苎麻的化学脱胶

《纺织加工化学》课程设计 课程设计题目： 苎麻的化学脱胶 * *： * * *

班 级： 纺织工程 0902 学 号： ************ 指 导 老 师： 蒋国华 周衡书 王坤 刘超 日 期： 2011 年 1 月 1

目录 一． 课程设计任务书………………………………………2 二． 麻纤维的化学脱胶……………………………………5 三． 实验原理及各工艺参数的设定………………………8 四． 实验及其结论…………………………………………11 五． 参考文献………………………………………………13 六． 心得体会………………………………………………14 七． 附件……………………………………………………16 2

一、课程设计任务书 1、目的 通过该课程设计周培养学生查阅资料，综合运用所学的纺织加工化学等专业课程知识和进行设计、实验、撰写设计说明书等的能力。

2、课程设计简介及基本要求 课程设计是纺织加工化学教学中极为重要的一个环节，本课程设计拟设1周时间。为培养和提高学生查阅资料，独立设计、计算和安排实验以及动手操作的能力，要求在老师指导下由学生独立完成。由学生自拟题目，对纺织加工化学中的问题独力完成设计并实验，撰写设计说明书。 课程设计要求： 1. 做好设计前预习，巩固和加深纺织加工化学基本理论知识，能综合运用所学知识解决纺织加工化学问题。 2. 能通过查阅资料，对比分析，根据设计要求进行实验方案设计，并具有创新性. 3. 能通过查阅仪器使用说明书和有关资料，正确地使用仪器设备并了解设备的使用、测试原理. 4. 复习和巩固化学实验的知识，能独立正确地完成试剂的配制、用具的洗涤、具体操作等等。 5. 实验过程中认真观察每一个现象并记录，实验结果记录具有科学性、准确性。及时修改自己的设计方案。 6. 撰写设计说明书要翔实真实地记载设计、实验结果，并加以分 3

析讨论，得出有说服力的结论。 3、课程设计目的和要求 纺织加工化学是纺织工程专业的主干课程之一，需要通过一定的课程设计在纺织化学加工中综合应用基本的化学实验技能。通过课程设计及实验使学生巩固和加深纺织加工化学的理论知识，加强学生独立分析问题和解决问题的能力、综合设计能力及创新能力。培养培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的设计、实验习惯，为今后工作打下良好的基础。

4、课程设计的基本内容 苎麻、亚麻、黄麻等麻纤维的化学脱胶设计。包括：化学处理工艺、物理化学处理工艺及其碱处理工艺设计等等。

5、时间安排 一周分为四个阶段： 第一阶段：（时间为半天）由指导老师布置任务、讲解课程设计要求和任务. 第二阶段：（时间为1天半）学生查阅相关资料，初步确定课程设计的题目、课程设计多种方案及实验方案。交给指导老师检查、审核。 第三阶段：（时间为2天）在实验室做实验并修正自己的方案（2人 4

一组）。 第四阶段：（时间为1天）撰写设计说明书并修改和完善。

六、设计说明书的打印要求： 1、中文题目（黑体、加粗、3号字）；中文摘要、关键词、正文； 2、一级标题（黑体、小3号字）；二级标题（黑体、4号字）；三级标题（黑体、小4号字）；目录（小4号宋体）；图题表题（黑体、5号字）；图表文字（5号宋体）；注释、参考文献（宋体、5号字）。 3、页眉：5号宋体，内容为课程设计说明书题目，居中；页码：右下角； 4、行距：1.5倍； 5、打印用纸规格为A4。

七、课程设计说明书的要求： 学生一人撰写一篇设计说明书，设计说明书应包括封面、目录、设计任务书、中文题目、摘要、关键词、正文、参考文献、附件、封底。 字数要求在5000字以上 ，参考文献应不少于5篇（不包括辞典、手册）。要求手写。 5

二、麻纤维的化学脱胶设计 麻纤维是纺织原料中的一个比较烦杂的大类。所谓的麻系指叶纤维（剑麻，蕉麻，菠萝麻等）、韧皮纤维（如苎麻，亚麻，黄麻，大麻,罗布麻等）及果壳纤维（如椰壳纤维等）地总称。我们平常所说的麻一般都是指韧皮纤维，韧皮纤维中由于各自的麻茎结构的不同，纤维的结构和机械物理性质不同，因而应用的范围和用途也各不相同。 1、麻纤维的主要化学成分 我国苎麻品种原麻的主要化学成分：纤维素73.59%，半纤维13.29%，果胶物质4.04%，木质素1.19%。果胶物质、半纤维素、木质素三大物质构成胶质。 生苎麻俗称原麻，是苎麻纺纱的原料，因为生苎麻是经过剥制后的韧皮纤维，由苎麻的胶质粘结交错在一起，纤维不呈单纤维状态，不能直接用于纺纱。因此，必须先经过脱胶工艺的处理，使之脱除胶质，保持一定纤维强力，使纤维松散柔软，含有适当的残胶与油脂，色泽均匀白度适当，为纺出优质纱创造先天条件。麻纤维的脱胶方法有化学脱胶，生物酶脱胶，微生物脱胶等，而化学脱胶是目前最主要的脱胶方法。 利用不同成分在酸、碱、氧化剂、有机溶剂和水中的反应不同来保留纤维素而脱除胶质，使束纤维分散成为单纤维，能单独进行纺纱。 主要化学成分在酸、碱、氧化剂、有机溶剂和水中的现象以及其特殊性质： 6

纤维素 果胶 半纤维素 木质素 碱的作用 浓碱中发生反应生成碱纤维 物理化学变化润胀溶解 常温下，稀碱中中不反应 较高温度下碱液煮练使果胶物质的长分子链发生水解而断裂 易溶于冷的或热的稀碱溶液中 大部分木质素都能溶于碱液中与碱作用

酸的作用 纤维素在酸溶液中尤其是强无机酸作用下发生水解 水解 水解 很高的稳定性 耐酸

氧化剂 易被氧化 易被氧化 易被氧化 易被氧化 有机溶剂 不溶 不溶 不溶 不溶 水 在高温水作用下发生水解 果胶酸甲脂具有良好的水溶性，果胶酸钙镁盐不溶于水，生果胶不溶于水 部分溶解 不溶不反应 7

特殊性质 易溶于铜氨溶液和铜乙二胺溶液 木质素易与氯起反应 氯化木质素溶于乙醇和冰醋酸溶液中

麻纤维的脱胶过程严格说就是精制纤维素的过程。脱胶过程的组织和工艺参数的选择必须注意掌握两点原则：其一，脱去原麻中的胶质，使制取出的纤维满足纺纱工程和产品质量的要求；其二，对纤维的损伤要尽量小。 2、麻纤维的化学脱胶工艺 麻纤维的化学脱胶工艺包括三个主要工艺过程，即预处理工艺，碱液煮练工艺和后处理工艺。主要包含三种处理工艺：①化学处理工艺，主要是碱液煮练，预处理工艺中的浸酸，后处理中的酸洗，漂白和精炼等工艺；②物理化学处理工艺，主要是给油工序，其目的就是使脱胶麻纤维松散，柔软，改善纤维的表面状态及机械物理性能；③碱处理工艺。 各工艺过程的目的： 预处理工艺：提高加工原麻质量的均一程度；减轻煮练的工艺负担，提高煮练的效率，缩短煮练时间；节省化工材料的消耗。 煮练工艺：煮熟煮透原麻中的胶质，以确保精干麻的残胶率符合纺织加工及产品质量的要求。 后处理工艺：进一步去除粘附在纤维表面上的糊状胶质；改善纤维的机械物理性能，使纤维松散柔软；改善纤维的色泽，增加白度，同时改善纤维的表面性质。 8

三、实验原理及各工艺参数的设定 二煮一漂法化学脱胶工艺过程： 原麻拆包、拣麻、扎把——浸酸——水洗——一次碱液煮练——热，冷水洗——二次碱液煮练——水洗——打纤——漂白——酸洗——水洗——脱水——抖松——给油——脱水——抖松——干燥——精干麻 （1）浸酸工艺 浸酸是预处理工艺的主要工序之一。目的是原麻在碱液煮练之前先行水解一部分胶质，以减轻煮练工艺负担，提高煮练效率。 原麻中的绝大部分胶质都会受到酸的作用而水解。然而它们对酸的作用的稳定性是不同的。半纤维素是一种混杂的多糖类物质，其中有一部分成分易被酸水解，有一部分对酸很稳定，但这部分易被氢氧化钠破坏。木质素极稳定，很难被酸破坏。 常见浸酸工艺参数:（H2SO4）=1.5-2.0g/L，温度〈=50°C，时间1-3h，浴比1:15左右。 此次实验所称苎麻为:4.86g，取浴比1:15，由此可得需要总溶液V1=4.86*15≈73ml 取硫酸浓度=1.6g/L 由于浓硫酸所占的比重很小，在配制溶液时可忽略浓硫酸的体积故可列式 1.6g/1000ml=X/73ml 得X=0.1168g V浓硫酸=0.1168/1.84=0.06ml 将苎麻均匀放入所配溶液的烧杯中，并将烧杯置于恒温水浴锅内 9

一个半小时后取出，经过水洗，进入下一道工序。 ⑵ 碱液煮练 碱液煮练中控制的主要工艺参数和工艺条件为： ① 氢氧化钠的用量 为保证煮练后期煮液中仍含有一定的氢氧化钠浓度，一般控制苎麻脱胶的氢氧化钠用量为6.5%-15%。 ② 煮练温度 常用的煮练压力为147~196kpa，温度为128~134℃。 ③ 煮练时间 一般为3小时以上，应视实际情况而定。 ④ 煮练的助剂 如水玻璃、三聚磷酸钠、亚硫酸钠以及参透剂M、参透剂T等。 ⑤ 煮练的浴比 1:15-1:20 浴比大产量低，但脱胶麻的纤维质量较好。浴比小则相反。 ⑥ 煮练用的水质 一般来说，清澈透明无色内含有机物质和无机盐的量要少，水质宜软 一次碱液煮练的工艺参数设定： 取合适氢氧化钠用量为10% 可得NaOH=10%*4.86g=0.486g，浴比还是1:15 V=4.86g*15≈73ml，所检测浓度≥5g/L。 同样，由于溶液中的水占有很大的比重，而氢氧化钠的量很少,故在配制溶液时，量取水73ml。助剂Na2SiO3的质量M=4%*4.86=0.19g,Na2SO3的质量M=3%*4.86=0.145g。