摘 要：為進(jìn)一步研究紅麻深度脫膠工藝，優(yōu)化紅麻纖維素提取條件，以漚制紅麻為原料，采用堿法蒸煮工藝，以質(zhì)量損失率為指標(biāo)，探究不同堿劑?用堿量?蒽醌質(zhì)量分?jǐn)?shù)?處理溫度對漚制紅麻深度脫膠的影響，以纖維素的銅價(jià)和聚合度評價(jià)纖維素的損傷情況，采用掃描電子顯微鏡(SEM)表征纖維素微觀形態(tài)?結(jié)果表明：在蒸煮堿劑為NaOH?用堿量為1蒽醌質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0處理溫度為150℃的條件下可得到最佳的脫膠效果，最佳工藝下紅麻的質(zhì)量損失率達(dá)到40%以上，纖維素的銅價(jià)為0，聚合度為1696，膠質(zhì)脫除較為徹底，纖維素表面光潔，損傷程度較小，對再生纖維素纖維生產(chǎn)原料的開發(fā)利用具有一定的參考意義?
關(guān)鍵詞：堿處理；漚制紅麻；蒽醌；脫膠；纖維素
隨著生活水平的不斷提高，人們對綠色和生態(tài)紡織品的需求日益增長?再生纖維素纖維以天然纖維素為原料制備，具有吸濕透氣?手感柔軟?飄逸滑爽?抗靜電等優(yōu)點(diǎn)，備受消費(fèi)者的青睞?我國再生纖維素纖維工業(yè)原料主要為棉短絨和木材[1]，由于糧棉爭地，棉短絨的產(chǎn)量受到很大的制約[2]?此外，我國的森林覆蓋率相對較低，木材供應(yīng)量相對匱乏，需要從國外進(jìn)口成品漿粕，每年進(jìn)口量約占國內(nèi)總需求量的一半以上[3]?因此，加快對纖維素資源的綜合開發(fā)和利用，開發(fā)新的再生纖維素用漿粕勢在必行?
紅麻屬錦葵科木槿屬，俗稱洋麻?槿麻?葵麻等，是一種重要的可再生植物纖維資源[4]?紅麻具有產(chǎn)量大?適應(yīng)性強(qiáng)?生產(chǎn)周期短?抗逆性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且紅麻中木質(zhì)素的含量比木材低，纖維素含量比木材高，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ睦w維素原料?紅麻和亞麻纖維結(jié)構(gòu)類似，單纖維依靠膠質(zhì)相互黏連形成束纖維，束纖維依靠膠質(zhì)相互黏連形成片狀的紅麻韌皮[5]?亞麻纖維直徑一般為15～25μm[6]，脫膠后的束纖維可以直接進(jìn)行紡紗，但紅麻束纖維木質(zhì)素含量較高，單纖維長度僅為2～6mm[7]，纖維束脆而硬，無法達(dá)到紡紗要求，但可以作為制備漿粕的原料?紅麻制備漿粕的過程一般由紅麻先經(jīng)過漚麻或生物脫膠將束纖維之間的膠質(zhì)除去，然后經(jīng)過化學(xué)或物理方法將單纖維之間黏連的木質(zhì)素?半纖維素等膠質(zhì)脫除干凈得到原料漿粕，但纖維素和木質(zhì)素之間連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜，脫除膠質(zhì)的同時(shí)勢必會對纖維素造成損傷?近些年來，許多國內(nèi)外學(xué)者對紅麻脫膠也進(jìn)行了一些探索，如預(yù)水解堿法蒸煮工藝?蒸汽爆破法和水熱預(yù)處理方法等，對紅麻的膠質(zhì)都有一定的脫除效果[8-10]，但對紅麻進(jìn)行深度脫膠，提取纖維素作為再生纖維素原料的研究還較少?本文以漚制紅麻為原料，采用堿法蒸煮工藝，對紅麻纖維進(jìn)行深度脫膠加工，對影響紅麻脫膠效果的因素進(jìn)行探討，得出最佳脫膠工藝，以期為再生纖維素纖維生產(chǎn)原料的開發(fā)研究提供新的思路?
1材料與儀器
1.1實(shí)驗(yàn)材料
漚制紅麻纖維(市購)；氫氧化鈉NaOH?氫氧化鉀KOH?氫氧化鎂Mg(OH)2(分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；苯(質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99分析純，天津市富宇精細(xì)化工有限公司)；無水乙醇(分析純，天津市富宇精細(xì)化工有限公司)；98%濃硫酸(分析純，洛陽昊華化學(xué)試劑有限公司)；草酸銨?蒽醌?乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na)?氯化鋇?硫代硫酸鈉?無水碳酸鈉?碘酸鉀?可溶性淀粉?硫酸銅?碘化鉀?酒石酸鉀鈉(分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)；表面活性劑(自配)；1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽(自制)?
1.2實(shí)驗(yàn)儀器
KH-300型水熱反應(yīng)釜(鄭州予達(dá)儀器科技有限公司)；HZK-FA210型分析天平(華志(福建)電子科技有限公司)；GZX-9140MBE型電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)；85-2A型數(shù)顯恒溫磁力攪拌器(金壇區(qū)西城新瑞儀器廠)；AR-1500EX型旋轉(zhuǎn)流變儀(美國TA儀器)；Phenom Pur型掃描電子顯微鏡(上海飛納科學(xué)儀器有限公司)?
2實(shí)驗(yàn)方法
2.1堿處理工藝探討
2.1.1堿液類型及用量
取4g漚制紅麻原料，以1∶50的固液比加入不同堿(NaOH?NaOH+00%Mg(OH)2?KOH?KOH+010%Mg(OH)2)?不同用堿量(125?10?15?200?25mol/L)?00%蒽醌?4g/LEDTA-2Na?1g/L表面活性劑，裝入300mL水熱反應(yīng)釜中，分別在150℃下保溫3h后，于室溫冷卻1h后取出用清水洗凈，置于烘箱中烘干待用?
2.1.2蒽醌
取4g漚制紅麻原料，以1∶50的固液比加入不同NaOH用量(1?10?175?200?25mol/L)?蒽醌(0?0表面活性劑，裝入300mL水熱反應(yīng)釜中，分別在150℃下保溫3h后，于室溫冷卻1h后取出用清水洗凈，置于烘箱中烘干待用?
2.1.3溫度
取4g漚制紅麻原料，以1∶50的固液比加入不同NaOH用量(125?10?15?200?25mol/L)?00%蒽醌?4g/LEDTA-2Na?1g/L表面活性劑，裝入300mL水熱反應(yīng)釜中，分別在140?145?150?155?160℃下保溫3h后，于室溫冷卻1h取出后用清水洗凈，置于烘箱中烘干待用?
2.2紅麻質(zhì)量損失率測定
將堿處理后的紅麻洗凈烘干后，置于具有磨口玻璃塞的廣口瓶中，放置隔夜，使水分達(dá)到平衡，分析天平上精確稱量處理后紅麻的質(zhì)量，質(zhì)量損失率計(jì)算公式如下：
式中：S為質(zhì)量損失率，%；W1為處理前紅麻質(zhì)量，g；W2為處理后紅麻質(zhì)量，g?
2.3化學(xué)成分含量測定
參照GB5889—1986《苧麻化學(xué)成分定量分析方法》，選取8個(gè)(包含不同堿種類和用量?不同蒽醌用量?不同溫度處理的試樣)具有代表性的工藝處理后的樣品，分別去除脂蠟質(zhì)?水溶物?果膠?半纖維素?木質(zhì)素后，烘至恒質(zhì)量后計(jì)算各成分含量?
2.4外觀形態(tài)觀察
利用PhenomPur型掃描電子顯微鏡觀察處理前和處理后紅麻的外觀形貌，觀測前噴金60s，噴金電壓為5kV?
2.5銅價(jià)測定
選用纖維素的銅價(jià)為指標(biāo)，評價(jià)纖維素的損傷情況?參照GB/T5400—1998《紙漿銅價(jià)的測定》對堿處理后的紅麻纖維素的銅價(jià)進(jìn)行測定?精確稱取0處理后的紅麻試樣，置于50mL薩氏試劑中，在沸水浴中加熱1h，加熱后冷卻至室溫，加50mL蒸餾水及2mol/L硫酸溶液30mL，待氣泡基本停止后用蒸餾水稀釋至溶液體積200mL，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，臨近終點(diǎn)時(shí)加入淀粉指示液2～3mL，充分搖動滴定至藍(lán)色消失?在另一碘量瓶中進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)，按照式(1)對銅價(jià)進(jìn)行計(jì)算：
式中：V1為空白試驗(yàn)時(shí)耗用的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；V2為滴定試樣時(shí)耗用的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；c為硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；m為絕干試樣質(zhì)量，g?
2.6聚合度測試
選用聚合度為指標(biāo)，評價(jià)纖維素的損傷情況?采用黏度法測定所得纖維素的聚合度?取適量處理后的試樣，在100℃烘箱中烘6h，取出放在干燥器中冷卻至室溫?用分析天平稱取20mg試樣置于燒杯中，加入20mL1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽，放在數(shù)顯恒溫磁力攪拌器上，在60℃下攪拌，直至溶液中纖維完全溶解?采用文獻(xiàn)[11]的方法，使用AR-1500EX型旋轉(zhuǎn)流變儀，在25℃條件下，以0-1的剪切速率進(jìn)行穩(wěn)態(tài)剪切實(shí)驗(yàn)，測出纖維素溶液黏度，根據(jù)式(2)計(jì)算纖維素的聚合度?
式中：D為纖維素聚合度，[η]為特性黏度?
3結(jié)果與討論
3.1漚制紅麻化學(xué)成分分析
根據(jù)2節(jié)工藝，測試紅麻的主要成分，測試結(jié)果表明，漚制紅麻的主要化學(xué)成分包括纖維素?木質(zhì)素?半纖維素?果膠?水溶物和脂蠟質(zhì)等，其中纖維素為主體物質(zhì)，占比達(dá)到65構(gòu)成了紅麻纖維的基本骨架?其他物質(zhì)均為膠質(zhì)，占主要成分的34從測試結(jié)果分析可得，漚制紅麻中膠質(zhì)的主要成分為半纖維素和木質(zhì)素，分別為12和17因此脫膠主要是對這2種成分進(jìn)行脫除?木質(zhì)素?半纖維素以及一些非晶聚合物在木質(zhì)纖維素中充當(dāng)填充和黏結(jié)劑的角色，以物理或化學(xué)的方式使植物細(xì)胞壁中纖維素之間粘連和加固[12]?脂蠟質(zhì)?水溶物和果膠占比相對較低，分別為11和1在堿處理過程中基本上被脫除?
紅麻作為一種禾本科的木質(zhì)纖維素，其膠質(zhì)的主要成分為木質(zhì)素和半纖維素?堿處理脫除紅麻木質(zhì)素的原理是利用OH-把木質(zhì)素大分子和半纖維素分解為小分子，進(jìn)而將小分子從紅麻原料中溶解出來[13]?紅麻木質(zhì)素大分子中結(jié)構(gòu)單元之間的連接鍵主要有各種醚鍵(α-O-4，β-O-4等)?碳-碳鍵(5-5，β-5等)和酯鍵等，其中β-O-4鍵是最主要的連接鍵?通過化學(xué)反應(yīng)，連接鍵斷裂，變成聚合度較小?結(jié)構(gòu)比較簡單?易溶于堿液的堿木質(zhì)素?半纖維素由多種糖基組成，糖基之間由糖苷鍵相連接?其脫除過程和脫除木質(zhì)素類似，半纖維素大分子結(jié)構(gòu)單元之間各種連接鍵部分?jǐn)嗔?/font>，大分子變成小分子后并從紅麻中溶出，半纖維素降解機(jī)制[14]如圖1所示?對脫膠結(jié)果影響較大的成分主要為木質(zhì)素和半纖維素，脂蠟質(zhì)?果膠等膠質(zhì)含量很低，在反應(yīng)過程中很容易除去，對結(jié)果影響不大?
圖1 半纖維素降解機(jī)制
3.2堿處理工藝條件對紅麻質(zhì)量損失率的影響
脫膠效果最直觀的表征就是質(zhì)量損失率的大小，不同的工藝下紅麻質(zhì)量損失率也不相同，因此對反應(yīng)條件與紅麻質(zhì)量損失率的關(guān)系進(jìn)行探究?部分測試所用樣品的堿處理工藝參數(shù)見表1?
表1 測試所用樣品的堿處理工藝參數(shù)
3.2.1堿液類型及用量對紅麻質(zhì)量損失率的影響
生產(chǎn)中常用的堿性試劑為NaOH和KOH，故選用這2種堿劑對漚制紅麻進(jìn)行脫膠，并對堿濃度最高的處理樣品進(jìn)行成分分析和SEM觀察?不同堿劑處理后紅麻主要化學(xué)成分含量如表2所示，SEM照片如圖2所示?
表2 不同堿劑處理后紅麻主要化學(xué)成分含量
圖2 不同堿劑處理后紅麻的SEM照片
研究認(rèn)為Mg(OH)2在脫膠過程中對纖維素有保護(hù)作用[15]，因此在脫膠過程中加入少量Mg(OH)2，以探究其對脫膠的影響?堿液類型對質(zhì)量損失率的影響如圖3所示，在150℃時(shí)，隨著堿劑用量的不斷增加，紅麻的質(zhì)量損失率也不斷增加?漚制紅麻的膠質(zhì)含量為34處理后所有試樣質(zhì)量損失率均高于34最低為37因?yàn)槟举|(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)中，纖維素?木質(zhì)素和半纖維素相互粘連，結(jié)構(gòu)緊密而且穩(wěn)定，所以木質(zhì)素和半纖維素降解的同時(shí)，必然會造成纖維素發(fā)生一定程度的降解?當(dāng)NaOH和KOH濃度相同時(shí)，處理液中的OH-的數(shù)量相同，堿濃度低于1時(shí)，紅麻質(zhì)量損失率差別較大，但在堿濃度達(dá)到1后，二者處理得到的紅麻質(zhì)量損失率差別不大，這可能和體系中的金屬離子有關(guān)，堿濃度升高到1時(shí)，OH-濃度較高，可以使紅麻反應(yīng)完全，質(zhì)量損失率差別不大，說明反應(yīng)中起主要作用的成份為OH-?從表2也可以看出，使用KOH處理后木質(zhì)素含量更低，這可能因?yàn)?/font>K+和Na+在反應(yīng)中促進(jìn)了纖維素和木質(zhì)素連接鍵的斷裂，使得木質(zhì)素含量更低，具體的原理需要進(jìn)一步的研究證實(shí)?
由表2和圖3可知，加入Mg(OH)2后在較低濃度時(shí)紅麻質(zhì)量損失率有一定程度的降低，加入Mg(OH)2后半纖維素和木質(zhì)素含量略高，但與未添加Mg(OH)2的測試結(jié)果相比相差不大，纖維的外觀形態(tài)也無太大區(qū)別(如圖3)?說明Mg(OH)2對纖維素的保護(hù)作用并不明顯，可能是因?yàn)榧尤氲?/font>Mg(OH)2溶解度太小，不能充分發(fā)揮作用?綜合考慮NaOH和KOH的處理效果以及工業(yè)生產(chǎn)中的成本，選擇最佳反應(yīng)堿劑為NaOH?
圖3 堿液類型對質(zhì)量損失率的影響
3.2.2蒽醌對紅麻質(zhì)量損失率的影響
使用NaOH作為反應(yīng)堿劑，改變蒽醌用量探究其對紅麻質(zhì)量損失率的影響，結(jié)果如圖4所示?對不同蒽醌含量(工藝1?5?6?7)進(jìn)行堿處理后的樣品進(jìn)行成分分析和SEM觀察，不同蒽醌用量處理后紅麻主要化學(xué)成分含量見表3，SEM照片如圖5所示?
圖4 蒽醌對紅麻質(zhì)量損失率的影響
表3 不同蒽醌質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理后紅麻主要化學(xué)成分含量
圖5 不同蒽醌質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理后紅麻的SEM照片
圖4和表3可以看出，固定其他處理?xiàng)l件，蒽醌的存在對處理后紅麻纖維質(zhì)量損失率的影響較大，不加蒽醌，NaOH濃度為2時(shí)，紅麻質(zhì)量損失率為36而漚制紅麻的含膠量為34由表3可以看出，不加蒽醌的樣品木質(zhì)素含量為3半纖維素0從樣品外觀看，不加蒽醌的樣品纖維成束狀，手感粗硬，如圖6(c)所示，經(jīng)過計(jì)算得到纖維素的降解量為8添加蒽醌后紅麻質(zhì)量損失率增大，成分分析得出木質(zhì)素含量較低，說明蒽醌對木質(zhì)素的脫除有較好的促進(jìn)作用?在NaOH濃度為2蒽醌質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時(shí)，紅麻的質(zhì)量損失率為43纖維素的降解量為15蒽醌質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大至0時(shí)，紅麻質(zhì)量損失率為41纖維素的降解量為13這可能是因?yàn)檩祯谋Ｗo(hù)作用使纖維素降解更少?蒽醌的作用機(jī)制可能是：蒽醌可以加速木質(zhì)素中β-芳基醚鍵的裂解，促進(jìn)木質(zhì)素的脫除；蒽醌也可以清除溶劑中的初級自由基或過氧自由基，降低碳水化合物的氧化降解量[16]；在堿性條件下蒽醌可以與纖維素末端的醛基迅速反應(yīng)，將其氧化成羧基，使終止反應(yīng)迅速發(fā)生，剝皮反應(yīng)迅速停止，從而避免纖維素的大量降解[17]?從成分分析結(jié)果中可以看出蒽醌質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0工藝7)和0(工藝1))時(shí)半纖維素和木質(zhì)素含量相差不大，纖維的外觀形態(tài)也無太大差別，見圖5(b)(c)，因此在此實(shí)驗(yàn)條件下，最適蒽醌濃度為005%?
3.2.3溫度對紅麻質(zhì)量損失率的影響
使用NaOH作為反應(yīng)堿劑，固定其他處理?xiàng)l件，選取5個(gè)溫度對紅麻進(jìn)行處理，溫度對紅麻質(zhì)量損失率的影響如圖6所示，其中，對140?150和160℃，NaOH濃度均為2工藝8?1?9)的樣品分別進(jìn)行成分分析和SEM觀察，不同溫度處理后紅麻主要化學(xué)成分含量見表4，SEM照片如圖7所示?
圖6 溫度對紅麻質(zhì)量損失率的影響
表4 不同溫度處理后紅麻主要化學(xué)成分含量
圖7 不同溫度處理后紅麻的SEM照片
從圖6可以看出，處理溫度為140℃和145℃時(shí)，紅麻質(zhì)量損失率受NaOH濃度影響較大，隨著NaOH濃度的升高，紅麻質(zhì)量損失率不斷增大，在NaOH濃度為225mol/L時(shí)，140和145℃下紅麻質(zhì)量損失率都達(dá)到39%以上，超過漚制紅麻的含膠量，但從處理后樣品的SEM照片可以看到(見圖7(a))，纖維成束狀，手感粗硬，白度較差?從表4可知，當(dāng)處理溫度為140℃時(shí)，處理后的樣品中半纖維素和木質(zhì)素的含量較高，計(jì)算可得此時(shí)纖維素的降解量為15溫度達(dá)到150℃以上時(shí)，紅麻質(zhì)量損失率隨溫度升高的變化較小，都在39%以上，其中溫度為150℃，NaOH濃度為2.25mol/L時(shí)，膠質(zhì)含量很低，纖維素的降解量為13當(dāng)溫度升高至160℃時(shí)，NaOH濃度為2.25mol/L，紅麻質(zhì)量損失率達(dá)到了43.49%，成分分析得出這時(shí)樣品的半纖維素含量為0.18%木質(zhì)素含量為0計(jì)算得到纖維素降解量為14.16%?
在堿處理脫膠過程中，體系中主要存在3種反應(yīng)：纖維素?半纖維素?木質(zhì)素和NaOH的反應(yīng)，其中半纖維素和木質(zhì)素中含有多種不同的化學(xué)鍵，不同的化學(xué)鍵反應(yīng)性能不同?從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，140℃時(shí)纖維素降解量最大，150℃時(shí)最小，可能是半纖維素和木質(zhì)素中某些化學(xué)鍵斷裂難易程度不同，如非酚型的α-芳基醚鍵?非酚型的β-芳基醚鍵?芳基-烷基和烷基-烷基間的C—C鍵等非常穩(wěn)定，在溫度較低時(shí)，沒有發(fā)生反應(yīng)而斷裂；而纖維素的基本單元之間的連接鍵都是β-1，4-苷鍵，與堿的反應(yīng)隨濃度和溫度提高而提高，所以在低溫140℃下，與纖維素反應(yīng)的NaOH濃度相對較高，造成低溫堿處理纖維素的損傷程度高?溫度達(dá)到150℃以上，可能半纖維素和木質(zhì)素的基團(tuán)都參與反應(yīng)，與纖維素反應(yīng)的堿濃度相對較低，損失也較小?因此，從減少纖維素降解和成本的角度考慮，使用NaOH對紅麻進(jìn)行脫膠的最適反應(yīng)溫度為150℃?
3.3銅價(jià)分析
銅價(jià)是確定水解纖維素或氧化纖維素將某些金屬離子還原到低價(jià)狀態(tài)的能力，可以用來檢查纖維素的降解程度?變質(zhì)程度以及估算還原基的量?GB/T5400—1998《紙漿銅價(jià)的測定》使用范圍為漂白化學(xué)漿和溶解漿，但此方法所測銅價(jià)在一定程度上可以說明纖維素的損傷程度，由此篩選出最佳工藝?表5為部分具有代表性的工藝得到的紅麻纖維素的銅價(jià)，工藝1下的紅麻質(zhì)量損失率已經(jīng)達(dá)到較高水平，超過漚制紅麻的膠質(zhì)含量，但銅價(jià)結(jié)果為0，可能是因?yàn)槔w維素發(fā)生了終止反應(yīng)，還原性末端基轉(zhuǎn)變?yōu)榱藳]有還原性的末端基；160℃時(shí)質(zhì)量損失率較高，綜合結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)誤差可知，纖維素發(fā)生了一定程度的降解，但可能發(fā)生了終止反應(yīng)，使整體還原性降低，使得銅價(jià)結(jié)果較低?使用NaOH和KOH作為堿劑處理后質(zhì)量損失率差別不大，但從1?3?6號工藝銅價(jià)結(jié)果可以看出，KOH使纖維素發(fā)生了一定程度的損傷，所以3號工藝的銅價(jià)相對較高；結(jié)合4號工藝可以看出，在處理溶液中加入一定量的Mg(OH)2可以在一定程度上緩解纖維素的降解?蒽醌可以促進(jìn)紅麻中膠質(zhì)的脫除，從1?6?7號工藝銅價(jià)結(jié)果可以看出，處理過程中不添加蒽醌，纖維素的銅價(jià)明顯偏高，此結(jié)果說明蒽醌作為纖維素保護(hù)劑是有效的?
表5 不同條件處理下紅麻纖維素的銅價(jià)
3.4聚合度測定
纖維素發(fā)生降解后，聚合度會發(fā)生一定程度的減小，通過測試?yán)w維素的聚合度，可以得出纖維素降解程度的大小?在測定纖維素聚合度時(shí)，發(fā)現(xiàn)紅麻中木質(zhì)素會溶解于1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽中，使溶液黏度較大，對聚合度測定有影響，故測定聚合度選取了木質(zhì)素除去程度較高的樣品，部分測定樣品的聚合度結(jié)果如表6所示?從表6可以看出，工藝9纖維素的聚合度較低，說明在處理過程中纖維素發(fā)生了較大程度的降解，對后續(xù)加工影響較大?對比工藝1和工藝3處理樣品的聚合度，可以看出KOH使纖維素降解的程度更大?當(dāng)處理過程中加入Mg(OH)2時(shí)，紅麻質(zhì)量損失率雖然相差不大，但是從表6可以看出，工藝4在堿處理過程中添加Mg(OH)2，纖維素的聚合度提高，說明Mg(OH)2對纖維素有一定的保護(hù)作用?對比工藝1和工藝7可知，當(dāng)蒽醌的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時(shí)，紅麻質(zhì)量損失率相比于蒽醌質(zhì)量分?jǐn)?shù)為00%時(shí)更高，纖維素的降解量也更大，從聚合度測定結(jié)果也可看出，蒽醌質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時(shí)纖維素聚合度更高，和質(zhì)量損失率結(jié)果相符?
表6 處理后纖維素的聚合度
4結(jié)論
①堿處理能夠有效除去紅麻中半纖維素和木質(zhì)素，但對纖維素也有一定的損傷?常用的堿劑NaOH和KOH脫膠的效果相差不大，但KOH處理對纖維素的損傷稍大，因此使用NaOH作為紅麻深度脫膠蒸煮堿劑更為合適?
②蒽醌對膠質(zhì)的脫除有很好的促進(jìn)作用，蒽醌質(zhì)量分?jǐn)?shù)為005%時(shí)紅麻質(zhì)量損失率最大，脫膠效果最好；蒽醌還可以作為纖維素保護(hù)劑，減少纖維素的損傷，當(dāng)蒽醌質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0到00%時(shí)，處理后得到纖維素的聚合度略有提升，考慮到蒽醌的溶解性和成本，添加量宜采用0
③溫度升高有利于漚制紅麻中膠質(zhì)的脫除，溫度達(dá)到150℃紅麻質(zhì)量損失率隨溫度變化較小，升高至160℃時(shí)，脫膠效果有所提高，但NaOH濃度達(dá)到2mol/L后會造成纖維素較大程度的降解；溫度為140和145℃時(shí)，膠質(zhì)脫除效果較差，纖維素降解程度較大?
④最佳工藝為蒸煮堿劑為NaOH?濃度為1蒽醌質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0處理溫度為150℃?
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文章摘自：李德序，汪青，黃鑫等.堿處理提取紅麻纖維素的研究[J].毛紡科技，2023，51(04)：37-43.DOI：10.19333/j.mfkj.20221002407.
