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苎麻碱氧一浴法脱胶工艺优化研究

来源:世界印染网 发布时间:2014年02月21日

核心提示:脱胶是苎麻纺织行业中最基础而又关键的环节,它的好坏直接影响到纺纱工艺能否顺利进行及纺织品的质地与品质.目前脱胶方法有酶脱胶和化学脱胶,酶脱胶工艺虽然简单,但脱胶周期长,并且具有选择性.而常用的化学脱胶工艺需进行浸酸处理和两次浸碱工艺,不仅对纤维素的强度有所损伤,而且工艺长,能源消耗多.从节约能源、节省化工料消耗和减少煮练废水对环境的污染等方面考虑,应选择能使原麻中纤维与胶质分离呈单根纤维状态的最佳碱煮条件.从这一角度出发,本文作者使用氢氧化钠浸泡苎麻代替酸处理,采用碱氧一浴法代替目前工厂常用的两次烧碱煮练

脱胶是苎麻纺织行业中最基础而又关键的环节,它的好坏直接影响到纺纱工艺能否顺利进行及纺织品的质地与品质.目前脱胶方法有酶脱胶和化学脱胶,酶脱胶工艺虽然简单,但脱胶周期长,并且具有选择性.而常用的化学脱胶工艺需进行浸酸处理和两次浸碱工艺,不仅对纤维素的强度有所损伤,而且工艺长,能源消耗多.从节约能源、节省化工料消耗和减少煮练废水对环境的污染等方面考虑,应选择能使原麻中纤维与胶质分离呈单根纤维状态的最佳碱煮条件.从这一角度出发,本文作者使用氢氧化钠浸泡苎麻代替酸处理,采用碱氧一浴法代替目前工厂常用的两次烧碱煮练和氧漂三道工序,通过实验研究不同的碱量、助剂量和双氧水量与残胶率、纤维白度和断裂强度之间的关系,并对此工艺参数进行了最优化处理,探讨了苎麻脱胶短流程工艺的可能性.

1实验材料、仪器和主要工艺

1.1材料

(1)苎麻:湖南益阳原苎麻

(2)药品:氢氧化钠、双氧水、助剂(自配)

1.2仪器

水浴锅;功率可调电炉;XD一1型纤维细度仪;XQ一1型纤维强伸度仪;Dataco|or电脑测配色仪.

1.3主要工艺

(1)用氢氧化钠浸泡苎麻:浴比1:3O,温度8O℃,时间30min,氢氧化钠用量2g/L.

(2)碱脱胶和漂白:浴比1:3O,时间70min,温度100℃,助剂量、氢氧化钠量、过氧化

氢量根据实验设计方案确定.

2实验设计

为研究精干麻残胶率、白度和断裂强度随碱煮练工艺参数改变而变化的规律,本文采用了2次通用旋转实验设计.因为氢氧化钠量、助剂量和双氧水量对残胶率和白度影响较大,因此选取以上3个参数作为实验因子,采用三因子二次旋转组合设计进行实验安排,其因子编码水平见表1.

3数据处理

实验时,按照三因子二次旋转通用组合设计的结构矩阵方案安排实验,每次实验重复5次,获得原始实验数据.采用Matlab7.0编程处理原始数据【6】.

4结果分析

4.1残胶率

残胶率的有效回归方程为:

y1—2.6279—1.6537x2+0.7189x3+1.92l2x23+1.4112x+1.6888x2

由残胶率Y()与三因子的回归方程可知:助剂浓度和双氧水浓度对去除苎麻胶质较显著,且助剂浓度对残胶率的影响大于双氧水浓度,二者之间也存在较显著的交互作用;而碱液浓度同残胶率为二次关系,对残胶率作用不明显.利用Matlab分别得到z一0、±1时残胶率与助剂和双氧水浓度三维关系,如图1和图2所示.比较图1和图2,在不同的碱液条件下,使用的助剂浓度越高,双氧水的浓度越低,残胶率越小,脱胶效果越好.可见,采用氢氧化钠浸泡苎麻处理后,使用自配助剂对苎麻脱胶,可以达到减少双氧水和烧碱用量,并得到较好脱胶效果的目的.

4.2断裂强度

断裂强度的有效回归方程为:

Y2—4.9649+0.2572x1+0.1771x2—0.3696x3—0.3487x1272+0.3188x1273+0.5662x2273+0.2317z+0.15393:;MatLab下,分别绘制z。一一1、0和1条件下,断裂强度同双氧水浓度和碱液浓度关系如图3、4和5所示.碱液浓度,助剂浓度和双氧水的浓度对断裂强度的影响都是显著的;且三者之间都存在着较显著的交互作用的影响;从图中可以看出,当z。分别为~1,0,+1,双氧水和碱液浓度都较低或较高

时,纤维的断裂强力都较高,当双氧水浓度较高,碱液浓度较低时,随着助剂浓度提高,纤维的断裂强力有所提高;而当双氧水浓度较低,碱液浓度较高时,随着助剂浓度提高,纤维的断裂强力降低.可见在双氧水浓度较低,碱液浓度也较低时,自配助剂浓度大小对断裂强度影响不大,这表明增加助剂用量,减少烧碱和双氧水用量,不仅可以得到较好的脱胶效果,而且可以使纤维的断裂强力损伤较小.

4.3白度

白度有效回归方程为:Y343.5525+2.9218x1—1.9875x2X3+1.5736x;+1.6620x;图6是白度与双氧水和助剂的关系图解.碱液浓度对白度的影响是显著的,而助剂浓度和双氧水浓度对白度的影响不显著,但助剂浓度和双氧水浓度的交互作用对白度有较大的作用.由回归方程可知,白度同碱液量呈正比例线性关系,即碱液浓度越大,白度越好.当双氧水浓度较高、助剂浓度低和双氧水浓度较低、助剂浓度高时,白度均较好;而二者浓度都较高或都较低时白度均较差.

5工艺优化处理

数据的优化处理在Matlab上编程],采用随机方向搜索法进行求解,为求全域最优解,选择了多个不同可行初始点进行求解,得出如下结果,见表2,所求结果与分析相符.

6结语

采用烧碱浸泡苎麻,通过对脱胶和漂白——浴法工艺参数的分析可得,采用自配助剂对苎麻脱胶,可以达到减少双氧水和烧碱用量的目的,并得到较好的脱胶效果及较佳的纤维断裂强度和白度.通过工艺优化处理得到最优工艺为:碱液浓度:1.2g/L;助剂浓度:7.9g/L;双氧水浓度:16.0ml/L.


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