一种过滤用棉秆皮纤维与壳聚糖复合非织布的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种过滤用棉秆皮纤维与壳聚糖复合非织布的制备方法，属于纤维材料技术领域。本发明专利技术先采用蒸汽闪爆预处理使棉秆皮分离，再用造纸抄纸的方法成型，最后加入壳聚糖增强力学性能与过滤效率，工艺流程简便、环保，适应工业化生产。该非织造布以富含木质素的棉秆皮纤维、壳聚糖为原料，使该非织布具有良好的抗菌性能。本发明专利技术使用的棉秆皮、壳聚糖都是生物基材料，使用后可在自然环境中降解，减少环境负担，同时避免了静电纺丝方法工业化、大批量生产困难的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种过滤用棉秆皮纤维与壳聚糖复合非织布的制备方法
本专利技术涉及一种过滤用棉秆皮纤维与壳聚糖复合非织布的制备方法，属于纤维材料

技术介绍
中国是全球最大的棉花生产国，棉花年产率约占全球30％。棉秆皮年产量高达2000万吨，而资源的利用率仅占5％左右。棉秆皮经加工可制成饲料和肥料，生产乙醇，及应用于纺织、复合材料等领域。但在较长时间内，棉秸秆大部分被当作废料烧掉，导致资源浪费。目前，棉秆皮纤维的利用方面主要有：(1)碱处理制备棉秆皮纤维，如专利技术专利《一种棉秆直接脱胶制备棉秆皮纤维素纤维的方法》(CN102286789A)介绍了用碱处理的方法制备棉秆皮纤维；(2)通过蒸汽闪爆-KOH-H2O2联合使用的方法，提取出细度为27dtex，可应用于纺纱、织造的棉秆皮纤维；(3)棉秆皮通过闪爆制得纤维，再与热塑性材料复合制备复合板材。将棉秆皮纤维应用在空气颗粒物过滤领域是一个全新的突破。已有的空气颗粒物过滤，多采用棉非织布等材料，通过增加材料的厚度、密度来提升过滤效率，但棉纤维资源有限，成本高；采用合成纤维如PP为原料制备的过滤材料，成本低，但容易滋生细菌。为提高其抗菌性能，有人研究采用PP浸渍纳米TiO2分散液的抗菌抑菌过滤材料。复合抗菌纳米纤维空气过滤材料主要是通过静电纺制备得到，材料的过滤效果好，但是静电纺工艺复杂且不适合工业化、大批量生产。所用原料多为PP等石油基化学材料，不易降解，材料废弃后会造成环境污染。因此，有必要开发新的技术解决目前存在的这些问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种过滤用非织布的制备方法，通过分次蒸汽闪爆和抄造、热压相结合，制备得到了柔软、适合于过滤用棉秆皮/壳聚糖非织布。本专利技术采用汽爆工艺试验台使棉秆皮分离成纤维，抄造的方式使得成型后的垫片中纤维分布均匀且各向同性，壳聚糖的添加增强垫片强力，抗菌性能与过滤性能，热压使得成品薄、表面光滑且垫片更加紧实。本专利技术的过滤用棉秆皮纤维与壳聚糖复合非织布的制备方法，包括将去除块状杂质的棉秆皮纤维打浆后抄造成片，然后浸泡壳聚糖溶液，初次热压制备纤维片，再碱液洗涤纤维片、清洗纤维片，二次热压制成棉秆皮纤维与壳聚糖复合非织布。在一种实施方式中，所述方法的流程为：棉秆皮→切割→浸泡→分次蒸汽闪爆→清洗→打浆→抄造→浸渍壳聚糖溶液→初次热压→NaOH溶液洗涤→清洗→二次热压→棉秆皮纤维/壳聚糖复合非织布。在一种实施方式中，所述棉秆皮纤维的制备，是先切割成一定长度的片段，然后用水浸泡，浸泡后进行多次蒸汽闪爆，然后水洗并去除块状杂质，得到棉秆皮纤维。在一种实施方式中，所述分次闪爆：将浸泡后的棉秆皮装入闪爆机料仓，通入饱和水蒸汽，使饱和水蒸汽压强到达1.5～2MPa，维持饱和水蒸汽压强40-80s后闪爆；重复此闪爆步骤，爆3～5次。在一种实施方式中，所述打浆是控制棉秆皮质量浓度为40-80％，疏解一段时间后打浆，控制所得棉秆皮纤维细度25～50dtex，所得纤维长度5～10mm。在一种实施方式中，所述抄造是称取打浆后烘干的棉秆皮纤维，使用疏解机疏解5～10min，继续加水抄造成棉秆皮纤维片。在一种实施方式中，所述浸渍壳聚糖溶液，是浸渍壳聚糖浓度为2.5～25g/L的壳聚糖醋酸溶液。在一种实施方式中，所述初次热压是在100～110℃，1～3MPa的压力下热压5-10min。在一种实施方式中，所述碱液洗涤，是将上一步制备的纤维片烘干后在质量浓度为0.05～0.5％的KOH或者NaOH溶液中浸泡洗涤。在一种实施方式中，所述二次热压是在105～120℃，1～3MPa的压力下热压5～10min。在一种实施方式中，所述方法，具体按照以下步骤实施：(1)切割：将棉秆皮切割成1.0－3.0cm的片段；(2)浸泡：将切割好的棉秆皮置于其质量15-30倍的清水中，在70－90℃水温下浸泡2-8h；(3)分次闪爆：将浸泡后的棉秆皮装入闪爆机料仓，通入饱和水蒸汽，使饱和水蒸汽压强到达1.5～2MPa，维持饱和水蒸汽压强40-80s后闪爆；重复此闪爆步骤，爆3～5次；(4)清洗：闪爆后的棉秆皮纤维在室温下水洗3-5次，去除块状杂质；(5)打浆：采用调频打浆机打浆，控制浆液浓度为60％，疏解5～10min后，分别打浆10min～25min；控制所得棉秆皮纤维细度25～50dtex，所得纤维长度5～10mm；(6)抄造：分别称取打浆后烘至绝干的纤维，加水并使用疏解机疏解5～10min，再次加水抄造成片；按照每2～5g的绝干纤维先加2L水再补加至10L；(7)浸渍壳聚糖溶液：将抄造后的棉秆皮纤维片浸泡在浓度为2.5～025g/L的壳聚糖醋酸溶液(醋酸溶液浓度为1wt％)中，刮除多余液体；(8)初次热压：将洗净后的纤维片放在平板热压机中，在100～110℃，1～3MPa的压力下热压5-10min，制成棉秆皮/壳聚糖复合纤维片。(9)NaOH溶液洗涤：用烘干后的纤维片放入0.05～0.5％的NaOH溶液中浸泡洗涤；(10)清洗：用清水反复清洗至中性；(11)二次热压：将洗净的非织造布放在平板热压机中，在105～120℃，1～3MPa的压力下热压5～10min，制成棉秆皮纤维/壳聚糖复合非织布。在以上各工序中：1、浸泡：棉秆皮在浸泡过程中，大量水分子进入棉秆皮内部，这些水分子在蒸汽闪爆过程中能以高压水蒸汽的形式极速冲击棉秆皮，从而有助于棉秆皮快速分离成纤维。2、蒸汽闪爆可去除棉秆皮中的果胶、水溶物、半纤维素和部分木质素，从而分离棉秆皮。分次闪爆法充分利用了蒸汽闪爆通过高温高压水蒸汽喷射使棉秆皮爆破分离的物理过程。通过增加闪爆次数，可以在较低的饱和蒸汽压力条件下，提高棉秆皮纤维的分离效果，减少高温对纤维造成的损伤，以充分保护分离后的棉秆皮纤维的各项性能。3、清洗的作用主要是去除闪爆后粘结在纤维上的小片状杂质。4、打浆的目的是是纤维疏解分散，使纤维变细、变短，适合抄造工艺；5、抄造是为了是纤维均匀的铺成片状，且垫片中纤维各向同性。6、加入壳聚糖可以利用壳聚糖的成膜型，增强垫片力学性能(尤其是湿强)、过滤性能和抗菌性能。7、热压可以使最后成型的垫片表面光滑，厚度薄且均匀，也有一定的加固作用。本专利技术的优点和效果：(1)本专利技术方法制备的棉秆皮纤维/壳聚糖复合非织布，具有柔软、抗菌、过滤性能良好，制备原料廉价、制备工艺简单的特点；其中，27μm以内的孔径达到98.3％，具有良好的颗粒物阻隔性能，当颗粒物粒径大于等于0.5μm时过滤效率为94.50％，当颗粒物粒径大于等于1μm时过滤效率为99.55％。(2)与传统的静电纺过滤用非织布相比，本专利技术先采用蒸汽闪爆预处理使棉秆皮分离，再用造纸抄纸的方法成型，最后加入壳聚糖增强力学性能与过滤效率，工艺流程简便、环保，适应工业化生产。该非织造布以富含木质素的棉秆皮纤维、壳聚糖为原料，使该非织布具有良好的抗菌性能。(3)与现有的报道中，聚丙烯、聚丙烯腈、涤纶5,6等通过静电纺制备的过滤用非织布和碳纤维制备的高电压过滤PM1.0颗粒的过滤器相比，本专利技术使用的棉秆皮、壳聚糖都是生物基材料，使用后可在自然环境中降解，减少环境负担；闪爆后棉秆皮纤维中含有的约30％的木质素和壳聚糖都具有良好的抗菌性能，在呼吸过滤器的使用中，可以减少或避免粉尘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过滤用非织布，其特征在于，所述非织布的制备，包括将分次蒸汽闪爆的棉秆皮纤维打浆后抄造成片，然后浸渍壳聚糖溶液，初次热压制备纤维片，再碱液洗涤纤维片、清洗纤维片，二次热压制成棉秆皮纤维与壳聚糖复合非织布。

【技术特征摘要】
1.一种过滤用非织布，其特征在于，所述非织布的制备，包括将分次蒸汽闪爆的棉秆皮纤维打浆后抄造成片，然后浸渍壳聚糖溶液，初次热压制备纤维片，再碱液洗涤纤维片、清洗纤维片，二次热压制成棉秆皮纤维与壳聚糖复合非织布。2.根据权利要求1所述的过滤用非织布，其特征在于，所述非织布的制备的流程为：棉秆皮→切割→浸泡→分次蒸汽闪爆→清洗→打浆→抄造→浸渍壳聚糖溶液→初次热压→NaOH溶液洗涤→清洗→二次热压→棉秆皮纤维/壳聚糖复合非织布。3.根据权利要求1所述的过滤用非织布，其特征在于，所述浸渍壳聚糖溶液，是浸渍壳聚糖浓度为2.5～25g/L的壳聚糖醋酸溶液。4.根据权利要求1所述的过滤用非织布，其特征在于，所述分次闪爆：将浸泡后的棉秆皮装入闪爆机料仓，通入饱和水蒸汽，使饱和水蒸汽压强到达1.5～2MPa，维持饱和水蒸汽压强40-80s后闪爆；重复此闪爆步骤，爆3～5次。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯秀良，杨丹，马博谋，潘刚伟，刘国维，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32