摘要：

本文采用堿處理和蒸汽閃爆兩種方式提取棉稈皮纖維，通過研究不同方式制備的棉稈皮纖維的纖維素含量、纖維長(zhǎng)度、細(xì)度、表面形態(tài)，對(duì)兩種提取棉稈皮纖維的方法進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：堿處理棉稈皮纖維長(zhǎng)度為48.6mm，纖維素含量為76.53%，并且表面形態(tài)較蒸汽閃爆處理的清晰，但堿處理對(duì)環(huán)境有一定污染。

關(guān)鍵詞：棉稈皮纖維；堿處理；蒸汽閃爆

1 引言

我國(guó)的棉花產(chǎn)量居世界前位，新疆的棉花產(chǎn)量又占全國(guó)的半壁江山，因此新疆地區(qū)棉秸稈資源也相當(dāng)豐富，現(xiàn)階段最常用的處理棉秸稈方式是焚燒和粉碎后作為動(dòng)物飼料等[1]，但是棉秸稈中含有大量的纖維素，焚燒和粉碎都不能使其得到充分的利用，因此可通過堿處理[2-3]或者蒸汽閃爆[4]的方式將棉秸稈中的纖維提取出來，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物副產(chǎn)品的充分利用。本文主要通過對(duì)比兩種方式得到的纖維各性能的差異來比較分析兩種提取方法的優(yōu)劣。

2 試驗(yàn)部分

2.1 材料

試驗(yàn)所用棉稈皮購(gòu)于鹽城種植農(nóng)戶，對(duì)棉稈皮去皮去節(jié)處理。堿處理所用氫氧化鈉（NaOH）、冰醋酸（CH3COOH）、分析純、硫酸（H2SO4）、無(wú)水乙醇（C2H6O），以上試劑均由國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供。

2.2 制備方法

堿處理提取工藝：棉稈皮→切斷→堿煮→過濾→水洗→酸中和→水洗→烘燥至略干→梳理→烘干→干燥的棉稈皮纖維。堿處理在Rapid L-12/24A型常溫振蕩式染色小樣機(jī)上進(jìn)行，烘干在101A-1B電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)進(jìn)行。

蒸汽閃爆處理提取工藝：棉稈皮→切斷→水中浸泡24h→蒸汽閃爆→水煮→清洗→烘燥至略干→梳理→烘干→干燥的棉稈皮纖維。采用QBS-80系列蒸汽閃爆工藝試驗(yàn)臺(tái)（河南鶴壁正道重機(jī)），將棉稈皮在水中浸泡24h后進(jìn)行蒸汽閃爆試驗(yàn)，蒸汽壓力為1.5MPa，保壓時(shí)間為120s，閃爆后的棉稈皮纖維在80℃的熱水中煮2h，浴比為30：1。

2.3 測(cè)試

2.3.1 纖維成分測(cè)試

所測(cè)樣品采用賽默飛世爾科技（中國(guó)）Nicolet iS10傅里葉紅外變換光譜儀（FT-IR），ATR全反射方法進(jìn)行測(cè)試，掃描16次，分辨率為4cm-1，樣品圖譜采用吸光度模式，測(cè)試范圍為700cm-1～4000cm-1。

2.3.2 纖維長(zhǎng)度、細(xì)度測(cè)試

用刻度尺測(cè)量單根纖維的長(zhǎng)度，采用中段切斷稱重法測(cè)量纖維細(xì)度。

2.3.3 顯微鏡觀察表面形態(tài)

用日本日立公司HITACH-SU1510掃描電子顯微鏡觀察樣品表面形態(tài)，加速電壓10kV，樣品在室溫20℃、相對(duì)濕度65%條件下經(jīng)噴金處理后置于電鏡下觀察。

3 結(jié)果與討論

3.1 不同提取方式對(duì)棉稈皮纖維纖維素含量的影響

由表1可以看出，堿處理方法雜質(zhì)去除較干凈，可以得到纖維素含量為76.53%左右的纖維，而蒸汽閃爆方法得到的纖維雜質(zhì)較多，非纖維素類物質(zhì)占到了33.54%左右，因此堿處理能更有效去除非纖維素類雜質(zhì)，從而得到纖維素含量較高的纖維。

3.2 不同提取方式對(duì)棉稈皮纖維長(zhǎng)度、細(xì)度[5]的影響

由表2可以看出，堿處理的棉稈皮纖維長(zhǎng)度較蒸汽閃爆的長(zhǎng)7.1mm左右，且細(xì)度較細(xì)，約為69dtex，可能是由于閃爆高溫高壓對(duì)纖維長(zhǎng)度破壞較嚴(yán)重。但根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，蒸汽閃爆處理雜質(zhì)剩余較多，導(dǎo)致纖維較粗，約為91dtex。兩種提取方式得到的棉稈皮纖維和常用的天然纖維比，細(xì)度略粗，手感較硬，實(shí)際應(yīng)用時(shí)還需進(jìn)行柔軟處理等。

由圖1可以看出，經(jīng)過處理后的棉稈皮纖維外觀形態(tài)類似于麻[6]，麻纖維是常用的天然纖維，近些年在材料領(lǐng)域也有一定范圍的應(yīng)用，作為熱塑性復(fù)合材料的基體[7]，因此棉稈皮纖維的應(yīng)用前景也比較樂觀。

3.3 不同提取方式對(duì)棉稈皮纖維表面形態(tài)[7]的影響

由圖2可以看出，堿處理后的棉稈皮呈現(xiàn)明顯的纖維特性，得到的棉稈皮纖維的表面雜質(zhì)較少，纖維之間分離度較好，細(xì)度比蒸汽閃爆處理的略細(xì)，蒸汽閃爆處理后表面雜質(zhì)還比較明顯，分離度也沒有堿處理的好。

4 結(jié)論

對(duì)比兩種處理方式，堿處理的棉稈皮纖維性能較蒸汽閃爆好，但是堿處理的過程設(shè)計(jì)化學(xué)藥品會(huì)產(chǎn)生有害液體，同時(shí)中和清洗過程會(huì)有大量水資源的浪費(fèi)；蒸汽閃爆屬于物理處理法，雖然纖維性能略差，但經(jīng)過后期工藝改進(jìn)以及后處理方式的改進(jìn)，也可以達(dá)到同堿處理基本相同的纖維性能。

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