[发明专利]一种基于氧化还原电位调控的制备苎麻纤维的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于氧化还原电位调控的制备苎麻纤维的方法，属于纺织领域的麻类纤维的氧化脱胶与电化学中氧化还原电位应用技术领域。

背景技术

苎麻是中国特有的以纺织为主要用途的农作物。苎麻纤维细长，强力大，外观颜色洁白，有光泽，且纤维构造中的空隙大，透气性好，吸水多而散湿快，可织成夏布、飞机翼布、渔网、地毯、麻袋等，与羊毛、棉花混纺可制作高档衣料，也可以用作高级纸张、火药、人造丝的原料。苎麻纤维主要成分是纤维素，包裹在纤维素表面的非纤维素物质，统称为胶质。纺纱之前将苎麻原麻中的半纤维素、果胶、木质素等非纤维素物质去掉，使单纤维相互分离的过程称为脱胶。苎麻工厂目前常用的烧碱脱胶方法流程长，污染大，能耗高，迫切需要寻找新型高效的脱胶试剂来代替氢氧化钠的使用。利用过氧化物的氧化性进行脱胶，可以大大缩短流程时间，节约成本，减少污染，提高效率。但是过氧化物的氧化性比较强，如果操作条件控制不当，氧化脱胶可能造成纤维损伤，导致精干麻品质和物理机械性能的下降。

氧化还原电位(Oxidation-Reduction Potential)，英文简称ORP，反映水溶液中所有物质表现出来的宏观氧化还原性，是氧化还原反应定量分析的基本依据。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，电位为负则说明溶液显示出还原性。氧化还原电位越高，氧化性越强，电位越低，氧化性越弱。氧化还原电位已广泛适应于工业污水处理、矿泉水及自来水消毒，土壤酸碱度动态变化监测及其海洋勘探、生物工程、环境保护、酿酒工业等各个部门。氧化还原电位应用于调控苎麻纤维制备及氧化脱胶过程，在专利或其他文献中报道比较少。

氧化还原电位受溶液温度、化学试剂浓度、pH及化学反应可逆性等多种因素影响。溶液中的氧化还原电位是多种氧化态物质和还原态物质共同作用的结果。随着反应的进行，电化学力(电位)和化学力(氧化力或还原力)是不断变化的，溶液的ORP值将随其氧化能力的大小而呈比例的增减。ORP电位计是测试溶液氧化还原电位的专用仪器。苎麻原麻与过氧化物发生氧化还原反应，有一个合适的ORP范围，在这个范围内，脱胶效率最高，制备的精干麻品质最好。极有必要探究ORP变化与各种操作条件的关系，用氧化还原电位的变化规律控制脱胶反应的进行程度，实现氧化脱胶及苎麻纤维制备过程的最优化控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于氧化还原电位调控的制备苎麻纤维的方法，通过研究氧化还原电位与苎麻原麻中的胶质以及氧化物之间的关系，达到全面合理控制反应进程及取得最优脱胶效果的目的，为优化氧化脱胶反应提供定量分析的理论依据。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种基于氧化还原电位调控的制备苎麻纤维的方法，其特征在于：该方法由以下3个步骤组成：

步骤1：脱胶溶液配置及反应装置搭建

将过氧化物、表面活性剂、纤维膨胀剂、过氧化物稳定剂和蒸馏水配成脱胶溶液；在反应器中将苎麻原麻和脱胶溶液混合，用NaOH溶液调节脱胶溶液的初始pH值，将反应器放入恒温水浴锅中，用磁力搅拌器连续搅拌反应器内的混合物，调节水浴锅的温度使其升到设定温度，同时保温一定时间，利用过氧化物的氧化性充分去掉苎麻原麻中的胶质；

步骤2：氧化还原电位ORP值在线测试及反应条件调控

将铂电极和氧化还原电极与ORP电位计的正负极相连，将铂电极和氧化还原电极固定好插入到反应器的中间位置，不能触及反应器底；将OPR电位计旋钮转至mV档，随着反应的进行，分别取不同的时间点，记录ORP值；实时调控反应器中过氧化物初始浓度和反应器中反应体系的温度、pH值、反应时间，使其ORP值在+320mV～+360mV区域内波动变化区域内波动变化；

步骤3：脱胶效果及纤维性能测试

将脱胶后的精干麻从反应体系中移出，用清水洗涤，再用油剂给油后轧干，放入烘箱中干燥，用绢纺开松机开松并梳理，得到分散的精干麻纤维；然后对分散的精干麻纤维进行残胶率、聚合度、强度及断裂伸长率物理机械性能测试。

优选地，所述步骤1中的脱胶溶液组分为：

过氧化物的重量百分浓度为3％～9％，

表面活性剂的重量百分浓度为0.5％～6％，

纤维膨胀剂的重量百分浓度为1％～4％，

过氧化物稳定剂的重量百分浓度为0.5％～4％，

加水至100％。

优选地，所述过氧化物包括过氧化氢，过氧化钙，过氧化钠，过氧化钾，过氧化镁，过氧化锌，过二硫酸，过碳酸钠，过硼酸钠中的一种或多种。