摘 要：一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法，先将待处理的苎麻原麻用水润湿，再将润湿后的苎麻原麻放入等离子体装置中进行等离子体处理，然后将等离子体处理后的苎麻原麻放入超临界CO2装置中的反应釜内，再将混合液放入反应釜中，该混合液包括水与乙醇，然后关闭反应釜的盖子，再向反应釜内输入超临界CO2流体，直至充满反应釜，以获得共溶体系，然后保温保压至预定时间，再打开超临界CO2流体装置上的排气阀，以降低装置内的压强，并排出气态的CO2，然后打开反应釜的盖子，再从反应釜中取出反应后的苎麻所得物，再去除苎麻所得物中的水分，以获得精干麻。本设计不仅水耗能耗较少，基本无污染，而且不易损伤纤维，产品质量较高。
技术要点
1.一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法，其特征在于：所述苎麻脱胶方法包括以下步骤：
第一步：先将待处理的苎麻原麻用水润湿，再将润湿后的苎麻原麻放入等离子体装置中进行等离子体处理，等离子体功率为1—2kw，处理时间为10—20s；
第二步：先将等离子体处理后的苎麻原麻放入超临界CO2装置中的反应釜内，再将混合液放入反应釜中，该混合液包括水与乙醇，然后关闭反应釜的盖子，再向反应釜内输入超临界CO2流体，直至充满反应釜，以获得共溶体系，然后保温保压至预定时间，再打开超临界CO2流体装置上的排气阀，以降低装置内的压强，并排出气态的CO2，直至排尽气态的CO2；
第三步：先打开反应釜的盖子，再从反应釜中取出反应后的苎麻所得物，再去除苎麻所得物中的水分，以获得精干麻。
2.根据权利要求1所述的一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法，其特征在于：所述第三步中，所述去除苎麻所得物中的水分，以获得精干麻是指：若苎麻所得物中无水分，即可获得精干麻；若苎麻所得物中有水分，则经干燥去除水分，以获得精干麻。
3.根据权利要求1或2所述的一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法，其特征在于：所述第二步中，所述向反应釜内输入超临界CO2流体，直至充满反应釜是指：先由外界的CO2气源向超临界CO2装置中的前端管路持续输入气态的CO2，同时，控制前端管路的温度与压强，以使气态的CO2在前端管路中变成超临界CO2流体，再将生成的流体持续输入反应釜内，直至充满反应釜，然后断开CO2气源、前端管路之间的连通；
所述控制前端管路的温度、压强的最终结果与保温保压中的温度、压强一致。
4.根据权利要求1或2所述的一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法，其特征在于：所述第二步中，所述保温保压中的温度、压强是指：温度为40—60℃,压强为10—25Mpa。
5.根据权利要求1或2所述的一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法，其特征在于：所述第二步中，所述混合液还包括果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶、漆酶、脂肪酶，且各种酶在共溶体系中的含量分别为：
果胶酶0.4—0.8g/L、纤维素酶0.4—0.8g/L、木聚糖酶0.5—1.0g/L、漆酶0.8—1.2g/L、脂肪酶0.4—0.8g/L，且L是指反应釜的容积。
6.根据权利要求5所述的一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法，其特征在于：所述各种酶在共溶体系中的含量分别为：果胶酶0.6g/L、纤维素酶0.6g/L、木聚糖酶0.6g/L、漆酶1g/L、脂肪酶0.6g/L。
7.根据权利要求1或2所述的一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法，其特征在于：所述第二步中，所述共溶体系中，超临界CO2流体占共溶体系的体积比为60%—70%，且共溶体系中水、乙醇的体积比为1.5：1—0.5：1。
8.根据权利要求7所述的一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法，其特征在于：所述共溶体系中水、乙醇的体积比为1：1。
9.根据权利要求1或2所述的一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法，其特征在于：所述第二步中，所述预定时间为1—2h。
10.根据权利要求1或2所述的一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法，其特征在于：所述第三步中，在打开反应釜的盖子之前，进行清洗步骤，该清洗步骤是指：第二步排尽气态的CO2之后，先关闭排气阀，再向反应釜内输入超临界CO2流体，以使苎麻纤维浸泡在流体中，然后保温保压2—4分钟，再打开反应釜、分离釜之间的阀门，以使超临界流体进入分离釜，直至超临界流体都进入分离釜之后，关闭反应釜、分离釜之间的连通，然后降低分离釜压强，以使超临界CO2流体气化，并排出气态的CO2，直至排尽气态的CO2。
技术领域
本发明涉及一种苎麻的脱胶工艺，属于苎麻脱胶领域，尤其涉及一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法。
背景技术
苎麻纤维，不仅长度较长、强度较大，而且热传导性能好，吸湿透气性是棉纤维的3—5倍左右，同时，还含有叮咛、密啶、嘌呤等有益元素，具有抑菌、透气、凉爽、防腐、防霉、吸汗等功能，非常适合于制作医疗卫生用织物，尤其是医疗卫生非织造布。
苎麻纤维要被用于织物，必须从原麻状态处理为精干麻。苎麻纤维的原麻是一种高木质素含量的纺织纤维，苎麻纤维的原麻中的胶质包括半纤维素、木质素﹑果胶﹑脂蜡质、水溶物等成分，是脱胶的主要对象。由于过氧化氢的氧化还原电位较低，达不到所需的漂白效果，因而，目前苎麻纤维漂白常用的漂白方法是亚氧联合漂白工艺。
亚氧联合漂白工艺包括依次进行的两个漂白阶段，分别为亚氯酸钠漂白阶段与双氧水漂白阶段。其中，在亚氯酸钠漂白阶段，需要在酸性环境、高温，及其他辅助药剂的条件下加入亚氯酸钠进行漂白，漂白完成后需要充分水洗并烘干，随后，再进行双氧水漂白阶段，该漂白阶段需要在强碱、高温，以及其他药剂条件下加入双氧水进行漂白。可见，亚氧双漂工艺过程不仅存在水耗能耗高，漂白废水污染大、漂白成本的缺陷，而且两次漂白过程流程过长，易导致苎麻纤维脱胶过度，易损伤纤维的缺陷。
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的水耗能耗高、污染较大、易损伤纤维的缺陷与问题，提供一种水耗能耗较少、基本无污染、不易损伤纤维的医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法，所述苎麻脱胶方法包括以下步骤：
第一步：先将待处理的苎麻原麻用水润湿，再将润湿后的苎麻原麻放入等离子体装置中进行等离子体处理，等离子体功率为1—2kw，处理时间为10—20s；
第二步：先将等离子体处理后的苎麻原麻放入超临界CO2装置中的反应釜内，再将混合液放入反应釜中，该混合液包括水与乙醇，然后关闭反应釜的盖子，再向反应釜内输入超临界CO2流体，直至充满反应釜，以获得共溶体系，然后保温保压至预定时间，再打开超临界CO2流体装置上的排气阀，以降低装置内的压强，并排出气态的CO2，直至排尽气态的CO2；
第三步：先打开反应釜的盖子，再从反应釜中取出反应后的苎麻所得物，再去除苎麻所得物中的水分，以获得精干麻。
所述第三步中，所述去除苎麻所得物中的水分，以获得精干麻是指：若苎麻所得物中无水分，即可获得精干麻；若苎麻所得物中有水分，则经干燥去除水分，以获得精干麻。
所述第二步中，所述向反应釜内输入超临界CO2流体，直至充满反应釜是指：先由外界的CO2气源向超临界CO2装置中的前端管路持续输入气态的CO2，同时，控制前端管路的温度与压强，以使气态的CO2在前端管路中变成超临界CO2流体，再将生成的流体持续输入反应釜内，直至充满反应釜，然后断开CO2气源、前端管路之间的连通；
所述控制前端管路的温度、压强的最终结果与保温保压中的温度、压强一致。
所述第二步中，所述保温保压中的温度、压强是指：温度为40—60℃,压强为10—25Mpa。
所述第二步中，所述混合液还包括果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶、漆酶、脂肪酶，且各种酶在共溶体系中的含量分别为：
果胶酶0.4—0.8g/L、纤维素酶0.4—0.8g/L、木聚糖酶0.5—1.0g/L、漆酶0.8—1.2g/L、脂肪酶0.4—0.8g/L，且L是指反应釜的容积。
所述各种酶在共溶体系中的含量分别为：果胶酶0.6g/L、纤维素酶0.6g/L、木聚糖酶0.6g/L、漆酶1g/L、脂肪酶0.6g/L。
所述第二步中，所述共溶体系中，超临界CO2流体占共溶体系的体积比为60%—70%，且共溶体系中水、乙醇的体积比为1.5：1—0.5：1。
所述共溶体系中水、乙醇的体积比为1：1。
所述第二步中，所述预定时间为1—2h。
所述第三步中，在打开反应釜的盖子之前，进行清洗步骤，该清洗步骤是指：第二步排尽气态的CO2之后，先关闭排气阀，再向反应釜内输入超临界CO2流体，以使苎麻纤维浸泡在流体中，然后保温保压2—4分钟，再打开反应釜、分离釜之间的阀门，以使超临界流体进入分离釜，直至超临界流体都进入分离釜之后，关闭反应釜、分离釜之间的连通，然后降低分离釜压强，以使超临界CO2流体气化，并排出气态的CO2，直至排尽气态的CO2。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法中，主要包括依次进行的等离子处理步骤（即第一步）、超临界二氧化碳处理步骤（即第二步），其中，等离子处理步骤不仅能够去除大量的表面胶质（主要为脂腊质），降解大量的木质素，而且能使黏连的纤维素、半纤维素分离，便于超临界二氧化碳处理步骤对半纤维素的去除，而在超临界二氧化碳处理步骤中，超临界二氧化碳、乙醇都能溶解对应的胶质（超临界二氧化碳是非极性属性，它能够对非极性的半纤维素、木质素﹑果胶进行溶解，而醇的引入能够溶解脂蜡质），在上述效果的基础上，共溶体系还能切断半纤维素、木质素之间的醚键、酯键，以实现半纤维素、木质素的分离，从而便于更高效的去除半纤维素、木质素。综上所述，整个反应过程不仅使用的水资源很少（只有第一步的润湿，第二步的混合液中需要一定的水），基本不产生废水（少量的水会被干燥或被气化的二氧化碳冲走），而且由于电能的消耗主要为等离子体装置、超临界CO2装置，能耗也较低，此外，不涉及强酸、高温，以及现有强氧化还原电位的药物的使用，对苎麻纤维的伤害很低，且不会产生过度脱胶的问题，更利于获得高质量的精干麻。因此，本发明不仅水耗能耗较少，基本无污染，而且不易损伤纤维，产品质量较高。
2、本发明一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法中，在第二步的超临界二氧化碳处理步骤中，引入的超临界二氧化碳流体不仅具备节省水资源，以及上述化学去除胶质的有益效果，而且还具备以下优点：
首先，当超临界二氧化碳的压强突然降低时，它会迅速膨胀，这种膨胀过程会释放大量的能量，形成冲击波，该冲击波对苎麻纤维表面的各种胶质直接冲击，发挥较强的机械梳理作用，以实现进一步的去除；
其次，超临界二氧化碳流体具有较强的流动性，在苎麻纤维中具备较强的分散性，泄压时，吸附在苎麻纤维内孔及间隙的超临界CO2流体在纤维间快速流动，能提升前述机械梳理效果；
再次，瞬间放压，还能更好地把苎麻纤维中的黏结体，例如果胶、木质素、伴生物杂质等，随着二氧化碳气体带出纤维，使得纤维中的纤维素、半纤维素、木质素等分离，纤维结构出现变化，使得获得的纤维更松散，提升最终精干麻的质量。
因此，本发明不仅脱胶效果较好，而且能提升最终产品的质量。
3、本发明一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法中，还增设有清洗步骤，该步骤能将反应釜中残留的杂质带入分离釜，以避免溶解出的胶质对苎麻纤维再次结合，同时，分离出的胶质在分离釜中会被气化的二氧化碳冲出。此外，本发明的超临界二氧化碳处理步骤、清洗步骤的所有操作都在同一个超临界CO2流体装置中进行，只需对压强、温度进行调整即可，一台设备就可以完成全部操作，大大简化了操作工艺，而且脱胶结束后无需烘干，既进一步降低操作难度，又不产生废水污染，具有绿色、环保、高效等特点。因此，本发明不仅易于操作，而且环保性较强。
附图说明
图1是本发明中待处理的苎麻原麻的横截面示意图。
图 1
图2是本发明中处理后的精干麻的横截面示意图。
图 2
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1—图2，一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法，所述苎麻脱胶方法包括以下步骤：
第一步：先将待处理的苎麻原麻用水润湿，再将润湿后的苎麻原麻放入等离子体装置中进行等离子体处理，等离子体功率为1—2kw，处理时间为10—20s；
第二步：先将等离子体处理后的苎麻原麻放入超临界CO2装置中的反应釜内，再将混合液放入反应釜中，该混合液包括水与乙醇，然后关闭反应釜的盖子，再向反应釜内输入超临界CO2流体，直至充满反应釜，以获得共溶体系，然后保温保压至预定时间，再打开超临界CO2流体装置上的排气阀，以降低装置内的压强，并排出气态的CO2，直至排尽气态的CO2；
第三步：先打开反应釜的盖子，再从反应釜中取出反应后的苎麻所得物，再去除苎麻所得物中的水分，以获得精干麻。
所述第三步中，所述去除苎麻所得物中的水分，以获得精干麻是指：若苎麻所得物中无水分，即可获得精干麻；若苎麻所得物中有水分，则经干燥去除水分，以获得精干麻。
所述第二步中，所述向反应釜内输入超临界CO2流体，直至充满反应釜是指：先由外界的CO2气源向超临界CO2装置中的前端管路持续输入气态的CO2，同时，控制前端管路的温度与压强，以使气态的CO2在前端管路中变成超临界CO2流体，再将生成的流体持续输入反应釜内，直至充满反应釜，然后断开CO2气源、前端管路之间的连通；
所述控制前端管路的温度、压强的最终结果与保温保压中的温度、压强一致。
所述第二步中，所述保温保压中的温度、压强是指：温度为40—60℃,压强为10—25Mpa。
所述第二步中，所述混合液还包括果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶、漆酶、脂肪酶，且各种酶在共溶体系中的含量分别为：
果胶酶0.4—0.8g/L、纤维素酶0.4—0.8g/L、木聚糖酶0.5—1.0g/L、漆酶0.8—1.2g/L、脂肪酶0.4—0.8g/L，且L是指反应釜的容积。
所述各种酶在共溶体系中的含量分别为：果胶酶0.6g/L、纤维素酶0.6g/L、木聚糖酶0.6g/L、漆酶1g/L、脂肪酶0.6g/L。
所述第二步中，所述共溶体系中，超临界CO2流体占共溶体系的体积比为60%—70%，且共溶体系中水、乙醇的体积比为1.5：1—0.5：1。
所述共溶体系中水、乙醇的体积比为1：1。
所述第二步中，所述预定时间为1—2h。
所述第三步中，在打开反应釜的盖子之前，进行清洗步骤，该清洗步骤是指：第二步排尽气态的CO2之后，先关闭排气阀，再向反应釜内输入超临界CO2流体，以使苎麻纤维浸泡在流体中，然后保温保压2—4分钟，再打开反应釜、分离釜之间的阀门，以使超临界流体进入分离釜，直至超临界流体都进入分离釜之后，关闭反应釜、分离釜之间的连通，然后降低分离釜压强，以使超临界CO2流体气化，并排出气态的CO2，直至排尽气态的CO2。
本发明的补充技术特征如下：
（一）、等离子体的说明：
本发明中涉及的等离子体是指气体分子在电场作用下电离而形成的电子、离子、原子、分子、自由基粒子等的集合体，其整体呈电中性，因此被称为等离子体。根据放电现象，等离子体可分为介质阻挡放电、电晕放电、辉光放电、射频放电和微波放电。等离子体包含各种高能粒子，这些粒子可以轰击材料表面，在其表面发生物理或化学反应，使其产生沟壑，凹槽，孔洞，从而改变材料的表面性质，如吸湿性，上染率，光泽，柔软度等等。
（二）、苎麻纤维中胶质的说明：
本发明中苎麻纤维中的胶质主要包括半纤维素、木质素﹑果胶﹑脂蜡质、水溶物等成分，其中半纤维素、果胶的含量最高，如下表所示：
（三）、等离子处理步骤的作用：
果胶和半纤维素含量(在苎麻中的质量分数)占胶质总含量的60%以上，是苎麻脱胶的重点。
半纤维素、果胶都由多糖组成。其中，果胶分子是由不同酯化度的半乳糖醛酸以“-l，4-苷键聚合而成的多糖，常带有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、木糖等组成的侧链，游离的羧基部分或全部与钙、钾、钠等金属离子结合形成果胶酸盐，难溶于热水。半纤维素是由两种或两种以上单糖组成的多种聚糖的集合体。
此外，木质素虽然占苎麻胶质的比重不大，但木质素是植物的黏结剂，使得纤维素、半纤维素黏连在一起,为植物生长提供强力。
本发明中在引入等离子处理步骤之后，在等离子体放电空间内，含有大量电子、离子、激发态原子及活性自由基，这些极其活泼的活性种与水分子发生碰撞，就会产生羟基(·OH)自由基。·OH是很强的亲电基团，在木质纤维素处理中，·OH易攻击电子云密度高的部分，与木质素中的环共轭羰基和苯环发生反应，导致苯环裂开，引起侧链醚键和烯键断裂，木质素分子质量降低，氧化裂解。同时，木质素的去除，还能消除纤维素、半纤维素之间的黏连，便于后续处理。
除使水分子分解产生·OH自由基，还可碰撞产生局部高浓度的H+，这种酸性水有利于大麻纤维中胶质去除、半纤维素水解及部分酸溶木质素降解。
因而，等离子体处理之后，苎麻纤维发生了分裂，分裂度较好，纤维松软，呈松散的碎片状分布。等离子体处理使苎麻纤维表面胶质去除（主要是脂腊质）、木质素降解，被木质素黏在一起的较软的纤维素暴露出来，但纤维间仍有部分木素和胶质残留，还需后续的加工。
（四）、超临界二氧化碳处理步骤的作用：
超临界二氧化碳处理步骤中引入了超临界二氧化碳流体与乙醇。
脂蜡质由脂肪和蜡质组成，主要成分是高级饱和脂肪酸和高级一元醇，在苎麻生长过程中，能起到防止苎麻本身水分的蒸发以及外界水分过分渗入的作用。它的结构复杂，不溶于水，可溶于各种有机溶剂，如乙醇。
木质素是由苯基丙烷结构单元通过C-C键、醚键连接而成的具有芳香族特性的高分子化合物，具有三维网状结构，十分复杂。木质素也是一种复合高聚物，其基本结构单元有芥子醇、松伯醇和对香豆醇，这些结构单元通过不同类型的键联接，形成的木质素的化学反应性也不同。木质素基本结构单元上的苯环上因羟基和甲氧基等供电子基团而活化，电子云密度增大，易受到带正电荷的离子或原子等亲电试剂的攻击而发生亲电取代反应。而二氧化碳分子为亲电试剂，对木质素的化学结构起瓦解作用，因而，超临界二氧化碳流体能与木质素基本单元发生取代反应，进一步去除木质素。同时，超临界CO2作为一种非极性溶剂，对于苎麻纤维中的果胶质、半纤维素、木质素等物质有良好的溶解性，进一步促进苎麻纤维的脱胶。
此外，共溶体系对苎麻纤维进行处理，可以切断半纤维素与木质素之间的醚键、酯键来实现木质纤维素组分的分离，木质素去除效率高。与传统的脱木质素方法(如烧碱法，硫酸盐法以及亚硫酸盐法)相比，共溶体系不会因为处理环境使木质素产生高度缩合的结构，而变得难以去除。
实施例1：
一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法，所述苎麻脱胶方法包括以下步骤：
第一步：先将待处理的苎麻原麻用水润湿，再将润湿后的苎麻原麻放入等离子体装置中进行等离子体处理，等离子体功率为1—2kw，处理时间为10—20s；
第二步：先将等离子体处理后的苎麻原麻放入超临界CO2装置中的反应釜内，再将混合液放入反应釜中，该混合液包括水与乙醇，然后关闭反应釜的盖子，再向反应釜内输入超临界CO2流体，直至充满反应釜，以获得共溶体系，然后保温保压至预定时间，再打开超临界CO2流体装置上的排气阀，以降低装置内的压强，并排出气态的CO2，直至排尽气态的CO2；
第三步：先打开反应釜的盖子，再从反应釜中取出反应后的苎麻所得物，再去除苎麻所得物中的水分，以获得精干麻。
实施例2：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述第二步中，所述向反应釜内输入超临界CO2流体，直至充满反应釜是指：先由外界的CO2气源向超临界CO2装置中的前端管路持续输入气态的CO2，同时，控制前端管路的温度与压强，以使气态的CO2在前端管路中变成超临界CO2流体，再将生成的流体持续输入反应釜内，直至充满反应釜，然后断开CO2气源、前端管路之间的连通；所述控制前端管路的温度、压强的最终结果与保温保压中的温度、压强一致。优选所述第二步中，所述保温保压中的温度、压强是指：温度为40—60℃,压强为10—25Mpa。
实施例3：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述第二步中，所述混合液还包括果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶、漆酶、脂肪酶，且各种酶在共溶体系中的含量分别为：果胶酶0.4—0.8g/L、纤维素酶0.4—0.8g/L、木聚糖酶0.5—1.0g/L、漆酶0.8—1.2g/L、脂肪酶0.4—0.8g/L，且L是指反应釜的容积。
优选所述各种酶在共溶体系中的含量分别为：果胶酶0.6g/L、纤维素酶0.6g/L、木聚糖酶0.6g/L、漆酶1g/L、脂肪酶0.6g/L。
实施例4：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述第二步中，所述共溶体系中，超临界CO2流体占共溶体系的体积比为60%—70%，且共溶体系中水、乙醇的体积比为1.5：1—0.5：1。
优选所述共溶体系中水、乙醇的体积比为1：1
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
文章摘自国家发明专利，一种医疗卫生非织造布用苎麻纤维的复合脱胶方法，发明人：张如全，刘骏韬，曹仁广，朱波涛，涂虎，张明；申请号：202311392283.4，申请日：2023.10.25
