[01850586]利用玉米苞叶开发纺织新纤维

一、课题来源与背景 《利用玉米苞叶开发纺织新纤维》项目是郑州市科技局科技攻关项目,项目批准编号：10PTGS508-2。 进入21世纪以来,我国纺织业进入了前所未有的发展和竞争阶段。配额的取消,欧盟对我国纺织品的贸易壁垒等,促使广大纺织企业不得不在产品升级换代上下功夫,才能在新的国际市场上参与竞争。2009年4月国务院办公厅发布了《纺织工业调整和振兴规划》,提出了产业产业调整和振兴的主要任务,其中包括“充分利用农产品、农作物废弃物和竹、速生林等资源,实现可降解、可再生生物质纤维及综合开发利用的产业化,溶剂法纤维素纤维实现万吨级产业化,生物法生产多元醇实现千吨级产业化,生物质纤维素纤维比例由目前的6.3%提高到8%”。国家“十二五”规划中明确提出纺织重点领域要“发展新型纺织纤维材料产业,加快发展差别化纤维、高技术纤维和生物质纤维技术及产业化。” 本项目的研究原料为我国北方地区大量可见的玉米苞叶（玉米皮）,旨在通过生物或化学的脱胶方式得到一种新型的天然纺织纤维。玉米是我国北方地区产量最大的农作物,2012年我国玉米产量突破2亿吨,但产生的玉米苞叶的再利用率非常低,目前主要是用于编织,加工生产成提篮、地毯、床垫、汽车垫、门帘及装饰工艺品等,应用面小,不易推广。在广大农村,大量的玉米苞叶由于没有更好的处理方式,收获玉米后玉米苞叶常常在田间地头就地焚烧,这不仅造成环境污染,威胁交通运输安全,同时也是大量生物质资源的浪费。玉米苞叶纤维的加工迎合了社会和消费者的需求,根据麻和竹纤维的加工工艺,设计出不同的加工工艺制得新型的天然纤维。因此,本项目对于降低碳排放、提升资源利用水平、增加农民收入、提高农业生产效益具有深远的积极意义。 本项目的主要目的是以玉米苞叶为原料,通过生物或化学的方法进行脱胶,获得天然玉米苞叶纺织纤维,尽量保持玉米苞叶的天然性能,并逐步探索在纺织生产上的应用。本项目利用农作物废弃物,通过产学合作,研究开发生物质纤维素纤维用于纺织,不仅适应纺织行业发展的内在需要和发展趋势,同时也符合国家的产业技术政策,将为缓解纺织原料供需矛盾、促进纺织行业可持续发展作出贡献。 二、项目主要进行的工作 1.对玉米苞叶进行成分分析。 2.在对玉米苞叶的化学成分进行分析后的基础上,制定多种预处理工艺和煮练工艺进行试验,对试验得到的玉米苞叶纤维的脱胶效果进行对比分析,确定出适合玉米苞叶纤维的预处理方案、助剂浓度和煮练方案。 3.研究方案选择及设计。通过实验研究,确定玉米苞叶的脱胶处理工艺。采用两种预处理方案,通过实验结果选择效果较好的一种方案;采用五种煮练方案进行对比实验研究,从中选出较好的一种方案。 4.通过试验设计与分析的方法,对确定的预处理、煮练助剂及煮练工序的工艺参数分别进行优化,并通过试验证明优化方法的合理性,得到一个高效、经济、易行的脱胶工艺。 5.对玉米苞叶原纤维、预处理+脱胶纤维、直接煮练脱胶纤维采用电镜和热分析仪进行了结构和热性能测试分析,为纤维的加工工艺确定提供理论依据。 6.对脱胶后玉米苞叶纤维的性能进行测试,分析纤维的可纺性及应用前景。 三、项目主要研究成果及创新点 1.分析研究了玉米苞叶主要化学成分,为后续的纤维脱胶处理提供了理论基础。 2.设计筛选预处理方案,经过实证研究,最终确定了预尿氧处理方案。 3.设计采用五种煮练方案进行对比试验,最终确定了“预尿氧+一次煮练（添加助剂）”的化学脱胶工艺路线和具体工艺流程。 4.采用L9（34）正交设计对预尿氧处理工艺、多种脱胶助剂浓度、一次煮练工艺、二次煮练工艺等分别进行了优化,得到相应的最佳方案,并通过试验证明优化方法的合理性。 5.采用优化方案对玉米苞叶进行脱胶处理,得到了性能基本达到纺织加工要求的纤维。 6.对玉米苞叶原纤维、预处理+脱胶纤维、直接煮练脱胶纤维采用电镜和热分析仪进行了结构和热性能测试分析,为纤维的加工工艺确定提供理论依据。 7.分别对采用一次煮练、二次煮练最优工艺条件下脱胶得到的纤维进行力学性能测试分析,表明纤维已具备基本的纺织加工条件。 8.项目研究成果已发表论文1篇,并被EI收录。 目前项目已完成了项目的纤维化加工,采用此类纤维加工了絮片、床垫、车垫、鞋垫等产品,经企业生产投放市场,取得了较好的经济效益,有一定的市场需求。以车垫产品为例,2012～2013年,河南祥云农业发展有限公司采用 本项目技术生产了3.3万个车垫,新增产值达到224万元,新增利润51万元。为企业带来了明显的经济效益。