都是以椰殼纖維本身制成的紡織品及應用。除椰殼纖維的直接紡織應用外，人們較多關注的是天然纖維素纖維的納米原纖的提取制備。由于天然纖維素纖維中的微原纖和基原纖都小于50nm，且結晶度很高，故又稱為納米纖維素晶須。但本專利技術主要關注椰殼纖維中單細胞管狀纖維(簡稱管纖維)的分離提取制備技術。在此方面的研究報道，到目前為止未見相關報道，而只是在椰殼纖維的結構研究中有所表述。即對椰殼纖維作為一個整體來研究。如S.Renouard等人關注超聲波處理對不同種類的纖維素纖維降解性能影響，實驗得椰殼纖維對超聲波反應更敏感，易于降解的報道(Sullivan Renouard，Christophe Hano et.al.Characterization of ultrasonic on coil，flax and hemp fibers.Materials Letters，2014，129：137-141)只是為了證明超聲波對不同纖維素纖維分離的效果，并未涉及椰殼纖維中管纖維的分離，根本未涉及其中的螺旋螺旋纖維。L.Q.N.Tran等人采用機械抽取和熱水浸泡的方式獲得膨脹的椰殼纖維，使管纖維在椰殼纖維中的截面形態變得更清晰，并由此研究了椰殼管纖維的直徑、橫截面和以及管纖維的直徑的變化和可能的長度(L.Q.N.Tian，T.Nguyen Minth et.al.Investigation of microstructure and tensile properties of porous natural coil fibre for use in composite materials.Industrial Crops and Products.2015，65：437-445)，而未涉及管纖維分離。顯然，這些都是通過電鏡照片觀測管纖維的大小和形態，并未能將管纖維從椰殼纖維中逐一分離開來，更無通過牽伸方法獲得亞微米粗細的如彈簧結構的晶帶纖維。自然也就無法涉及將亞微米螺旋纖維制備成高彈纖維網的方法。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提出并實施一種以椰殼纖維中螺旋纖維制備高彈性纖維網的方法，將管纖維牽伸獲得亞微米螺旋纖維，然后制備高彈性纖維網，可以獲得比木棉纖維更細且更柔軟的大中腔天然纖維素纖維，并使原來粗、長、硬的多細胞椰殼纖維變為超細、軟的椰殼管纖維，所制得的亞微米彈簧彈性好，可直接用于高彈、高膨松纖維網的制備。為了達到上述目的，本專利技術的采用了如下技術方案：一種以椰殼纖維中螺旋纖維制備彈性纖維網的方法，其特征在于，包括：第一步：將椰殼開松，獲得纖維團，將纖維團煮練、洗滌并擠壓去水，得到椰殼纖維；第二步：將所得的椰殼纖維按固液浴比為1∶20～1∶40置于溫度60～98℃的含NaOH和H2O2的混合溶液中，所述的含NaOH和H2O2的混合溶液中NaOH的濃度為10～60g/L，H2O2的濃度為80～200ml/L，溶劑為去離子水，在60～98℃下攪拌并同步超聲波震蕩0.2～2小時后，循環進行真空抽濾、加去離子水洗滌和真空抽濾1～4次，使濾液呈微堿性到中性，得單細胞管纖維濕網；第三步：將所得的單細胞管纖維濕網采用羅拉對組I進行擠壓脫液和多級牽伸處理使單細胞管纖維螺旋劈裂、展開成亞微米螺旋纖維，得到亞微米螺旋纖維漿粕；第四步：將所得的亞微米螺旋纖維漿粕循環進行清洗和自然無序化成網1～3次，使漿粕呈微堿性到中性；再采用羅拉對組II進行擠壓脫液與纖維糾纏和多級牽伸與松弛處理，使亞微米螺旋纖維間相互糾纏；然后經烘干制得彈性纖維網。優選地，所述的第一步中的煮練、洗滌并擠壓去水循環進行，循環次數為1～3次。優選地，所述的煮練為將纖維團在60～98℃水中煮練0.2～2小時。更優選地，所述的洗滌為放水洗滌或換槽洗滌。優選地，所述第二步中的攪拌并同步超聲波震蕩的攪拌速度為400-1000rpm，超聲波功率在100W～800W，所述的超聲波震蕩為間歇處理，每震蕩10sec～3min后停頓20sec～6min。優選地，所述的羅拉對組I由3～5對羅拉組成，所述的3～5對羅拉構成2～4級牽伸區。優選地，所述的羅拉對組I的總牽伸倍數為4～12倍。(所述的總牽伸倍數是指最后輸出羅拉對線速度與最前輸入羅拉對線速度之比)優選地，所述的羅拉對組II由2～4對羅拉組成，所述的2～4對羅拉構成1～3級牽伸區與1級松弛區。優選地，所述的羅拉對組II的總牽伸倍數為0.8～2倍。(所述的總牽伸倍數是指最后輸出羅拉對線速度與最前輸入羅拉對線速度之比)優選地，所述的亞微米螺旋纖維為由帶狀晶體構成的呈螺旋彈簧狀的纖維，所述的帶狀晶體的厚度在0.20～0.85μm、寬度在1.2～2.5μm。本專利技術還提供了上述方法所制備的彈性纖維網在作為過濾膜或生物醫用材料，或作為復合或層合非織造布的基材制備隔熱保暖材料或吸油清污材料，作為增彈增強材料與纖維素基質復合制備純纖維素彈性復合膜，或作為增彈增強材料與其它高聚物基質復合制備彈性復合膜中的用途。本專利技術所述的微堿性是指pH為8-9。本專利技術所述的單細胞管纖維是指由多細胞構成的椰殼纖維中分離出的單細胞管狀纖維。本專利技術的基本原理是靶向性溶脹與溶解單細胞管纖維間的細胞間質且與超聲波微氣泡沖擊擴大作用結合而高效、低損傷地解體細胞間質，并結合機械攪拌剪切作用而加快椰殼纖維的整體離解而獲得單細胞管纖維，再通過牽拉成亞微米螺旋纖維，進一步制備高彈性纖維網。本專利技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種以椰殼纖維中螺旋纖維制備彈性纖維網的方法，其特征在于，包括：第一步：將椰殼開松，獲得纖維團，將纖維團煮練，洗滌，經擠壓去水，得到椰殼纖維；第二步：將所得的椰殼纖維按固液浴比為1∶20～1∶40置于溫度60～98℃的含NaOH和H2O2的混合溶液中，所述的含NaOH和H2O2的混合溶液中NaOH的濃度為10～60g/L，H2O2的濃度為80～200ml/L，溶劑為去離子水，在60～98℃下攪拌并同步超聲波震蕩0.2～2小時后，循環進行真空抽濾、加去離子水洗滌和真空抽濾1～4次，使濾液呈微堿性到中性，得單細胞管纖維濕網；第三步：將所得的單細胞管纖維濕網采用羅拉對組I進行擠壓脫液和多級牽伸處理使單細胞管纖維螺旋劈裂、展開成亞微米螺旋纖維，得到亞微米螺旋纖維漿粕；第四步：將所得的亞微米螺旋纖維漿粕循環進行清洗和自然無序化成網1～3次，使漿粕呈微堿性到中性；再采用羅拉對組II進行擠壓脫液與纖維糾纏和多級牽伸與松弛處理，使亞微米螺旋纖維間相互糾纏；然后經烘干制得彈性纖維網。

【技術特征摘要】
1.一種以椰殼纖維中螺旋纖維制備彈性纖維網的方法，其特征在于，包括：第一步：將椰殼開松，獲得纖維團，將纖維團煮練，洗滌，經擠壓去水，得到椰殼纖維；第二步：將所得的椰殼纖維按固液浴比為1∶20～1∶40置于溫度60～98℃的含NaOH和H2O2的混合溶液中，所述的含NaOH和H2O2的混合溶液中NaOH的濃度為10～60g/L，H2O2的濃度為80～200ml/L，溶劑為去離子水，在60～98℃下攪拌并同步超聲波震蕩0.2～2小時后，循環進行真空抽濾、加去離子水洗滌和真空抽濾1～4次，使濾液呈微堿性到中性，得單細胞管纖維濕網；第三步：將所得的單細胞管纖維濕網采用羅拉對組I進行擠壓脫液和多級牽伸處理使單細胞管纖維螺旋劈裂、展開成亞微米螺旋纖維，得到亞微米螺旋纖維漿粕；第四步：將所得的亞微米螺旋纖維漿粕循環進行清洗和自然無序化成網1～3次，使漿粕呈微堿性到中性；再采用羅拉對組II進行擠壓脫液與纖維糾纏和多級牽伸與松弛處理，使亞微米螺旋纖維間相互糾纏；然后經烘干制得彈性纖維網。2.如權利要求1所述的以椰殼纖維中螺旋纖維制備彈性纖維網的方法，其特征在于，所述的第一步中的煮練和洗滌循環進行，循環次數為1～3次。3.如權利要求1所述的以椰殼纖維中螺旋纖維制備彈性纖維網的方法，其特征在于，所述的煮練為將纖維團在60～98℃水中煮練0.2～2小時。4.如權利要求1所述的以椰殼纖維中螺旋纖維制備彈性纖維網的方法，其特征在于，所述第二...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉洪玲，于偉東，韋童，
申請(專利權)人：東華大學，
類型：發明
國別省市：上海;31