稻稈纖維素的提取及其纖維成型工藝研究.pdf

1、我國是農(nóng)業(yè)大國,每年秸稈等農(nóng)作物副產(chǎn)物的產(chǎn)出量就達到7億多噸,目前,這些農(nóng)作物秸稈資源只有很少一部分用于造紙行業(yè),或者作為動物飼料和家用燃料,絕大多數(shù)則是直接在田間燃燒掩埋或者自然堆放,這樣不僅浪費了大量資源,而且造成了嚴重的環(huán)境污染。農(nóng)作物秸稈的主要成分是纖維素,半纖維素和木質(zhì)素。當前,煤、石油等石化能源的儲量非常有限,這就迫使人們致力于開發(fā)各種新能源,其中,轉(zhuǎn)化利用植物纖維素這種巨大的可再生資源以提供人們所必需的能源和其它化工產(chǎn)品,

2、成為世界上許多國家積極探索的重要課題。
　　 天然纖維素是由D-吡喃式葡萄糖基通過1,4-β糖苷鍵連接起來的線性高分子化合物。甲殼素是由2-乙酰氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖通過β-1,4苷鍵連接而成的線性聚合物,它們在化學結(jié)構(gòu)上具有相似性,因此它們具有良好的共混性。甲殼素纖維具有良好的生物相容性、生物可降解性、無毒性以及抗菌性等特殊功能,對人體沒有損害,在各類保健服飾開發(fā)應(yīng)用方面有著非常廣闊的發(fā)展?jié)摿褪袌隹臻g。但是目前甲殼素

3、纖維的生產(chǎn)規(guī)模小且成本高,生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定,且甲殼素纖維強力低,等等這些限制了甲殼素纖維的推廣應(yīng)用。纖維素的成本低廉,由纖維素制備的再生纖維素纖維手感柔軟,吸濕性好,且光澤華麗,穿著舒適。而且由于二者具有良好的可混性,因此制備纖維素/甲殼素共混纖維在技術(shù)和經(jīng)濟上都是可行的。單純的纖維素或甲殼素的用途有限,但若將二者共混,可以制備出適用范圍更廣、成本更低而性能更為優(yōu)越的功能性新材料。
　　 本文主要研究了用不同方法從稻稈中提取纖維素

4、,將制得的稻稈纖維素樣品溶解在氯化鋰/N,N-二甲基乙酰胺(LiC1/DMAc)溶劑體系中,獲得紡絲液,在蒸餾水中就可以實現(xiàn)凝固定型,使用同樣的方法,可以制備再生纖維素纖維和纖維素/甲殼素共混纖維,本研究對制備的纖維素樣品及纖維樣品進行紅外光譜,X-射線衍射(XRD),掃描電鏡(SEM)等一系列測試,主要獲得以下結(jié)論:
　　 1.對稻稈各組分含量進行測定,稻稈原料中纖維素含量為40.47%,半纖維素含量為22.4%,木質(zhì)素含量為

5、10.5%,可以看出稻稈纖維素含量較高,可以作為提取纖維素的原料;
　　 2.通過三種不同的實驗方法提取稻稈纖維素,對制備的纖維素樣品進行比較,最后確定如下最佳的制備方法:先用濃度為5%的HNO3溶液在100℃條件下處理稻稈1h,再用同等體積的濃度為1.6%的NaOH溶液100℃處理稻稈1h,最后用濃度為5%的H2O2漂白0.5h以得到纖維素。制各的纖維素樣品制取率為39.6%,純度為91.78%:
　　 3.對制備的纖

6、維素樣品進行紅外光譜和X-射線衍射分析,酸,堿處理都能較好的去除稻稈中的雜質(zhì),其主要成分并沒有發(fā)生變化,只是將秸稈的反應(yīng)基團暴露出來,有利于后續(xù)反應(yīng)的進行。酸堿法制備的纖維素樣品結(jié)晶度為74%,是典型的纖維素Ⅰ型結(jié)構(gòu)(線型結(jié)構(gòu)),這是天然存在的纖維素形式;
　　 4.將制備的稻稈纖維素溶解在LiCl/DMAc溶劑體系中,用蒸餾水作為凝固浴,采用濕法紡絲,對獲得的再生纖維素纖維進行力學性能測試,紅外光譜、XRD、SEM分析,得出L

7、iCl/DMAc溶劑體系可以溶解稻稈纖維素,纖維素形態(tài)從纖維素Ⅰ轉(zhuǎn)交為纖維素Ⅱ,由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為反平行鏈堆砌結(jié)構(gòu),微晶取向基本不變,結(jié)晶度有所降低;由于沒有經(jīng)過拉伸,因此所獲得的纖維素纖維的力學性能較之普通粘膠纖維稍差;
　　 5.將纖維素和甲殼素分別溶解在LiCl/DMAc溶劑體系中,然后將溶解后的纖維素溶液和甲殼素溶液混合均勻,用蒸餾水作為凝固浴,通過濕法紡絲制備纖維素/甲殼素共混纖維,并對獲得的共混纖維進行力學性能分析,紅