專利名稱：：菠蘿葉纖維的制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種菠蘿葉纖維的制備方法及用途。技術背景菠蘿，為多年生草本植物，原產地為南美洲的巴西，是熱帶區域的三大名果之一。我國的主要產地在廣東、廣西、海南、云南、福建、臺灣等地。菠蘿的葉脈纖維被膠質包裹(即為菠蘿葉纖維)，這個纖維可以做成衣服，也可以制成繩索、縫線、絹絲、紙張等產品，可以說菠蘿一身都有利用價值，是十分重要的經濟農作物。菠蘿葉纖維(我國亦稱鳳梨麻)取自于鳳梨植物的葉片中，它與劍麻等纖維一樣，屬于葉脈纖維。菠蘿葉纖維的化學組成與亞麻、黃麻類似，但纖維素含量較低，半纖維素和木質素含量偏高，故菠蘿葉纖維粗硬，伸長小，彈性差，吸濕放濕快。纖維中脂蠟質含量較高，因此光澤較好。菠蘿葉纖維的可紡性能優于黃麻而次于亞麻，在紡紗前進行適當的脫膠處理可以改善可紡性。菠蘿葉纖維單纖維細胞長約210mm,寬約l26um，長度直徑比為450。其單纖維長度較短，在紡紗加工時采用工藝纖維，在脫膠處理時采用半脫膠，以保證殘膠能夠將短纖維粘連成符合工藝要求的工藝纖維。菠蘿葉工藝纖維的強度和斷裂伸長介于亞麻與黃麻之間，故其成紗質量優于黃麻而次于亞麻。該纖維外觀潔白，柔軟爽滑，手感如蠶絲，故又有菠蘿絲的稱謂。人類利用菠蘿葉纖維已有一定的歷史。菲律賓是較早將菠蘿葉纖維用于服裝、家具布以及工業上的國家。早在19世紀，英國一家亞麻紡織廠就用亞麻濕紡工藝將菠蘿葉纖維紡出細紗。印度曾用黃麻和菠蘿葉纖維在黃麻紡紗系統上紡出了138tex的混紡紗，且濕紡質量高于干紡，混紡比例中菠蘿葉纖維越高，紗線的質量越好。日本在菲律賓建立了菠蘿葉纖維原料基地，將纖維運回國內進行精加工后制成高檔產品。我國于20世紀90年代末開始對菠蘿葉纖維的提取和應用的研究，試圖找到對其合理利用的途徑。菠蘿葉纖維應用主要體現在兩個方面第一，服用及裝飾布。第二，工業用紡織品。現有的對菠蘿葉原料處理的化學方法所需的時間較長。并且制備得到的菠蘿葉纖維由于其細度為314公支、斷裂強度3.96cN/dtex及柔軟度為50捻/25cm，導致其纖維粗、硬，故當紡紗超過10英支以上，由于成紗的斷裂強度不夠，往往會出現較嚴重的斷頭現象，因此難以紡紗。
發明內容本發明的目的是提供一種所需時間較短的菠蘿葉纖維的制備方法。為了達到上述目的，本發明提供了一種菠蘿葉纖維的制備方法，其原理是在堿煮的過程中加入氧化劑，充分利用堿和雙氧水互相作用，以達到有效去除原料中非纖維素物質的目的。在本方明所提供的方案中，堿既起到去除果膠、半纖維素、木質素及其它膠質的作用，又為雙氧水的分解提供了一個堿性環境。雙氧水在酸性介質中很穩定，分解速率非常低，而在堿性介質中可以被堿活化，雙氧水分子發生離解，可以漂白纖維，同時還可以氧化木質素，木質素被氧化后可以溶解于高溫強堿液中，從而有助于更好的去除木質素。具體包括下列步驟步驟1、將菠蘿葉片進行機械處理得到菠蘿葉纖維原料；步驟2、將通過步驟1得到的菠蘿葉纖維原料用酸預浸漬；步驟3、對通過步驟2得到的菠蘿葉纖維原料進行水洗，使其pH值達到6.87.2;步驟4、將通過步驟3得到的菠蘿葉纖維原料煮練鍋內進行堿煮；步驟5、對通過步驟4得到的菠蘿葉纖維原料進行水洗，使其pH值達到6.87.2;步驟6、將通過步驟5得到的菠蘿葉纖維原料進行后處理。步驟l中所述的機械處理是指先去除菠蘿葉片邊緣的刺，隨后采用機械敲擊或軋壓的方法將菠蘿葉的葉肉膠質刮除。達到高效分離各組分，有效去除其中的部分木質素、半纖維素和果膠的目的。步驟2中所述的酸預浸漬是指將通過步驟1得到的菠蘿葉纖維原料放入濃度為0.52g/L的98y。濃硫酸溶液，在溫度為30'C6(TC下處理12小時；菠蘿葉纖維原料與硫酸溶液的重量比為1:161:10。步驟4中所述的堿煮是指，在煮練鍋中加入與菠蘿葉纖維原料重量比為10:116:1的氫氧化鈉溶液，所述的氫氧化鈉溶液濃度為514g/L，以菠蘿葉纖維原料重量為100%計，同時還加入1.53%的三聚磷酸鈉，46%的水玻璃，48%的碳原子數為56的脂肪醇聚氧乙烯醚(以下簡稱為JFC)和310%的過氧化氫溶液，將通過步驟3得到的菠蘿葉纖維原料放入煮練鍋內通過蒸汽加熱，直到煮練鍋的壓強達到0.10.2MPa，保持26小時進行蒸煮。步驟6中所述的后處理是指對菠蘿葉纖維原料進行脫水、抖松、給油、再脫水、抖松、最后在75'C105'C下緩慢烘干。所述的給油是指將由步驟5得到的菠蘿葉纖維原料在40'C8(TC的溫度下，在油的乳化液中浸漬2060分鐘；菠蘿葉纖維原料與油的乳化液的重量比為1:121:8;所述油的乳化液，以重量百分濃度計，配比為1050%的礦物油或植物油、23%的氫氧化鈉、23%的碳原子數為56的JFC、23%的洗滌劑以及余量水，常溫常壓下攪拌至均勻配制。所述的洗滌劑為十二烷基苯磺酸鈉、或者為硬脂酸鈉、或者為脂肪醇硫酸鈉等。本發明的優點是提供的菠蘿葉纖維的纖維素含量高，其余組分半纖維素、木質素果膠的含量較低，所以本發明提供的菠蘿葉纖維具有很好的物理機械性能，其纖維長度可以達到338cm，纖維細度達到10005000公支，強度為56.8cN/dtex，柔軟度達到6585捻/25cm。同時本發明提供的菠蘿葉纖維具有很好的染色性能，抗紫外線和抗聲波的性能。具體實施方式以下結合實施例1至實施例6來具體說明本發明的幾種最佳實施方案實施例1步驟l、先除去菠蘿葉片邊緣的刺，隨后采用機械敲擊的方法將菠蘿葉的葉肉膠質刮除，得到菠蘿葉纖維原料。步驟2、將通過步驟1得到的菠蘿葉纖維原料放入濃度為0.5g/L的硫酸溶液鍋內，在溫度5(TC下處理菠蘿葉纖維原料2小時，菠蘿葉纖維原料與硫酸溶液的重量比為1:15。步驟3、對通過步驟2得到的菠蘿葉纖維原料進行水洗，使其pH值達到6.87.2。步驟4、在煮練鍋中加入與菠蘿葉纖維原料的重量比為15:1的氫氧化鈉溶液，所述的氫氧化鈉溶液的濃度為8g/L，以菠蘿葉纖維原料重量為100%計，同時還加入3%的三聚磷酸鈉，6%的水玻璃，8%的過氧化氫溶液以及6%的JFC。將通過步驟3得到的菠蘿葉纖維原料放入煮練鍋內通過蒸汽加熱，直達壓強達到0.lMPa，保持4小時進行蒸煮。步驟5、對通過步驟4得到的菠蘿葉纖維原料進行水洗，使其pH值達到6.87.2。步驟6、將通過步驟5得到的菠蘿葉纖維原料進行脫水，使其含水率低于55%。隨后將其抖松，最后進行給油。所述的給油是指將菠蘿葉纖維原料在4(TC的溫度下，在油的乳化液中浸漬60分鐘。菠蘿葉纖維原料與油的乳化液的重量比為1:8。所述的油的乳化液通過將重量百分濃度為50%的茶油、重量百分濃度為2%的氫氧化鈉、重量百分濃度為2%的JFC、重量百分濃度為2%的十二磺酸苯磺酸鈉以及重量百分濃度為44%的水，在常溫常壓下攪拌至均勻制得。將得到的菠蘿葉纖維原料脫水，使其含水率低于55%，隨后抖松。在95'C下緩慢烘干得到菠蘿葉纖維。脫膠后菠蘿葉纖維的制成率達85%，測得纖維的細度為2000公支，斷裂強度為5.5cN/dtex，柔軟度為65捻/25cm。實施例2步驟l、先除去菠蘿葉片邊緣的刺，隨后采用機械敲擊的方法將菠蘿葉的葉肉膠質刮除，得到菠蘿葉纖維原料。步驟2、將通過步驟1得到的菠蘿葉纖維原料放入濃度為1.5g/L的硫酸溶液鍋內，在溫度3(TC下處理菠蘿葉纖維原料1.5小時，菠蘿葉纖維原料與硫酸溶液的重量比為1:12。步驟3、對通過步驟2得到的菠蘿葉纖維原料進行水洗，使其pH值達到6.87.2。步驟4、在煮練鍋中加入與菠蘿葉纖維原料的重量比為12:1的氫氧化鈉溶液，所述的氫氧化鈉溶液的濃度為12g/L，以菠蘿葉纖維原料重量為100%計，同時還加入1.5%的三聚磷酸鈉，4%的水玻璃，4%的過氧化氫溶液以及4%的JFC。將通過步驟3得到的菠蘿葉纖維原料放入煮練鍋內通過蒸汽加熱，直達壓強達到0.2MPa，保持2小時進行蒸煮。步驟5、對通過步驟4得到的菠蘿葉纖維原料進行水洗，使其pH值達到6.87.2。步驟6、將通過步驟5得到的菠蘿葉纖維原料進行脫水，使其含水率低于55%。隨后將其抖松，最后進行給油。所述的給油是指將菠蘿葉纖維原料在6(TC的溫度下，在油的乳化液中浸漬60分鐘。菠蘿葉纖維原料與油的乳化液的重量比為1:12。所述的油的乳化液通過將重量百分濃度為50%的茶油、重量百分濃度為2%的氫氧化鈉、重量百分濃度為2%的JFC、重量百分濃度為2%的硬脂酸鈉以及重量百分濃度為44%的水，在常溫常壓下攪拌至均勻制得。將得到的菠蘿葉纖維原料脫水，使其含水率低于55%，隨后抖松。在10CTC下緩慢烘干得到菠蘿葉纖維。脫膠后菠蘿葉纖維的制成率達75%，測得纖維的細度為4000公支，斷裂強度為6.0cN/dtex，柔軟度為75捻/25cm。實施例3步驟l、先除去菠蘿葉片邊緣的刺，隨后采用機械敲擊的方法將菠蘿葉的葉肉膠質刮除，得到菠蘿葉纖維原料。步驟2、將通過步驟1得到的菠蘿葉纖維原料放入濃度為2g/L的硫酸溶液鍋內，在溫度6(TC下處理菠蘿葉纖維原料2小時，菠蘿葉纖維原料與硫酸溶液的重量比為1:12。步驟3、對通過步驟2得到的菠蘿葉纖維原料進行水洗，使其pH值達到6.87.2。步驟4、在煮練鍋中加入與菠蘿葉纖維原料的重量比為12:1的氫氧化鈉溶液，所述的氫氧化鈉溶液的濃度為14g/L，以菠蘿葉纖維原料重量為100%計，同時還加入1.5%的三聚磷酸鈉，4%的水玻璃，10%的過氧化氫溶液以及4%的JFC。將通過步驟3得到的菠蘿葉纖維原料放入煮練鍋內通過蒸汽加熱，直達壓強達到0.2MPa，保持6小時進行蒸煮。步驟5、對通過步驟4得到的菠蘿葉纖維原料進行水洗，使其pH值達到6.87.2。步驟6、將通過步驟5得到的菠蘿葉纖維原料進行脫水，使其含水率低于55%。隨后將其抖松，最后進行給油。所述的給油是指將菠蘿葉纖維原料在8(TC的溫度下，在油的乳化液中浸漬60分鐘。菠蘿葉纖維原料與油的乳化液的重量比為1:12。所述的油的乳化液通過將重量百分濃度為50%的菜油、重量百分濃度為3%的氫氧化鈉、重量百分濃度為3%的JFC、重量百分濃度為3%的脂肪醇硫酸鈉以及重量百分濃度為41%的水，在常溫常壓下攪拌至均勻制得。將得到的菠蘿葉纖維原料脫水，使其含水率低于55%，隨后抖松。在85'C下緩慢烘干得到菠蘿葉纖維。脫膠后菠蘿葉纖維的制成率達65%,測得纖維的細度為5000公支，斷裂強度為6.8cN/dtex，柔軟度為85捻/25cm。實施例4步驟l、先除去菠蘿葉片邊緣的刺，隨后采用機械敲擊的方法將菠蘿葉的葉肉膠質刮除，得到菠蘿葉纖維原料。步驟2、將通過步驟1得到的菠蘿葉纖維原料放入濃度為2g/L的硫酸溶液鍋內，在溫度5(TC下處理菠蘿葉纖維原料2小時，菠蘿葉纖維原料與硫酸溶液的重量比為1:15。步驟3、對通過步驟2得到的菠蘿葉纖維原料進行水洗，使其pH值達到6.87.2。步驟4、在煮練鍋中加入與菠蘿葉纖維原料的重量比為15:1的氫氧化鈉溶液，所述的氫氧化鈉溶液的濃度為10g/L，以菠蘿葉纖維原料重量為100%計，同時還加入3%的三聚磷酸鈉，6%的水玻璃，8%的過氧化氫溶液以及6%的JFC。將通過步驟3得到的菠蘿葉纖維原料放入煮練鍋內通過蒸汽加熱，直達壓強達到0.2MPa，保持4小時進行蒸煮。步驟5、對通過步驟4得到的菠蘿葉纖維原料進行水洗，使其pH值達到6.87.2。步驟6、將通過步驟5得到的菠蘿葉纖維原料進行脫水，使其含水率低于55%。隨后將其抖松，最后進行給油。所述的給油是指將菠蘿葉纖維原料在8(TC的溫度下，在油的乳化液中浸漬40分鐘。菠蘿葉纖維原料與油的乳化液的重量比為1:8。所述的油的乳化液通過將重量百分濃度為15%的菜油、重量百分濃度為3%的氫氧化鈉、重量百分濃度為3%的JFC、重量百分濃度為3%的硬脂酸鈉以及重量百分濃度為76%的水，在常溫常壓下攪拌至均勻制得。將得到的菠蘿葉纖維原料脫水，使其含水率低于55°/。，隨后抖松。在9(TC下緩慢烘干得到菠蘿葉纖維。脫膠后菠蘿葉纖維的制成率達73%,測得纖維的細度為3000公支，斷裂強度為6.lcN/dtex，柔軟度為68捻/25cm。實施例5步驟l、先除去菠蘿葉片邊緣的刺，隨后采用機械敲擊的方法將菠蘿葉的葉肉膠質刮除，得到菠蘿葉纖維原料。步驟2、將通過步驟1得到的菠蘿葉纖維原料放入濃度為1.5g/L的硫酸溶液鍋內，在溫度3(TC下處理菠蘿葉纖維原料1.5小時，菠蘿葉纖維原料與硫酸溶液的重量比為1:12。步驟3、對通過步驟2得到的菠蘿葉纖維原料進行水洗，使其pH值達到6.87.2。步驟4、在煮練鍋中加入與菠蘿葉纖維原料的重量比為12:1的氫氧化鈉溶液，所述的氫氧化鈉溶液的濃度為8g/L，以菠蘿葉纖維原料重量為100%計，同時還加入1.5%的三聚磷酸鈉，4%的水玻璃，4%的過氧化氫溶液以及4%的JFC。將通過步驟3得到的菠蘿葉纖維原料放入煮練鍋內通過蒸汽加熱，直達壓強達到0.lMPa，保持2小時進行蒸煮。步驟5、對通過步驟4得到的菠蘿葉纖維原料進行水洗，使其pH值達到6.87.2。步驟6、將通過步驟5得到的菠蘿葉纖維原料進行脫水，使其含水率低于55%。隨后將其抖松，最后進行給油。所述的給油是指將菠蘿葉纖維原料在8(TC的溫度下，在油的乳化液中浸漬20分鐘。菠蘿葉纖維原料與油的乳化液的重量比為1:12。所述的油的乳化液通過將重量百分濃度為10%的錠子油、重量百分濃度為2%的氫氧化鈉、重量百分濃度為2%的JFC、重量百分濃度為3%的十二磺酸苯磺酸鈉以及重量百分濃度為83%的水，在常溫常壓下攪拌至均勻制得。將得到的菠蘿葉纖維原料脫水，使其含水率低于55%，隨后抖松。在8(TC下緩慢烘干得到菠蘿葉纖維。脫膠后菠蘿葉纖維的制成率達80%，測得纖維的細度為2500公支，斷裂強度為5.lcN/dtex，柔軟度為65捻/25cm。實施例6步驟l、先除去菠蘿葉片邊緣的刺，隨后采用機械敲擊的方法將菠蘿葉的葉肉膠質刮除，得到菠蘿葉纖維原料。步驟2、將通過步驟1得到的菠蘿葉纖維原料放入濃度為2g/L的硫酸溶液鍋內，在溫度6(TC下處理菠蘿葉纖維原料1.5小時，菠蘿葉纖維原料與硫酸溶液的重量比為1:12。步驟3、對通過步驟2得到的菠蘿葉纖維原料進行水洗，使其pH值達到6.87.2。步驟4、在煮練鍋中加入與菠蘿葉纖維原料的重量比為12:1的氫氧化鈉溶液，所述的氫氧化鈉溶液的濃度為14g/L，以菠蘿葉纖維原料重量為100%計，同時還加入1.5%的三聚磷酸鈉，4%的水玻璃，9%的過氧化氫溶液以及4%的JFC。將通過步驟3得到的菠蘿葉纖維原料放入煮練鍋內通過蒸汽加熱，直達壓強達到0.lMPa，保持5小時進行蒸煮。步驟5、對通過步驟4得到的菠蘿葉纖維原料進行水洗，使其pH值達到6.87.2。步驟6、將通過步驟5得到的菠蘿葉纖維原料進行脫水，使其含水率低于55%。隨后將其抖松，最后進行給油。所述的給油是指將菠蘿葉纖維原料在8(TC的溫度下，在油的乳化液中浸漬20分鐘。菠蘿葉纖維原料與油的乳化液的重量比為1:12。所述的油的乳化液通過將重量百分濃度為10%的錠子油、重量百分濃度為3%的氫氧化鈉、重量百分濃度為2%的JFC、重量百分濃度為3%的脂肪醇硫酸鈉以及重量百分濃度為82%的水，在常溫常壓下攪拌至均勻制得。將得到的菠蘿葉纖維原料脫水，使其含水率低于55%，隨后抖松。在85'C下緩慢烘干得到菠蘿葉纖維。脫膠后菠蘿葉纖維的制成率達68%,測得纖維的細度為4500公支，斷裂強度為6.5cN/dtex，柔軟度為80捻/25cm。用類似與黃麻纖維的斷裂強度和柔軟度的常規測試方法，可得到下面的性能對照表。菠蘿葉纖維性能對照表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權利要求1.一種菠蘿葉纖維的制備方法，其特征在于，包括下列步驟步驟1、將菠蘿葉片進行機械處理得到菠蘿葉纖維原料；步驟2、將通過步驟1得到的菠蘿葉纖維原料用酸預浸漬；步驟3、對通過步驟2得到的菠蘿葉纖維原料進行水洗，使其pH值達到6.8～7.2；步驟4、將通過步驟3得到的菠蘿葉纖維原料煮練鍋內進行堿煮；步驟5、對通過步驟4得到的菠蘿葉纖維原料進行水洗，使其pH值達到6.8～7.2；步驟6、將通過步驟5得到的菠蘿葉纖維原料進行后處理得到菠蘿葉纖維。2.如權利要求1所述的一種菠蘿葉纖維的制備方法，其特征在于，步驟1中所述的機械處理是指先去除菠蘿葉片邊緣的刺，隨后采用機械敲擊或軋壓的方法將菠蘿葉的葉肉膠質刮除。3.如權利要求1所述的一種菠蘿葉纖維的制備方法，其特征在于，步驟2中所述的酸預浸漬是指將通過步驟1得到的菠蘿葉纖維原料放入濃度為0.52g/L的硫酸溶液，在溫度為30'C6(TC下處理12小時；菠蘿葉纖維原料與硫酸溶液的重量比為1:161:10。4.如權利要求1所述的一種菠蘿葉纖維的制備方法，其特征在于，步驟4中所述的堿煮是指，在煮練鍋中加入與菠蘿葉纖維原料重量比為10:116:1的氫氧化鈉溶液，所述的氫氧化鈉溶液濃度為514g/L，以菠蘿葉纖維原料重量為100%計，同時還加入1.53%的三聚磷酸鈉，46%的水玻璃，48%的碳原子數為56的脂肪醇聚氧乙烯醚和310%的過氧化氫溶液，將通過步驟3得到的菠蘿葉纖維原料放入煮練鍋內通過蒸汽加熱，直到煮練鍋的壓強達到O.10.2MPa，保持26小時進行蒸煮。5.如權利要求1所述的一種菠蘿葉纖維的制備方法，其特征在于，步驟6中所述的后處理是指對菠蘿葉纖維原料進行脫水、抖松、給油、再脫水、抖松、最后在75。C105'C下緩慢烘干。6.如權利要求5所述的一種菠蘿葉纖維的制備方法，其特征在于，所述的給油是指將由步驟5得到的菠蘿葉纖維原料在40'C8(TC的溫度下，在油的乳化液中浸漬2060分鐘；菠蘿葉纖維原料與油的乳化液的重量比為1:121:8;所述油的乳化液，以重量百分濃度計，配比為1050%的礦物油或植物油、23%的氫氧化鈉、23%的碳原子數為56的脂肪醇聚氧乙烯醚、23%的洗滌劑以及余量水，常溫常壓下攪拌至均勻配制。全文摘要本發明提供了一種菠蘿葉纖維的制備方法，其包括菠蘿的葉片進行機械處理、酸預浸漬、水洗、堿煮、水洗、脫水、抖松和給油。本發明的優點是提供的菠蘿葉纖維的纖維素含量高，其余組分半纖維素、木質素果膠的含量較低，所以本發明提供的菠蘿葉纖維具有很好的物理機械性能，其纖維長度可以達到3～38cm，纖維細度達到1000～5000公支，強度為5～6.8cN/dtex，柔軟度達到65～85捻/25cm。同時本發明提供的菠蘿葉纖維具有很好的染色性能，抗紫外線和抗聲波的性能。文檔編號D01B1/00GK101307502SQ20081003776公開日2008年11月19日申請日期2008年5月21日優先權日2008年5月21日發明者傅佳佳,吳蘇明,華喻,張元明,郁崇文申請人:東華大學