摘 要:本发明属于苎麻纤维脱胶技术领域，具体涉及一种苎麻纤维的脱胶工艺。所述方法包括以下步骤：软化步骤、脱胶步骤、精细处理步骤，苎麻纤维半成品，经脱水处理，随后进行上油、烘干操作，所得产品为苎麻精干麻成品。本发明使用碱性深共晶溶剂脱胶工序可以最大程度上实现对非纤维素组分的脱除，使得麻纤维充分分离，同时尽量避免纤维素的降解，保证苎麻纤维成品的品质。且脱胶液所采用的深共晶溶剂体系是无毒无害且可以回收再利用的，从而大量减少了化学试剂的使用和废水废气的处理成本。本发明整个工艺流程可控制在4.5h内完成，具有产品质量好、品质高、绿色可循环、流程短、生产效率高等显著优势。
权利要求书
1.一种苎麻纤维的脱胶工艺，其特征在于，包括以下步骤：第一步，软化步骤将苎麻韧皮置于浸渍槽内，在水中浸没，以进行苎麻软化处理；软化完成后，取出软化处理的苎麻原麻，沥干水分，备用；第二步，脱胶步骤制备脱胶液：将碱性深共晶溶剂脱胶液加入配液槽，加热至脱胶液呈现透明、均一的流动状态；将软化后的苎麻原麻置入煮炼釜中，随后打开进液阀，注入脱胶液至将全部苎麻韧皮浸没；将煮炼釜内的脱胶液加热，同时缓慢搅动脱胶液，连续煮炼；煮炼完成后，打开出液阀，排空煮炼釜内的液体并关闭出液阀；开启进水阀，使用温水对脱胶后的苎麻纤维进行反复喷淋冲洗，直至冲洗干净，得到苎麻纤维半成品；第三步，精细处理步骤：将苎麻纤维半成品，经脱水处理，随后进行上油、烘干操作，所得产品为苎麻精干麻成品。
2.根据权利要求1所述的一种苎麻纤维的脱胶工艺，其特征在于，所述第一步中，浸没苎麻韧皮采用的水为温水，其温度为40～60℃，浸没时间为20～30min。
3.根据权利要求1所述的一种苎麻纤维的脱胶工艺，其特征在于，所述第二步中，碱性深共晶溶剂包括氯化胆碱、胺/酰胺类组分；其中，胺/酰胺类组分包括乙醇胺、尿素、乙二胺中的任一种。
4.根据权利要求3所述的一种苎麻纤维的脱胶工艺，其特征在于，氯化胆碱与胺/酰胺类组分的摩尔比为1：1～10。5.根据权利要求1所述的一种苎麻纤维的脱胶工艺，其特征在于，所述第二步中，制备脱胶液时，加热的温度为60～80℃。
6.根据权利要求1所述的一种苎麻纤维的脱胶工艺，其特征在于，所述第二步中，煮炼釜内的脱胶液加热至温度为110～150℃，保持此温度连续煮炼1.5～2h。
7.根据权利要求1所述的一种苎麻纤维的脱胶工艺，其特征在于，所述第二步中，苎麻原麻与脱胶液的质量比为1:10～20。
8.根据权利要求1所述的一种苎麻纤维的脱胶工艺，其特征在于，所述第二步中，喷淋水温为50℃～80℃，冲洗时间为10～20min。
9.根据权利要求1所述的一种苎麻纤维的脱胶工艺，其特征在于，所述第三步中，烘干温度为90～120℃。
10.根据权利要求1所述的一种苎麻纤维的脱胶工艺，其特征在于，所述第三步中，脱水时间为15～20min；上油时间为10～20min。
技术领域
本发明属于苎麻纤维脱胶技术领域，具体涉及一种苎麻纤维的脱胶工艺。
背景技术
在纺织行业中，苎麻纤维因其优良的吸湿性、透气性及抗菌性而备受青睐，广泛应用于服装、家居及工业领域。脱胶环节是苎麻纤维的加工过程中至关重要的一步，它直接影响着最终苎麻精干麻产品的质量和性能。目前，工业上广泛采用的苎麻纤维脱胶方法是传统的化学碱煮“两步法”。其工艺流程为：苎麻原麻预浸(1％硫酸，1h)→水洗→一煮(1％氢氧化钠，1h)→水洗→二煮(1％氢氧化钠，3％硅酸钠，3％尿素，3％双氧水，3％三聚磷酸钠，2％亚硫酸钠，1h)→水洗→脱水→给油→烘干→精干麻。
可以看出，常规技术的苎麻纤维脱胶生产工艺不仅耗时长(近6h)，而且化学品消耗量大，导致废水排放量大且处理成本高，对环境造成了严重污染；此外，由于传统碱煮“两步法”所生产的苎麻纤维在某些物理机械性能指标上，尤其是细度和断裂强度方面，表现不尽如人意，难以满足高端纺织品的品质要求。
为了克服传统方法的不足，近年来，研究人员开始探索更为环保高效的脱胶技术。其中，低共熔(深共晶)溶剂因其独特的性质，包括原料易合成、成本低、无毒、可生物降解、无污染，以及对麻韧皮的非纤维素组分具有高选择去除性等，成为了研究的热点。已有相关专利(如中国申请专利CN201910645683.9)公开了氯化胆碱和多元醇组成的低共熔溶用于苎麻脱胶的预处理方法，该方法在一定程度上提高了脱胶效率并减少了环境污染。
然而，尽管该方法在预脱胶阶段展现出了一定的优势，但其脱胶效率和效果仍显不足，因此仅适用于预脱胶阶段，无法直接获得高品质的苎麻纤维成品。后续仍需依赖传统方法进行进一步脱胶处理，导致整体脱胶工序流程依然较长，未能从根本上解决传统脱胶方法存在的弊端。
因此，开发一种既能有效减少化学品消耗和废水排放，又能显著提升苎麻纤维脱胶效率和质量的新型脱胶工艺，成为了当前苎麻纤维加工领域亟待解决的重要课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种苎麻纤维的脱胶工艺，本发明提出了一种创新的以碱性深共晶溶剂体系为核心的苎麻纤维脱胶工艺，旨在实现高效、环保、高质量的苎麻纤维脱胶过程，解决背景技术中的至少一项技术问题。
采用的技术方案为：
一种苎麻纤维的脱胶工艺，包括以下步骤：
第一步，软化步骤[
将苎麻韧皮置于浸渍槽内，在水中浸没，以进行苎麻软化处理；
软化完成后，取出软化处理的苎麻原麻，沥干水分，备用。
第二步，脱胶步骤
制备脱胶液：将碱性深共晶溶剂脱胶液加入配液槽，加热至脱胶液呈现透明、均一的流动状态；
将软化后的苎麻原麻置入煮炼釜中，随后打开进液阀，注入脱胶液至将全部苎麻韧皮浸没；
将煮炼釜内的脱胶液加热，同时缓慢搅动脱胶液，连续煮炼；煮炼完成后，打开出液阀，排空煮炼釜内的液体并关闭出液阀；
开启进水阀，使用温水对脱胶后的苎麻纤维进行反复喷淋冲洗，直至冲洗干净，得到苎麻纤维半成品。
第三步，精细处理步骤：
将上述苎麻纤维半成品，经脱水处理，随后进行上油、烘干操作，所得产品为苎麻精干麻成品。
优选的，所述第一步中，浸没苎麻韧皮采用的水为温水，其温度为40～60℃，浸没时间为20～30min，优选的水温为50℃。
优选的，所述第二步中，碱性深共晶溶剂包括氯化胆碱、胺/酰胺类组分；其中，胺/酰胺类组分包括乙醇胺、尿素、乙二胺中的任一种。
优选的，氯化胆碱与胺/酰胺类组分的摩尔比为1：1～10。
优选的，所述第二步中，制备脱胶液时，加热的温度为60～80℃。
优选的，所述第二步中，煮炼釜内的脱胶液加热至温度为110～150℃，保持此温度连续煮炼1～2h。
优选的，所述第二步中，苎麻原麻与脱胶液的质量为1：10～20。
优选的，所述第二步中，喷淋水温为50℃～80℃，冲洗的时间为10～20min。
优选的，所述第三步中，烘干温度为90～120℃。
优选的，所述第三步中，脱水时间为15～20min；上油时间为10～20min。
上述技术方案直接带来的技术效果是，所生产的苎麻纤维成品质量好、品质高，各项性能指标均满足或超越国家标准，纤维残胶率≤3.25％，细度≤7.89dtex，断裂强度≥6.22cN/dtex，白度≥30度(其中，氯化胆碱/乙醇胺体系脱胶的苎麻纤维成品白度≥55度)。
与传统“两步法”碱煮处理相比，本发明工艺摒弃了烧碱、亚硫酸钠等高污染、高毒性的化学试剂，转而采用无毒无害且可循环再利用的深共晶溶剂体系。这一创新不仅减少了有害物质的排放，降低了废水废气的处理成本，还符合当前绿色清洁的工艺要求。
上述技术方案的苎麻纤维碱性深共晶溶剂脱胶工艺在提升产品质量的同时，还实现了生产成本的相对降低。一方面，整个脱胶工序耗时缩短至4.5h，较传统方法更为高效；另一方面，由于避免了高污染化学品的使用，减少了废水废气的产生与处理成本。此外，深共晶溶剂体系的可循环性进一步降低了原料消耗与废弃物排放，可为企业创造可观的经济效益与环保效益。
总之，上述技术方案的苎麻纤维碱性深共晶溶剂脱胶工艺，较现有技术的“两步法”碱煮处理，在污染化学品用量、流程耗时方面均大幅减少，解决了当前技术亟需解决的环保问题，提高了苎麻纤维的生产效率和成品质量。
上述技术方案的技术特点，现详细解释与说明如下：
首先，将苎麻韧皮置入50℃左右温水中浸渍，50℃的温水活性高于常温水，软化效果更佳，而高于50℃的水温软化效果增加并不显著且能耗增加；在温水作用下，水分子逐渐地渗透入苎麻韧皮的内部，打开分子内和分子间氢键，各化学组分的连接在水分子的作用下逐渐减弱，最终使得苎麻韧皮内部致密的结构得到疏松，为后续脱胶工序创造有利条件。
接下来的碱性深共晶溶剂脱胶工序对最终的苎麻纤维制取起到了决定性的作用，也是本发明的技术关键点。
在经过上述温水软化作用后，苎麻麻皮内部结构已疏松，在脱胶过程中深共晶溶剂分子更容易渗透入苎麻麻皮内部，然后氯化胆碱与胺/酰胺类组分形成的深共晶溶剂体系同苎麻麻皮的果胶、半纤维素和木质素等非纤维素组分的氢键进行竞争(纤维素组分因其氢键较强而难以被竞争和破坏)，使得非纤维素组分的分子间和分子内氢键被进一步破坏，因此麻皮内部结构更加稀疏，部分非纤维素物质降解或溶出后溶解在深共晶溶剂中。同时，在碱性深共晶溶剂环境下，苎麻麻皮中的非纤维素组分更容易降解，像木质素大分子的酯键、醚键以及半纤维素和木质素连接键的酯键等统统断裂，随后溶解在脱胶液中，最终实现苎麻韧皮的充分脱胶。
上述碱性深共晶溶剂脱胶工序可以最大程度上实现对非纤维素组分的脱除，使得麻纤维充分分离，同时尽量避免纤维素的降解，保证苎麻纤维成品的品质。更重要的是，脱胶液所采用的深共晶溶剂体系是无毒无害且可以回收再利用的，从而大量减少了化学试剂的使用和废水废气的处理成本。
在此脱胶工序中，温水软化为深共晶溶剂体系脱胶打下基础，只有通过温水软化处理将苎麻韧皮内部的致密结构疏松之后，才可以使用此脱胶工序，因此上述脱胶工序是有机结合且密不可分的。
上述技术方案中，特别是经过乙醇胺等具有氧化性的胺/醇胺类深共晶溶剂脱胶处理后的苎麻纤维，苎麻纤维中的胶质和色素被有效脱除，纤维白度显著提升，避免了传统方法后续漂白步骤的作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明整个工艺流程可控制在4.5h内完成，各工序最大耗时分别为：软化30min、脱胶2h、冲洗20min、脱水20min、上油20min、烘干1h。
本发明相对现有技术，具有产品质量好、品质高、所使用的化学试剂均无毒无害、绿色可循环、流程短、生产效率高等显著优势。
附图说明
图1为本发明的碱性深共晶溶剂方法(实例3)生产出的苎麻精干麻的电镜照片；
图1
图2为本发明实施例1与对比例1在脱胶工序所需时间方面的对比结果；
图2
图3为本发明实施例2与对比例1所消耗的化学试剂方面的对比结果.
图3
图4为现有技术脱胶方法和本发明技术的脱胶方法所生产的苎麻精干麻纤维残胶率、细度、强度和白度指标对比柱状图(图中，虚线分别表示苎麻精干麻国家标准的一等和二等残胶率指标：2.5％和3.5％，二等和三等细度指标：6.67dtex和8.33dtex，一等断裂强度指标：4.5cN/dtex以及白度指标：50度)。
图4
具体实施方式
附图仅用于示例性说明。下面结合实施例，对本发明进行详细说明。
说明：苎麻原麻产地：湖南长沙。
苎麻原麻800公斤，等分为四份，分别用于实施例1、实施例2、实施例3和对比例1。
实施例1
苎麻纤维的脱胶工艺，包括以下步骤：
第一步，软化步骤
将苎麻韧皮置于浸渍槽内，在50℃的温水中浸没30min，以进行苎麻软化处理；
软化完成后，取出软化处理的苎麻原麻，沥干水分，备用。
第二步，脱胶步骤
将氯化胆碱与尿素组成的碱性深共晶溶剂脱胶液两组分按比例加入配液槽，60℃加热至脱胶液呈现透明、均一流动的状态；
将软化后的苎麻原麻置入煮炼釜中，随后打开进液阀，注入脱胶液至将全部苎麻韧皮浸没；
将煮炼釜内的脱胶液加热至温度为110℃，同时缓慢搅动脱胶液，保持此温度连续煮炼2h；煮炼完成后，打开出液阀，排空煮炼釜内的液体并关闭出液阀；
开启进水阀，使用温水对脱胶后的苎麻纤维进行反复喷淋冲洗，直至冲洗干净，得到苎麻纤维半成品。
第三步，精细处理步骤：
将上述苎麻纤维半成品，经脱水处理，随后进行上油、烘干等操作，所得产品为苎麻精干麻成品。
上述脱胶液组分构成比例是氯化胆碱和尿素摩尔比为1：1，脱胶浴比为1：20。
上述喷淋水温为60℃，烘干工艺温度为90℃。
上述脱胶工艺整体流程控制在4.5h内完成，各工序最大耗时分别为：软化30min、脱胶2h、水洗20min、脱水20min、给油20min、烘干1h。
实施例2
第一步，软化步骤
将苎麻韧皮置于浸渍槽内，在45℃的温水中浸没30min，以进行苎麻软化处理；
软化完成后，取出软化处理的苎麻原麻，沥干水分，备用。
第二步，脱胶步骤
将氯化胆碱与乙二胺组成的碱性深共晶溶剂脱胶液组分按比例加入配液槽，60℃加热至脱胶液呈现透明、均一流动状态；
将软化后的苎麻原麻置入煮炼釜中，随后打开进液阀，注入脱胶液至将全部苎麻韧皮浸没；
将煮炼釜内的脱胶液加热至温度为130℃，同时缓慢搅动脱胶液，保持此温度连续煮炼2h；煮炼完成后，打开出液阀，排空煮炼釜内的液体并关闭出液阀；
开启进水阀，使用温水对脱胶后的苎麻纤维进行反复喷淋冲洗，直至冲洗干净，得到苎麻纤维半成品。
第三步，精细处理步骤：
将上述苎麻纤维半成品，经脱水处理，随后进行上油、烘干等操作，所得产品为苎麻精干麻成品。
上述脱胶液组分构成比例是氯化胆碱和乙二胺摩尔比为1：5，脱胶浴比为1：20。
上述喷淋水温为50℃，烘干工艺温度为100℃。
上述脱胶工艺整体流程控制在4.5h内完成，各工序最大耗时分别为：软化30min、脱胶2h、水洗20min、脱水20min、给油20min、烘干1h。
实施例3
第一步，软化步骤
将苎麻韧皮置于浸渍槽内，在55℃的温水中浸没30min，以进行苎麻软化处理；
软化完成后，取出软化处理的苎麻原麻，沥干水分，备用。
第二步，脱胶步骤
将氯化胆碱与乙醇胺组成的碱性深共晶溶剂脱胶液组分按比例加入配液槽，80℃加热至脱胶液呈现透明、均一流动状态；
将软化后的苎麻原麻置入煮炼釜中，随后打开进液阀，注入脱胶液至将全部苎麻韧皮浸没；
将煮炼釜内的脱胶液加热至温度为150℃，同时缓慢搅动脱胶液，保持此温度连续煮炼2h；煮炼完成后，打开出液阀，排空煮炼釜内的液体并关闭出液阀；
开启进水阀，使用温水对脱胶后的苎麻纤维进行反复喷淋冲洗，直至冲洗干净，得到苎麻纤维半成品。
第三步，精细处理步骤：
将上述苎麻纤维半成品，经脱水处理，随后进行上油、烘干等操作，所得产品为苎麻精干麻成品。
上述脱胶液组分构成比例是氯化胆碱和乙醇胺摩尔比为1：10，脱胶浴比≥1：20。
上述喷淋水温为70℃，烘干工艺温度为110℃。
上述脱胶工艺整体流程控制在4.5h内完成，各工序最大耗时分别为：软化30min、脱胶2h、水洗20min、脱水20min、给油20min、烘干1h。
如图1所示，白色点状物质为胶质，本发明方法所得纤维产品都较干净，表面仅有极少量的残留胶质。
对比例1
为对比实施例：采用现有传统技术生产苎麻精干麻。
工艺流程：苎麻原麻预浸(1％硫酸，1h)→水洗(20min)→一煮(1％氢氧化钠，1h)→水洗(20min)→二煮(1％氢氧化钠，3％硅酸钠，3％尿素，3％双氧水，3％三聚磷酸钠，2％亚硫酸钠，1h)→水洗(20min)→脱水(20min)→给油(20min)→烘干(1h)→精干麻。
对比实验结果如下：
将实施例1与对比例1所需时间方面的对比结果，见图2所示。从上图2可以看出，对比例1现有技术的“两步法”碱煮脱胶技术所需耗时5h+40min，本发明技术的碱性深共晶溶剂体系脱胶方法耗时4h+30min，脱胶时间可缩短70min。
实施例2与对比例1所需化学试剂用量方面的对比结果，见图3所示。从上图3可以看出，与现有技术相比，本发明的碱性深共晶溶剂脱胶方法不使用具有腐蚀性、毒性的污染性试剂硫酸、氢氧化钠和亚硫酸钠等成分；并且，处理每千克苎麻韧皮所需化学试剂用量，仅为传统技术的化学脱胶方法所需化学试剂量的30％。
需要指出的是：
本发明技术中采用乙醇胺等具有氧化性的深共晶溶剂组分所制得的苎麻精干麻白度指标直接可达国家标准。因此，相对于现有技术的“两步法”碱煮脱胶方法，本发明技术可省略后续漂白工序，从而进一步缩短了总流程耗时；
现有技术的“两步法”碱煮脱胶方法需要两次碱煮脱胶和两次水洗；而本发明的生产方法脱胶工序仅需要一次脱胶，且深共晶溶剂脱胶废液可回收再利用，每轮脱胶脱胶液损耗率约5％。因此，相对于现有技术的化学脱胶处理方法，减少水消耗和废水排放量70％以上。
图4为现有技术脱胶方法和本发明技术的脱胶方法所生产的苎麻精干麻纤维残胶率、细度、强度和白度指标对比柱状图(图中，虚线分别表示苎麻精干麻国家标准的一等和二等残胶率指标：2.5％和3.5％，二等和三等细度指标：6.67dtex和8.33dtex，一等断裂强度指标：4.5cN/dtex以及白度指标：50度)。
由图4可知，本发明脱胶方法所得到的苎麻纤维残胶率与传统技术生产的苎麻纤维细度基本相当，均可达到国家标准提出的苎麻精干麻残胶率二级指标3.5％的水平，部分可达到一级指标2.5％的水平；
本发明技术和现有传统技术所生产的苎麻精干麻产品细度均可达到国家标准的三等细度指标8.33dtex，而且实施例3所采用的氯化胆碱/乙醇胺深共晶溶剂脱胶体系所制备的苎麻精干麻可符合二等细度指标6.67dtex的要求；
实施例1 3的生产方法所制备的苎麻纤维断裂强度均符合国家标准的一等强度指标4.5cN/dtex，且本发明生产方法所得纤维产品强度略高于传统脱胶技术所得产品；
本发明技术实施例1/2和传统化学脱胶方法对比例1所得到的苎麻纤维白度分别为三十多度，未能达到国家精干麻质量标准50度，也就是说，还需要增加后续的漂白工艺步骤，才可能达到精干麻所需的白度指标要求；
实施例3的方法，即氯化胆碱/乙醇胺深共晶溶剂体系所制的苎麻纤维，由于氧化作用，白度达到了55，高于国家精干麻白度质量标准。
综上，本发明的生产工艺，可以直接生产出满足并超越国家苎麻精干麻质量标准的苎麻精干麻成品
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
文章摘自国家发明专利，一种苎麻纤维的脱胶工艺，发明人：宋焱,聂凯,马君志,冯逢逢,张帅,姜伟,张元明,韩光亭,申请号：202411257253.7，申请日：2024.09.09
