一種亞麻短纖維的預處理方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種亞麻短纖維的預處理方法，特別涉及一種在超聲波作用下，采用 復合生物酶結合介體N-羥基-N-苯基丙酰胺亞麻短纖維進行脫膠預處理的方法，屬于紡織
技術領域。
【背景技術】
[0002] 眾所周知亞麻纖維素有"纖維皇后"的美譽，在眾多綠色環保生態纖維當中，其面 料除具有天然抗菌、屏蔽紫外線輻射、吸濕排汗、不沾皮膚、吸附異味和耐磨等性能外，還具 有樸實粗礦、自然實用等風格。
[0003] 亞麻成分中只有纖維素為紡織工業的有效成分，除了纖維素以外，亞麻纖維中還 有半纖維素、木質素、果膠、脂蠟質和灰分等伴生物。亞麻纖維中非纖維含量占30%左右，這 些雜質直接影響亞麻纖維的物理機械性能，并使其手感粗糙，色澤發黃。為提高亞麻纖維、 紗線和織物的可紡性能、成紗性能、織物的服用性能，需要對亞麻進行脫膠細化處理，但這 些非纖維素伴生物又不能過度去除，否則會對工藝纖維造成損傷，給產品開發帶來困難。
[0004] 目前亞麻纖維脫膠方法主要分成三大類：化學法、物理化學法和微生物法。目前亞 麻纖維常用的脫膠技術仍是化學脫膠法，化學法是利用時機溶解腳質。現較多采用堿煮練， 根據纖維素與膠質對堿的穩定性不同，將膠質去除，其化學脫膠過程分為堿液的滲透、纖維 的溶脹和纖維的氧化分解。其工藝流程長，耗時長，能耗大，廢水處理不當就會污染環境。
[0005] 物理化學法是利用物理和化學共同作用去除纖維中的膠質。目前已存在超聲波和 高溫高壓煮練法。超聲波煮練法是利用超聲波的物理作用使纖維細化分離，且其空化作用 提高堿液的反應速率，對于擴散出的膠質分子能迅速乳化和分散，避免重新吸附在纖維上， 從而縮短煮練時間，減少試劑用量，并提高產品質量。高溫高壓煮練法配置的堿量可以比常 壓下減少，煮練時間縮短。高溫高壓處理后的亞麻纖維，不僅物理性能提高。纖維的雜質去 除較為徹底，而且纖維分裂度、柔軟度明顯提高，可紡性也得到改進。
[0006] 微生物法即酶脫膠，利用微生物發酵，產生果膠酶，果膠酶作用于不溶性果膠使之 變成可溶性果膠，然后受到果膠酯酶的水解，生成果膠酸等物質，果膠酸進一步被多半乳糖 醛酸酶水解生成半乳糖醛酸等物質。果膠類物質被部分分解的結果是纖維束被分解，達到 脫膠目的。但目前培育的酶活力不高，單靠酶脫膠殘膠率較高，而且酶處理過程中若采用連 續的較劇烈的機械攪拌，膠質與酶作用后的水解產物不易從纖維上脫離，這樣不利于美容 液向纖維內部滲透。
[0007] 基于化學法和微生物優缺點，本發明在超聲波作用下，采用復合生物酶結合介體 N-羥基-N-苯基丙酰胺對亞麻短纖維進行脫膠預處理，取得了較好的效果。
【發明內容】
[0008] 本發明要解決的技術問題是提供一種綠色節能環保、脫膠效率高的亞麻短纖維預 處理的方法。
[0009] 本發明所要解決的技術問題是通過以下技術方案來實現的：
[0010] 一種亞麻短纖維的預處理方法，其特征在于，在超聲波作用下，采用復合生物酶結 合介體N-羥基-N-苯基丙酰胺對亞麻短纖維進行脫膠預處理；
[0011] 其中，所述復合生物酶由漆酶、酸性果膠酶和木聚糖酶組成。
[0012] 在本發明中，優選的，具體包括以下步驟：
[0013] (1)復合生物酶的制備
[0014] 稱取漆酶10-20份，酸性果膠酶10-20份，木聚糖酶30-50份，攪拌混合均勻，即 得；
[0015] (2)復合生物酶-介體系統條件下的亞麻短纖維煮練
[0016] 在超聲波作用下，將亞麻短纖維在煮練液中進行煮練，亞麻短纖維與煮練液的質 量比為1:30,控制煮練溫度在45-75°C，煮練處理時間為40-90分鐘；所述煮練液由下述組 分組成：復合生物酶，介體N-羥基-N-苯基丙酰胺，快速滲透劑T磺化琥珀酸二辛酯鈉鹽和 水；
[0017] (3)漂白
[0018] 將煮練后的亞麻短纖維加入含硅酸鈉3.Og/L，無水碳酸鈉2.Og/L和雙氧水4.Og/ L的漂白液中，在80°C條件下，漂白60min;
[0019] (4)水洗、脫水和烘干
[0020] 將漂白后的亞麻短纖維用80-90°C的熱水洗兩次、20-30°C的冷水洗兩次，脫水后 在100-105 °C下烘干至恒重。
[0021] 在本發明中，優選的，步驟（2)所述復合生物酶相對所述亞麻短纖維的質量分數 為4-8 %，所述介體N-羥基-N-苯基丙酰胺相對所述亞麻短纖維的質量分數為0. 9-2. 5 %， 快速滲透劑T磺化琥珀酸二辛酯鈉鹽相對所述亞麻短纖維的質量分數為0. 5-1. 5%，所述 煮練液的pH值為3-5。
[0022] 在本發明中，優選的，步驟（3)所述雙氧水為濃度30%的雙氧水。
[0023] 在本發明中，優選的，所述超聲波的發生器工作電源為AC220V，工作頻率為 40KHz，輸出功率為40W，超聲波振蕩器的施加槽尺寸為300mmX150mmX100mm。
[0024] 在本發明中，優選的，所述N-羥基-N-苯基丙酰胺用下述方法制備得到：
[0025] (1)中間體苯基羥胺的合成
[0026] 將硝基苯、氯化銨和水按照質量比1. 5-3 :0. 5-1. 5 :30-34置于燒瓶中，安裝機械 攪拌器，溫度計，邊攪拌邊加熱至57-60°C，然后分多次將鋅粉加入反應液中，鋅粉加完以后 繼續攪拌30min，直至反應完全，無很濃的苦杏仁氣味即可，用循環水式真空泵抽濾系統快 速過濾除去反應廢渣，再用水洗滌燒瓶中的殘余物倒入漏斗進行過濾，然后向濾液里加緩 緩加入氯化鈉，形成氯化鈉飽和溶液，邊加入邊攪拌，濾液中逐漸產生淡黃色針狀物，再次 抽濾得到苯基羥胺粗產物，然后用少量二氯甲烷使之溶解，除去其中的無機鹽等雜質，再加 入石油醚，攪拌后抽濾得到苯基羥胺白色晶體，而后用二氯甲烷和石油醚進行重結晶；
[0027] (2)N-羥基-N-苯基丙酰胺的合成
[0028] 將步驟⑴的苯基羥胺用四氫呋喃溶解于燒瓶中，然后加入碳酸氫鈉和水的糊狀 液，裝上機械攪拌器、溫度計和滴液漏斗，調節轉速，使反應液攪拌均勻。反應置于冰鹽浴 中，使反應液溫度維持在〇°C到-10°c，然后從滴液漏斗中分多次緩慢滴入酰化試劑，控制 苯基羥胺與酰化試劑的摩爾比為I:〇. 8-1.2,酰化試劑加完后，繼續攪拌60min。然后向反 應液中加入氫氧化鈉溶液和石油醚，靜置分層之后，用分液漏斗分出有機相和無機相；再用 氫氧化鈉溶液分三次洗滌有機相，分出無機相，將以上無機相溶液合并，用二氯甲烷萃取兩 次，再用鹽酸調節PH值到6. 0左右，然后用旋轉蒸發儀將二氯甲烷溶液蒸至原來的五分之 一左右，然后加入石油醚，經冷卻得到結晶產物N-羥基-N-苯基丙酰胺。
[0029] 在本發明中，優選的，步驟（1)鋅粉每次按照鋅粉與硝基苯的質量比1-1. 5 :1加入 反應液，并且控制鋅粉加入后反應液的溫度在57-68°C。
[0030] 在本發明中，優選的，步驟（2)所述苯基羥胺、碳酸氫鈉和水的質量比為8-10 : 14-16 :9-11，所述氫氧化鈉溶液的質量分數均為20% ;所述酰化試劑為丙酰氯。
[0031] 麻類織物生物酶處理的廢水處理負荷較傳統工藝低，但加工成本高和反應速率 低，阻礙了其在紡織工業中的應用。將超聲波技術引入生物酶加工，可極大地提高酶效能， 進而提高反應速率。主要體現在：加速酶向基質/纖維表面運動；液-固界面的強力攪拌有 助于酶在纖維表面的定位；防止生物酶聚集；有助于反應區域酶解產物的去除。另一方面 在生物酶處理纖維過程中引入了介體N-羥基-N-苯基丙酰胺，漆酶在某些分子化合物（稱 為介體mediator)的存在下能夠氧化非酚型的木素模型化合物，由于介體在酶的作用下會 形成活性高且有一定穩定性的中間體，而且中間體能夠從氧分子中獲得電子傳遞給木素分 子使木素降解，進而脫除木素。而含有N-OH基團的雜環化合物或者該基團作為取代基的芳 香化合物能夠起電子轉移載體的作用，促進多酚氧化酶-漆酶氧化非酚型木素模型化合物 或者脫除纖維素中的殘余木素。
[0032] 本發明采用復合酶-介體系統工藝進行亞麻短纖維前處理，利用各自生物酶的協 同作用，采用木聚糖酶、酸性果膠酶、漆酶三種生物酶復配使用，產生協同增效作用；進一步 的，加入介體N-羥基-N-苯基丙酰胺對該酶化反應起電子轉移載體的作用，促進多酚氧化 酶-漆酶氧化非酚型木素模型化合物幫助脫除亞麻纖維中的殘余木素。表面活性劑快速滲 透劑T磺化琥珀酸二辛酯鈉鹽的加入，更對酶起到進一步的增效作用。
[0033] 具體的在本發明中：
[0034] 漆酶（分析純）：北京華邁科生物技術有限責任公司。CAS編號：80498-15-3漆酶 為含銅金屬酶，分子中有四個銅原子。漆酶的典型反應是氧化酚類化合物，反應過程中伴隨 著分子氧還原成水。
[0035] 酸性果膠酶（分析純）：肇東市日成酶制劑有限公司。可用于紡織纖維的脫膠預 處理和煮練助劑。耐酸，可在酸性環境下使用，對纖維膠質有較好的去處作用，且對天然纖 維素纖維損傷較小，能保持纖維具有良好的物理性能。
[0036] 木聚糖酶（分析純）：上海金穗生物科技有限公司。能專一降解半纖維素木聚糖 為低聚木糖和木糖的一組酶的總稱，在紡織領域主要用于苧麻、亞麻、黃麻等麻類織物的退 漿和煮練，可以有效降解半纖維素類雜質，使之溶解。
[0037]N-羥基-N-苯基丙酰胺，Propiohydroxamicacid,N_phenyl_(8CI)，CASRegistry Number:27687_56_5 (自己合成）。
[0038] 快速滲透劑T橫化瑭泊酸二辛醋鈉鹽，Sodiumdiethylhexylsulfosuccinate， CASRegistryNumber:577-11-7:臨沂市蘭山區綠森化工有限公司。
[0039] 相對于現有技術，本發明的有益效果主要體現在：
[0040] 本發明亞麻短纖維的煮練處理條件溫和，對纖維損傷小，處理時間短，處理后的亞 麻短纖維的物理性能指標（減量率、斷裂強度、白度和分裂度）好于單獨使用生物酶前處理 的亞麻短纖維，可減少生物酶量1. 8~2. 5%o