基本信息
- 项目名称：
- 棉秸纤维的开发与利用
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 棉秸纤维的开发与利用是一项意义深远的项目，它的实现不仅仅节省了资源浪费，变废为宝，更重要的是符合全球发展战略，坚持可持续发展观，避免污染。初期我们做了棉秸纤维脱胶的探讨，获得了最佳的脱胶方法，联合脱胶法即大大减少污染，又保持可纺性脱胶率，同时节约药品与时间。给我们进一步试验研究做了充分准备。通过对棉秸纤维的柔软处理，然后进行试纺，可纺性的实践成功给课题增添了一份新意。初步获得了棉秸杆皮纤维与棉的混纺纱线。
- 详细介绍：
- 1.首先进行预处理：新鲜棉杆经脱枝、缒秆、剥皮、吊把浸泡、发酵脱胶、敲打漂洗等工序，加工方法的步骤：剥皮→除渣→脱胶→烘干→切断→开松→养生→鞣制→打纤→梳理至集装。其中脱胶方法试用：化学脱胶方法、微生物脱胶法、酶脱胶法。 2.试验纤维的可纺性：本院纺织工程实验室是省级重点实验室，具有当前国际最先进的 SDL-Y051纺纱系统（英产），可将已脱胶等处理好的纤维在此设备上进行直接纺纱试验（集出杂并条纺纱系统于一体）。 3.试验纱线可织性：实验室还具备先进的全自动化小样机，该机能将已纺成的纱线按照其具体性能进行相关参数设计完成小样试验。 4.用已制出的纤维、纱线、织物，进一步研究其性能，与家居装饰、服饰、工业用等相结合。设计出廉价实惠的各种装饰布、沙发布、窗帘布、工业用绳板，探索服用性能，尽力发掘其更多的功能，为人类谋福祉。 至2009年3月完成了棉秸皮的性质与脱胶方法的研究，获得了最好的脱胶方法（化学和生物联合脱胶法）及性能良好的棉秸皮纤维。于2009年4月继续进行纤维的柔软和可纺性研究，通过硫化钠、碱和二甲基硅油的柔软处理后的纤维，在英国SDL国际有限公司生产SDL F102B制条系统和SDL Denkendorf 快速转杯纺纱系统完成了纺纱实验，采用与棉混纺（35／65），纺成纱线40特克斯，纱线断裂强力为474.6cN，断裂强度为10.66cN/ T，断裂伸长4.14%，与同样方法所纺的精梳纯棉比，断裂强力略低，断裂伸长略高。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：棉花资源优势日益呈现，棉花桔杆不能很好利用，造成了一定的环境污染，按照中央经济工作会议提出“循环经济”发展战略的要求，把棉副产品综合开发利用工作提到重要议事日程，尽量形成具有自主知识产权的技术支撑，使棉副产品开利用成为棉区人民增收的又一项具体措施，以促进和带动棉区整个国民经济的增长，确保棉花生产持续发展，且能获得客可观的经济效益。 思路：纤维的获得及处理、试验可纺性、试验可织性
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：首先，科学发展观是时代的主题，棉秸开发大大减少浪费，创造更多生态经济价值；其次，初步观察该纤维外观形态性能与麻极相似，可和其它纤维混纺成用途不同的纱线。 先进性：目前，棉秸的利用主要有纸及纸板、刨花板、纤维板、建筑材料、麻袋和绳索，这说明棉秸纤维开发空间很大，我们将进一步研究棉秸纤维在装饰、工业性能等用途。 独特之处：1与纤维素纤维性能同类2棉副产品中棉杆数量最多3且与麻外观性能相近。
应用价值和现实意义
- 根据实验结果，进行脱胶-柔然处理-纺纱-织造成品，用于生活。 棉花桔杆不能很好利用，造成了一定的环境污染，按照中央经济工作会议提出“循环经济”发展战略的要求，尽量形成具有自主知识产权的技术支撑，使棉副产品开利用成为棉区人民增收的又一项具体措施，以带动棉区整个国民经济的增长，确保棉花生产持续发展。棉秸纤维的开发利用将避免环境污染，大大减少资源浪费，且能获得客可观的经济效益。
学术论文摘要
- 摘要：以脱胶率为指标，分别采用化学脱胶、生物酶脱胶以及生物与化学相结合的方法对棉秸纤维进行脱胶。通过实验显示：化学脱胶方法的脱胶率比较高为83.9%，残胶率较低，但其污染大，能源消耗多，并对纤维造成一定程度的损伤；酶制剂脱胶无污染，但单纯的酶制剂脱胶率仅为42.4%，不能达到纺织要求；生物与化学联合的方法对纤维进行脱胶，脱胶率为80.3%，脱胶率和化学脱胶相差不多，且其对纤维的伤害小，较化学脱胶对环境产生的污染小，能耗也少，是一种值得推广的脱胶方法。 经过柔软化的棉秸皮与棉混纺实验中，利用英国SDL国际有限公司生产的SDL F102B转杯式微尘、杂质分析仪及制条系统和SDL Denkendorf 快速转杯纺纱系统，进行制条和纺纱，试纺出棉秸皮与棉混纺的纱线，证明了棉秸皮纤维可纺。
获奖情况
- 论文已经投稿，暂未发表。
鉴定结果
- 强力比棉低； 毛羽较多（因棉桔皮纤维较硬）； 混合比例达到棉：棉桔杆皮纤维=6：4（除杂过程中部分将面秸秆的短纤带出）。
参考文献
- 参考文献： [1] 一种棉秸皮粗纤维及其加工方法[P].中国专利, 200610036594.7，2006,07 [2] 一种棉秸皮纤维清洁脱胶方法[P]. 中国专利， 200710066829.1，2007，08 [3] 董政蛾，管映亭.一种野生麻纤维脱胶初探[J].印染助剂,2003 [4] 吴红铃，蒋少军.麻纤维的酶处理[J].印染助剂，2002 [5] 张斌，温贵清.酶制剂在麻纺原料加工中的应用[J].四川纺织科技，2002 [6].杨锁廷.纺纱学[M]. 北京:中国纺织出版社,2004.5.217-220. [7].于伟东.纺织材料学[M]. 北京:中国纺织出版社,2006.5.99-101. [8]郑光洪,李振华.生物软麻剂在精干麻纺前处理中的应用研究[J].纺织学报,19（6）：17-18,13. [9].唐淑娟,姜岩,韩连顺,张凤涛,王建刚,姜丽.亚麻纤维化学法柔软化基本原理和方法的探讨[J].纺织学报,20(5).
同类课题研究水平概述
- 国民环保意识的提高和生态纺织品的兴起，使以天然材料为原料的绿色环保纺织品越来越受欢迎。 近几年来加大新产品开发的力度，技术创新，成功开发出了很多性能优良的纤维，例如：竹、麻纤维纯纺、再生麻纤维、狭叶荨麻纤维等，2007年开发出了新型绿色环保纤维—圣麻纤维，其干湿强度高、吸湿透气性好、抑菌防霉等特性，织物具有手感滑爽、悬垂性好、色泽亮丽、布面组织丰满圆滑的个性，是一种新型、健康、时尚、绿色环保的生态纺织纤维。最近又成功开发出了玉米纤维和竹纤维的混纺产品，前景很看好。 随着麻竹等纤维的进步，棉秸皮纤维的研究也不断地深入。有很多先行者已经申请了相关项目的专利，如：申请号200510034200；名称：棉杆皮纤维纱线及其加工方法；申请专利号200510037399.1，名称：杆皮纤维无纺布及其加工方法；申请专利号200610025115.1名称：利用棉秸杆提取棉皮纤维及植物染色剂的方法；申请专利号200710066829.1名称：一种棉杆皮纤维清洁脱胶方法等 。 目前，棉杆开发利用主要有1、造纸及包装箱纸板2、加工刨花板，棉杆刨花板不仅具有不崩不裂、价廉耐用等优点，而且生产中没有污染环境的问题。3、加工纤维板，不起层、不断裂、价格低，可作室内装饰、包箱板、车辆船舶的内壁板和各种家具的装饰板等。4、加工建筑材料，如棉杆水泥装饰板、水泥瓦等，具有质轻、价廉、坚固、隔热、保温的优点。5、用棉杆皮制作麻袋和绳索。但棉秸纤维的一些环保优良的性能还没有被发掘以及应用，尤其在织造装饰服饰等方面还是一片空白。它与麻纤维有着极其相似的形态外观和性能，有前例麻纤维是从绳发展到布，所以随着纤维素纤维的广泛应用 ，对棉秸纤维进一步深入研究是十分必要的，也是十分可行的。 利用棉桔杆纤维资源是环境保护的一个长远发展方向，昆明理工大学利用生物秸秆制作活性炭材料，同时业内出现了利用农作物秸秆研发复合材料的增强材料的报道，澳大利亚Deakin大学研究耶纤维增强水泥复合材料，通过这些我们提出将棉桔杆纤维研发成增强复合材料，使纺织品与树脂或聚乳酸等复合志成工业复合材料，用于国防、航天事业。我们将进一步专研开发棉秸纤维的性能，探索它在家居装饰、服饰、工业、国防等用途，开发棉秸纤维具有十分广阔的空间。
