本发明涉及纤维制备领域，且特别涉及一种棉杆处理工艺及棉杆皮纤维制备工艺。
背景技术：
：我国棉花种植面积广泛，棉秆韧皮资源丰富。棉杆皮纤维容易在自然界中分解，对生活环境的保护有着重要的作用。人们可以利用巨大的棉杆皮资源，将棉杆转化为可以利用的纺织纤维，不仅可以解决制备传统复合材料使用化纤原料对环境的污染和原料短缺的问题，推动了纺织业的发展，而且减轻了环境的压力，值得大力推广，是经济建设的一大关键之处。现有棉杆处理方式步骤冗长，耗时长，且每一步都需要不断重复才能实现每步对应的效果。并且现有的棉杆处理工艺中将脱胶和漂白分开，增加了操作步骤以及棉杆纤维的损耗。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种棉杆处理工艺，其同时对棉杆进行脱胶和漂白，同时通过软化、给油，保证棉杆皮纤维的结构的完整性，增加了棉花种植中废物的利用率。本发明的另一目的在于提供一种棉杆皮纤维制备工艺，通过该工艺能快速对棉杆进行处理，得到纤维强度高、结构完整的棉杆皮纤维，提升了棉花种植中废物的利用率，节约资源。本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：本发明提出一种棉杆处理工艺，其包括以下步骤：将等离子体状态的脱胶漂白处理液喷涂棉杆皮纤维粗品后依次进行软化和给油以及梳理。其中，软化采用软化剂，给油使用乳化剂。乳化剂主要由麻油、乳化油和水以质量比为1-3：1-3：20混合制备而得。软化剂主要由酯基季铵盐、硅氧烷、丙烯基磺酸钠、硬脂酸钠和聚丙烯酰胺以质量比为5-8：1-3：2-5：8-10：25混合制备而得。本发明提出一种棉杆皮纤维制备工艺，其包括上述棉杆处理工艺。本发明实施例的棉杆处理工艺的有益效果是：本发明提供的棉杆处理工艺利用软化剂和乳化剂对棉杆皮纤维粗品进行软化、给油，使得粗硬的棉杆皮纤维变软，避免棉杆皮纤维的破裂，保证纤维结构的完整性。同时，利用乳化剂和软化剂对前序操作中棉杆皮纤维中损失的油脂等进行修复和补充，恢复棉杆皮纤维的光泽，同时，提升棉杆皮纤维的手感。而制备得到的软化剂溶解性良好，使用后产生的废弃物少，同时废弃物容易降解，降低了对环境的污染。同时，利用脱胶漂白处理液特异性去除棉杆皮纤维粗品表面的胶质、木质素、纤维素等杂质。同时使用的脱胶漂白处理液为等离子体状态，等离子体具有高能量，能够快速地与杂质接触并发生反应，进一步地，加快了溶解的效率和速率。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面对本发明实施例的棉杆处理工艺及棉杆皮纤维制备工艺进行具体说明。本发明实施例提供的一种棉杆处理工艺：s1、棉杆预处理；利用开松设备将剥好的棉杆皮开松成细纤维束即棉杆皮纤维粗品，将开松好的纤维原料放入容器中，向容器中灌注水，水深漫过纤维表面，加热容器至水温升至70℃-120℃，并保温20-26小时。由于开松后的棉杆皮纤维粗品结构紧实，纤维与纤维之间紧密贴合在一起，若直接将开松好的棉杆皮纤维粗品进行脱胶，增大了脱胶的难度，不易脱胶完全，而且强行将紧密贴合纤维与纤维剥离开，容易损害纤维的结构。因此，先对棉杆皮纤维粗品进行蒸煮，使得棉杆皮纤维粗品吸水膨胀，增大纤维与纤维之间的空隙，便于脱胶。同时，棉杆皮纤维粗品表面湿润更容易吸收等离子体的脱胶处理液，进一步地，增加脱胶的速率和效率。s2、配制脱胶漂白处理液、乳化剂和软化剂；脱胶漂白处理液主要由2-5份无机碱、1-2份醋酸钠、1-2份碳酸氢钠、5-8份焦亚硫酸化合物、2-6份果胶酶、3-5份β-葡聚糖酶、3-5份金属蛋白酶和1-3份木瓜蛋白酶制成。醋酸钠和碳酸氢钠主要是调节ph为酶类发挥作用提供合适的环境，无机碱与各个酶类相互作用共同对棉杆皮纤维粗品含有的胶质、木质素及其他杂质进行溶解，以达到脱胶的目的。同时，焦亚硫酸化合物作为还原性漂白剂，能够使得棉杆皮纤维粗品褪色。无机碱、醋酸钠、碳酸氢钠、焦亚硫酸化合物、果胶酶、β-葡聚糖酶、金属蛋白酶以及木瓜蛋白酶采用上述比例进行制备，能够发挥良好的协同作用共同去除棉杆皮纤维粗品含有的胶质等并使得棉杆皮纤维粗品褪色得到白色的棉杆皮纤维粗品。若上述物质低于或高于本发明实施例所记载的比例，制备得到的脱胶漂白处理液的脱胶以及漂白能力均会大大降低甚至会丧失脱胶或者漂白能力。而仅有在本发明记载的范围内脱胶漂白处理液的ph值、浓度等均含量适宜，均能相互作用不仅发挥自身的分解相应物质的能力，还能够提升其他原料分解的能力。醋酸钠也称为乙酸钠，其一般以带有三个结晶水的三水合乙酸钠形式存在。三水合乙酸钠为无色透明或白色颗粒结晶，在空气中可被风化，可燃，水中发生水解。在本发明实施例中，用于调节脱胶漂白处理液的ph值。果胶酶是指分解植物主要成分—果胶质的酶类。胶酶包括两类，一类能催化果胶解聚，另一类能催化果胶分子中的酯水解。在本发明实施例中果胶酶是一种混合物包括上述两类胶酶，能够同时进行上述两种分解果胶的过程，进一步加快水解的过程，同时保证脱胶的效率。具体地，果胶酶包括果胶酯酶和果胶裂解酶。β-葡聚糖酶是能催化水解β-葡聚糖的多种酶的总称。在本发明实施例中该β-葡聚糖酶为内切性β-葡聚糖酶，其能够水解棉杆皮纤维粗品中的β-葡聚糖，以破坏棉杆纤维内木质素、胶质等物质的结构。金属蛋白酶的特点是可以保留定量金属离子，其活性中心含有金属离子的蛋白酶。进一步优选地，金属蛋白酶为沙雷肽酶或者嗜热菌蛋白酶。嗜热菌蛋白酶的特性是水解疏水性强的氨基酸时速度较快。在本发明实施例中用于水解木质素等杂质上含有的疏水性氨基酸。沙雷肽酶是一种内切酶，可用于各种蛋白质水解处理。在一定温度、ph值下，能将大分子蛋白质水解为氨基酸等产物。在本发明实施例中其不仅仅可以去除木质素、果胶等物质，还可以使得纤维更柔顺，保证纤维结构的完整性。木瓜蛋白酶是番木瓜(carieapapaya)中含有的一种低特异性蛋白水解酶，广泛地存在于番木瓜的根、茎、叶和果实内。木瓜蛋白酶是一种在酸性、中性、碱性环境下均能分解蛋白质的蛋白酶。本发明实施例中木瓜蛋白酶能够分解棉杆皮纤维粗品中的胶质等各种大分子，并使得棉杆皮纤维粗品软化，利于其他物质与棉杆皮纤维粗品的其他剩余的大分子作用。进一步地，焦亚硫酸化合物为焦亚硫酸钾和焦亚硫酸钠中的一种或者两种。焦亚硫酸钾性状为白色或无色结晶，或白色结晶性粉末或颗粒，通常具有二氧化硫气味，其主要通过二氧化硫起作用。因此，在本发明实施例中，其主要是能够漂白棉杆皮纤维粗品。焦亚硫酸钠为白色或黄色结晶粉末或小结晶，带有强烈的so2气味，在本发明实施例中，其主要是能够漂白棉杆皮纤维粗品。进一步优选地，无机碱为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或者碳酸氢钾中的任意一种。采用上述碱性一般的无机碱，既能够防止使用的无机碱碱性过强而降低酶的活性，又可以对棉杆皮纤维粗品表面的木质素等物质进行适当的水解，使得棉杆皮纤维粗品适当的软化，便于后续酶类、焦亚硫酸化合物与各种杂质进行反应以实现脱胶以及漂白。经过脱胶和漂白后的棉杆皮纤维粗品大部分为纤维束，且手感较硬，不利于生产制备纤维材料的布匹或其他物质，或者制备出来的产品硬度过高，不能直接用于实际应用。因此，需要进行软化。同时，软化的过程中，可以补充棉杆皮纤维粗品在脱胶和漂白过程中丧失的油脂，提升棉杆皮纤维的手感。因此，需要进行软化，软化使用的是软化剂。具体地，软化剂主要由酯基季铵盐、硅氧烷、丙烯基磺酸钠、硬脂酸钠和聚丙烯酰胺以质量比为5-8：1-3：2-5：8-10：25混合制备而得。各原料采用上述比例进行混合制备软化剂能够在棉杆皮纤维粗品表面快速地形成“膜”对棉杆皮纤维粗品表面进行保护，使得棉杆皮纤维粗品变的柔软、光滑、蓬松并且提升耐磨性能，同时该软化剂。同时，该软化剂水溶性较好，能够快速地溶解在水溶，同时耗水量少。而在软化后，产生的废弃物少，且这些废弃物易于被降解，降低软化剂对环境的伤害。若上述原料的使用比例高于或低于本发明实施例记载的范围，则到的软化剂的软化效果降低，对棉杆皮纤维粗品的保护作用降低，同时产生的废弃物增加，废弃物的降解程度也降低，增大了后续污染物处理的过程。酯基季铵盐是一种新型阳离子表面活性剂，具有优异的柔软、抗静电性能，抗黄变。不含apeo、甲醛，易生物降解，绿色环保。在本发明实施例中能够使得棉杆皮纤维粗品变得柔软。硅氧烷是含si—o—si键构成主链结构的聚合物，其对化学试剂温蒂，被用作防火剂、润滑剂和防潮剂。本发明实施例中，其主要的作用是润滑，提升软化剂整体的润滑效果，并利于棉杆皮纤维粗品表面膜的形成。丙烯基磺酸钠是由3-氯丙烯和亚硫酸钠反应制得。能够改善纤维的染色性能，着色牢固，可作为水质处理剂。在本发明实施例中，其能提升棉杆皮纤维粗品的延展性，同时，能够降低使用软化剂中废弃物的产生，降低软化剂对环境的污染。硬脂酸钠白色细微粉末或块状固体，有滑腻感，有脂肪味，在空气中有吸水性。微溶于冷水，溶于热水或醇溶液，水溶液因水解而呈碱性。在本发明实施例中，其用于聚合物的乳化，同时，控制软化剂中泡沫的形成，并且促进棉杆皮纤维粗品表面膜的形成。聚丙烯酰胺(pam)为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的摩擦阻力。在本发明实施例中其可降低软化剂中各原料之间的摩擦力，利于软化剂各个原料的混合均匀，利于软化剂的形成，同时，在使用软化剂的过程中可降低棉杆皮纤维粗品和软化剂之间的阻力，促进软化剂的作用。同时，棉杆皮纤维粗品硬度较大，纤维长度长，若直接进行梳理容易造成棉杆皮纤维结构断裂进而使得纤维结构破损，不利于棉杆皮纤维的应用。因此，需要对棉杆皮纤维粗品进行给油处理，给油使用的是乳化剂，具体地，乳化剂主要由麻油、乳化油和水以质量比为1-3：1-3：20混合制备而得。采用上述比例制备得到的乳化剂乳化效果良好，使得棉杆皮纤维粗品能够进一步软化到一定程度，提升棉杆皮纤维粗品的延伸性，吸水性等。s3、脱胶漂白、软化和给油以及梳理；将等离子体状态的脱胶漂白处理液喷涂棉杆皮纤维粗品粗皮表面。脱胶漂白处理液采用等离子体是因为等离子体具有更高的能量，能够快速地与棉杆皮纤维粗品内的胶质、木质素、纤维素、色素等作用，增强脱胶漂白处理液的脱胶以及漂白能力，加快脱胶、漂白速率，缩短脱胶漂白时间，节约生产成本。同时，采用等离子体能够促进脱胶和漂白的效率，保证棉杆皮纤维粗品含有的木质素等杂质被完全的水解掉，提升脱胶效率，保证棉杆皮纤维粗品内的色素被全部反应，保证漂白脱色的效率。进一步优选地，脱胶漂白处理液为射频等离子体。棉杆皮纤维粗品与脱胶漂白处理液接触15-30分钟后，对棉杆皮纤维粗品进行水洗。水洗是为了去除棉杆皮纤维粗品表面分解后得到的小分子以及洗去脱胶漂白处理液。具体的水洗方式依次利用90-120℃的水，50-75℃的水以及10-25℃的水分别冲洗脱胶后的棉杆皮纤维粗品2-3次。进一步地，90-120℃的水的ph为10-12，50-75℃的水的ph为8-9，10-25℃的水的ph为6.5-7.5。采用冲洗是利用水的压力，便于棉杆皮纤维粗品表面的杂质与其脱离，同时，减少高碱性溶液与脱胶漂白后棉杆皮纤维粗品的接触面积和接触时间，保证棉杆皮纤维粗品内纤维结构的完整性。采用分阶段冲洗是为了保证棉杆皮纤维粗品的结构完整，同时，将棉杆皮纤维粗品表面的杂质完全去除。首先，利用温度高、ph值高的水溶液对棉杆皮纤维粗品进行冲洗以去除脱胶处理液中的酶类物质以及各种化学物质。同时，高温、高碱性溶液能够进一步地对棉杆皮纤维粗品为水解完成的少量木质素等杂质进行再次水解。而后缓慢降低水温以及ph值，是为了能够对棉杆皮纤维粗品进行适当的冷却，控制棉杆皮纤维粗品表面的酸碱性，提升棉杆皮纤维粗品的柔韧性。进一步地，软化是将经过脱胶漂白后的棉杆皮纤维粗品浸泡在含有软化剂的溶液中并加热，加热的温度是60-80℃，加热时间为8-12小时。进行软化时，进行加热利于软化剂发挥功效，提升软化剂与棉杆皮纤维粗品的作用效果，促进软化效率和速率。进一步地，给油是将乳化剂喷涂于经过软化后的棉杆皮纤维粗品表面，并密封。采用喷射是保证棉杆皮纤维粗品上具有乳化剂，同时防止乳化剂含量过高，使得棉杆皮纤维过软。采用密封，是为了促进乳化剂与棉杆皮纤维粗品进行反应，加快乳化过程。密封的时间为12-16小时。进一步地，梳理是将经过给油后的棉杆皮纤维粗品梳理3-5次。梳理不仅仅是制备得到单纤维，使得纤维束分离，便于将单纤维制备为其他的物质，扩大棉杆皮纤维的使用范围。本发明还提供一种棉杆皮纤维制备工艺，其包括上述的棉杆处理工艺。本发明提供的一种棉杆处理工艺利用脱胶漂白处理液中的复合酶的特异性作用，能够快速且高效的将棉杆皮纤维表面的胶质、木质素、纤维素等杂质溶解并去除。同时利用还原性漂白剂除去棉杆皮纤维粗品中的色素，而使用的脱胶漂白处理液为等离子体状态，等离子体具有高能量，能够快速地与杂质接触并发生反应，进一步地，加快了溶解的效率和速率。而完成后水洗去除脱胶处理液以及溶解的杂质，进一步保证了棉杆皮纤维的质量。完成脱胶漂白后利用软化剂和乳化剂对棉杆皮纤维粗品进行软化，改善棉杆皮纤维的手感，同时，提升棉杆皮纤维的柔韧性、延伸性，扩大其使用范围。而软化剂水溶性较好、产生的废弃物少且容易降解，对环境损伤低。而给油进一步软化棉杆皮纤维粗品，改善纤维过长易断的缺点。同时，对棉杆皮纤维因为脱胶漂白等损失的油脂、光泽进行修复。以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例提供一种棉杆处理工艺：利用开松设备将剥好的棉杆皮开松成细纤维束即棉杆皮纤维粗品，将开松好的纤维原料放入容器中，向容器中灌注水，水深漫过纤维表面，加热容器至水温升至70℃，并保温24小时。将膨胀后的棉杆皮纤维取出，将等离子体状态的脱胶处理液喷射到棉杆皮纤维表面，棉杆皮纤维与脱胶处理液接触20分钟后，利用温度为90℃、ph值为10的水冲洗2次，再用温度为65℃、ph值为8.5的水冲洗3次，最后利用温度为25℃、ph值为7的水冲洗3次。其中脱胶处理液主要由3g碳酸钠、1.5g醋酸钠、1.5g碳酸氢钠、6g焦亚硫酸钾、4g果胶酶、5gβ-葡聚糖酶、3g沙雷肽酶和2g木瓜蛋白酶制成。软化是将经过脱胶漂白后的棉杆皮纤维粗品浸泡在含有软化剂的溶液中并加热，加热的温度是70℃，加热时间为8小时。其中，软化剂主要由酯基季铵盐、硅氧烷、丙烯基磺酸钠、硬脂酸钠和聚丙烯酰胺以质量比为5：2：5：8：25混合制备而得。给油是将乳化剂喷涂于经过软化后的棉杆皮纤维粗品表面，并密封12小时。其中，乳化剂主要由麻油、乳化油和水按照1：1：20配比配制得到。梳理是将经过给油后的棉杆皮纤维粗品梳理3次。实施例2本实施例提供的棉杆处理工艺基本与实施例1提供的棉杆处理工艺一致，区别在于操作条件以及使用的试剂发生变化。开松时的水温为90℃，保温时间为20小时。脱胶漂白时，棉杆皮纤维与脱胶漂白处理液接触的时间为15分钟。第一次水洗的温度和ph值为别为110℃、10；第二次水洗的温度和ph值为别为50℃、8；第三次水洗的温度和ph值为别为15℃、6.5。脱胶漂白处理液主要由2g碳酸钾、1g醋酸钠、2g碳酸氢钠、5g焦亚硫酸钠、6g果胶酶、4gβ-葡聚糖酶、5g嗜热菌蛋白酶、3g木瓜蛋白酶制成。软化的加热温度为60℃，时间为10小时。其中，软化剂主要由酯基季铵盐、硅氧烷、丙烯基磺酸钠、硬脂酸钠和聚丙烯酰胺以质量比为8：1：3：9：25混合制备而得。给油密封时间为16小时，梳理4次。其中，乳化剂主要由麻油、乳化油和水的质量比为1：3：20制备得到。实施例3本实施例提供的棉杆处理工艺基本与实施例1提供的棉杆处理工艺一致，区别在于操作条件以及使用的试剂发生变化。开松时的水温为120℃，保温时间为26小时。脱胶漂白时，棉杆皮纤维与脱胶漂白处理液接触的时间为25分钟。第一次水洗的温度和ph值为别为120℃、12；第二次水洗的温度和ph值为别为75℃、9；第三次水洗的温度和ph值为别为10℃、7.5。脱胶漂白处理液主要由5g碳酸氢钠、2g醋酸钠、1g碳酸氢钠、4g焦亚硫酸钾、4g焦亚硫酸钠、2g果胶酶、3gβ-葡聚糖酶、4g嗜热菌蛋白酶、1g木瓜蛋白酶制成。软化的加热温度为80℃，时间为12小时。其中，软化剂主要由酯基季铵盐、硅氧烷、丙烯基磺酸钠、硬脂酸钠和聚丙烯酰胺以质量比为6：3：2：10：25混合制备而得。给油密封时间为14小时，梳理4次。其中，乳化剂主要由麻油、乳化油和水的质量比为3：2：20制备得到。实施例4本实施例提供的棉杆处理工艺基本与实施例1提供的棉杆处理工艺一致，区别在于操作条件以及使用的试剂发生变化。开松时的水温为80℃，保温时间为22小时。脱胶漂白时，棉杆皮纤维与脱胶漂白处理液接触的时间为30分钟。第一次水洗的温度和ph值为别为100℃、11；第二次水洗的温度和ph值为别为70℃、8；第三次水洗的温度和ph值为别为20℃、7。脱胶漂白处理液主要由4g碳酸氢钾、1.2g醋酸钠、1.8g碳酸氢钠、2g焦亚硫酸钠、5g焦亚硫酸钾、5g果胶酶、5gβ-葡聚糖酶、3g沙雷肽酶、2g木瓜蛋白酶制成。软化的加热温度为65℃，时间为12小时。其中，软化剂主要由酯基季铵盐、硅氧烷、丙烯基磺酸钠、硬脂酸钠和聚丙烯酰胺以质量比为7：3：4：9：25混合制备而得。给油密封时间为13小时，梳理5次。其中，乳化剂主要由麻油、乳化油和水的质量比为2：1：20制备得到。实施例5本实施例提供的棉杆处理工艺基本与实施例1提供的棉杆处理工艺一致，区别在于操作条件以及使用的试剂发生变化。开松时的水温为100℃，保温时间为25小时。脱胶漂白时，棉杆皮纤维与脱胶漂白处理液接触的时间为15分钟。第一次水洗的温度和ph值为别为95℃、10.5；第二次水洗的温度和ph值为别为60℃、8.5；第三次水洗的温度和ph值为别为15℃、6.5。脱胶漂白处理液主要由2g碳酸氢钾、1.7g醋酸钠、1.3g碳酸氢钠、2g焦亚硫酸钾、3g焦亚硫酸钠、3g果胶酶、4gβ-葡聚糖酶、5g沙雷肽酶、3g木瓜蛋白酶制成。软化的加热温度为67℃，时间为11小时。其中，软化剂主要由酯基季铵盐、硅氧烷、丙烯基磺酸钠、硬脂酸钠和聚丙烯酰胺以质量比为6：2：3：8：25混合制备而得。给油密封时间为15小时，梳理4次。其中，乳化剂主要由麻油、乳化油和水的质量比为3：1：20制备得到。实验例1将经过实施例1-实施例5处理的棉杆皮纤维进行残胶率测试。具体测试方法参见gb18147，具体测试结果见表1。表1残胶率通过表1可知，本发明实施例提供的棉杆处理工艺基本能将棉杆皮纤维表面含有的胶质、木质素等杂质去除，纤维残胶率低。同时，脱胶所用时间少，得到的纤维柔软，损伤小。实验例2将经过实施例1-实施例5的棉杆皮纤维进行回潮率和吸水率测试。具体检测结果见表2。棉杆皮纤维的回潮率通过gb9994-2008进行测定，吸水率通过水分检测仪进行测试。表2回潮率和吸水率实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5回潮率6.857.316.517.067.11吸水率10.1611.8413.4611.7410.35通过表2可知，实施例1-5制备得到的棉杆皮纤维具备良好的吸水性能，具有一定的回潮性。综上所述，本发明实施例1-5的棉杆处理工艺利用软化剂和乳化剂对棉杆皮纤维粗品进行多次软化，使得粗硬的棉杆皮纤维变软，避免棉杆皮纤维的破裂，保证纤维结构的完整性。同时，利用乳化剂和软化剂对前序操作中棉杆皮纤维中损失的油脂等进行修复和补充，恢复棉杆皮纤维的光泽，同时，提升棉杆皮纤维的手感。而制备得到的软化剂溶解性良好，使用后产生的废弃物少，同时废弃物容易降解，降低了对环境的污染。同时，利用脱胶漂白处理液特异性去除棉杆皮纤维粗品表面的胶质、木质素、纤维素等杂质。同时使用的脱胶漂白处理液为等离子体状态，等离子体具有高能量，能够快速地与杂质接触并发生反应，进一步地，加快了溶解的效率和速率。以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。当前第1页12