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　　l 棉稈皮的化學成分測試

　　棉稈皮的化學成分定量分析是棉稈皮纖維制取的基礎性工作，通過成分定量分析，可確定原料各化學成分的百分比，纖維素的相對含量，開發(fā)利用價值，以及適宜的制纖工藝等。由于棉稈皮纖維目前無國家標準，因此采用GB5889—86苧麻化學成分定量分析方法進行測試。表1為棉稈皮與幾種植物纖維原料化學成分的含量比較。

　　從表1可看出，棉稈皮的纖維素含量為 42.27 ，比其它幾種原料要低一些，高于桑皮。棉稈皮中的半纖維素、水溶物、脂蠟質含量并不高，但木質素和果膠含量偏高，木質素含量高達 18.95 。由于木質素很難有效去除，所以棉稈皮纖維的脫膠難度較大。

　　2 脫膠工藝的優(yōu)化

　　2. 1 工藝流程

　　試樣準備一預尿氧處理一水洗一堿煮一水洗一酸洗一水洗一抖松一烘干

　　2.2 均勻試驗設計

　　通過正交篩選試驗，找到4個對棉稈皮脫膠效果有重要影響的因素。名稱和試驗條件分別為：NaOH 濃度X1：7～14 g/l ；煮練時間X2：60 ～ 150 min；多聚磷酸鈉用量X3：3 %～6 %；Na2 SO3用量X4 ：2%～3.5 %分別取8水平進行均勻設計試驗，由于因素X3、X4 取值范圍較小，各取4個水平，對這兩個因素采用擬水平法，每個水平重復使用，形式上也是8個水平，因素水平見表2。

　　其它工藝參數(shù)選揮如下。預尿氧處理：雙氧水濃度5 g/l，尿素濃度10 g/l，pH值6.5，浴比1：15，20℃處理25 min。堿煮：常壓，浴比1：20。

　　2.3 均勻試驗設計表及試驗結果

　　選取U8 *（8的5次方 ）均勻設計表，根據(jù)其使用表的規(guī)定，選擇其中的l，2，3，5列，組成U8*（8的4次方）表。具體試驗安捧及試驗結果見表3

　　2.4 工藝參數(shù)優(yōu)化

　　從表3中直接看到的最好條件是第8號試驗，殘膠率Wj 6.09%、殘余木質素率Wm 11.82 9/5。由于均勻設計不具備整齊可比性，并且每個因素的極差都相等，因此不適合做直觀分析。對均勻設計結果的深入分析方法是采用回歸分析。利用SPSS軟件，建立殘膠率wJ、殘余木質素率Wm 同四因素的有效多元線性回歸方程。

　　棉稈皮單纖維長度較短，不能單獨紡紗，只能依靠膠質形成具有一定長度的柬纖維，因此棉稈皮纖維必須保持一定的殘膠率。將試驗結果轉化為多目標線性規(guī)劃問題求解，求解的目的是將殘膠率控制在合理水平的同時殘余木質素率最低。采用線性加權和法借助DPS軟件求解。軟件求解公式塊的編輯如下：

　　式中，兩個目標函數(shù)均經過變形（去掉常數(shù)項）以適應DPS系統(tǒng)的運算要求，殘膠率Wc控制在5%以上，殘余木質素率wM則要求最低；同時由于木質素難以去除，所以兩個目標函數(shù)的權重分別定為0.3333和0.6667I因素的尋優(yōu)范圍即試驗參數(shù)取值區(qū)間。

　　DPS輸出結果Xl=14，X2=130，X3=6，x4=2.1 I最優(yōu)目標值殘膠率wJ=5%，殘余木質素率WM=10.86 %。利用這組優(yōu)化參數(shù)重復做三組等精度驗證試驗，得平均殘膠率5.23%，平均殘余木質素率10.67%，較好地實現(xiàn)了優(yōu)化目的。

　　但經化學脫膠后纖維的殘余木質素率仍然很高，使纖維粘結在一起，必須尋找合適的去除木質素的方法。化學脫膠最優(yōu)工藝參數(shù)為NaOH 濃度 14 g/L，煮練時間130 min，多聚磷酸鈉用量6 %， Na2SO4用量2.1 。

　　3 棉稈皮纖維的結構與基本性能

　　棉稈皮纖維作為一種新型紡織纖維，其基本性能還不為人所知。只有很好地研究過它的一些性能，才能更好地對其進行開發(fā)利用。棉稈皮纖維試樣選用經過最優(yōu)化學脫膠工藝處理后的纖維。棉稈皮纖維的基本性能測試結果見表4。

　　表4可看出，棉稈皮纖維屬高強低伸型纖維，具備優(yōu)良的吸濕性能，長度、細度同大麻工藝纖維接近，未來紡紗可以借鑒大麻的紡紗工藝，利用其紡制細號紗較為困難，但若紡較粗的紗加工裝飾品、家用紡織品及床上用品則較容易。如果結合纖維的吸濕透氣、抗菌保健等性能，這類產品將具有很好的市場前景。

　　4 結論

　　4.1 棉稈皮的纖維素含量為42.27% ，化學成分中木質素和果膠含量相對較高，脫膠難度大。

　　4.2 棉稈皮纖維化學脫膠的最優(yōu)工藝參數(shù)為 NaOH濃度14 g/I ，煮練時間130 min，多聚磷酸鈉用量6 %，Na2 SO3用量2.1 %。脫膠后纖維的殘膠率5.23% ，殘余木質素率10.67% ；應進一步探討木質素有效去除的工藝，可增加二煮工序或采用一煮與堿氧浴結合的方法提高對木質素的去除率。

　　4.3 就目前情況看，棉稈皮纖維作為服裝用纖維尚有一定困難，但在裝飾品、家用紡織品、床上用品以及纖維增強復合材料等方面很有探討價值。

　　來源: 裴華強，翟耀華