本發(fā)明涉及聚乳酸纖維的制備方法，屬于紡織技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種組合植物的聚乳酸纖維的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
聚乳酸纖維是以玉米、小麥、甜菜等含淀粉的農(nóng)產(chǎn)品為原料，經(jīng)發(fā)酵生成乳酸后，再經(jīng)縮聚和熔融紡絲制成.聚乳酸纖維是一種原料可種植、易種植，廢棄物在自然界中可自然降解的合成纖維。它在土壤或海水中經(jīng)微生物作用可分解為二氧化碳和水，燃燒時(shí)，不會(huì)散發(fā)毒氣，不會(huì)造成污染，是一種可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)纖維。其織物面料手感、懸垂性好,抗紫外線,具有較低的可燃性和優(yōu)良的加工性能,適用于各種時(shí)裝、休閑裝、體育用品和衛(wèi)生用品等，具有廣闊的應(yīng)用前景。
聚乳酸纖維(pla)的生產(chǎn)原料乳酸是從玉米淀粉中制得，所以也將這種纖維稱(chēng)為玉米纖維，可以用甜菜或谷物等經(jīng)葡萄糖發(fā)酵制成,以降低制備乳酸聚合體的成本。通過(guò)乳酸環(huán)化二聚物的化學(xué)聚合或乳酸的直接聚合可以得到高分子量的聚乳酸。以聚乳酸為原料得到的制品，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，以及抑菌性、阻燃性，并且在可降解熱塑性高分子材料中，pla具有最好的抗熱性。
pla纖維具有同pet纖維(即聚酯纖維)相似的物理特性，不僅具有高結(jié)晶性，還具有同樣的透明性；并且由于它的高結(jié)晶性和高取向度，從而具有高耐熱性和高強(qiáng)度，且無(wú)需特殊的設(shè)備和操作工藝，應(yīng)用常規(guī)的加工工藝便可進(jìn)行紡絲。
但是這些傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法中，工藝較為復(fù)雜，且副產(chǎn)物較多，原料利用率不高。
中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利cn104356365a公開(kāi)了一種聚乳酸纖維的生產(chǎn)方法，該方法通過(guò)在生物催化劑的作用下，對(duì)玉米、木薯、小麥和甜菜等提取原料進(jìn)行微生物發(fā)酵，再加入強(qiáng)酸反應(yīng)后得到乳酸，脫水得到丙交酯，聚合得到聚乳酸纖維，該方法提高了原料的利用率，便于推廣和應(yīng)用。
聚乳酸纖維具有可降解的性能，是公認(rèn)的環(huán)保纖維，但是該生產(chǎn)方法中需要應(yīng)用到硫酸，這會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的危害，不符合我國(guó)對(duì)紡織行業(yè)越來(lái)越高的環(huán)保要求，故有必要對(duì)該生產(chǎn)方法做進(jìn)一步的改進(jìn)，從而取得更好的生態(tài)效益。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種組合植物的聚乳酸纖維的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種組合植物的聚乳酸纖維的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：
a、將組合植物、貝殼粉和石墨烯，在生物催化劑的作用下，加入純?nèi)樗峋M(jìn)行發(fā)酵，獲得發(fā)酵液；
b、利用石灰乳對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行中和至微堿性，再沸煮殺菌，冷卻后過(guò)濾，并用熱水重結(jié)晶；
c、向其中緩慢加入醋酸，并充分?jǐn)嚢韬筮^(guò)濾，對(duì)濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮；
d、將濃縮液3500-4500rpm條件下進(jìn)行離心處理，得到乳酸；
e、對(duì)得到的乳酸進(jìn)行脫水環(huán)化，得到丙交酯，再將得到的丙交酯開(kāi)環(huán)聚合得到聚乳酸纖維。
所述生物催化劑為麥芽酶、糖化酶。
優(yōu)選的，所述的步驟a中，組合植物為玉米、木薯、小麥和甜菜的任意組合。
優(yōu)選的，所述的步驟a中，貝殼粉和石墨烯的加入量分別為組合植物質(zhì)量的0.01-0.03％和0.0001-0.0005％。
優(yōu)選的，所述的貝殼粉和石墨烯在使用前，需要在高速球磨機(jī)中高速研磨，得到納米級(jí)混合粉末。
優(yōu)選的，所述的貝殼粉經(jīng)過(guò)高溫焙燒，形成微孔結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的，所述的納米級(jí)混合粉末的粒徑控制在80-200nm。
優(yōu)選的，所述的醋酸的合成方法為生物法合成；其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10-20％。
優(yōu)選的，所述的醋酸的加入時(shí)間控制在6-8h。
本發(fā)明與中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利cn104356365a的主要區(qū)別以及有益之處在于：
1、在生物發(fā)酵階段加入具有微孔結(jié)構(gòu)的貝殼粉以及石墨烯，可以為步驟a中的生物發(fā)酵提供更充分的發(fā)酵環(huán)境，提高酶、乳酸菌和組合植物原料的接觸面積，提高反應(yīng)效率；
2、由于加入了石墨烯和貝殼粉，提高了反應(yīng)效率，無(wú)需加入強(qiáng)酸，只需要控制醋酸的加入速度，就可以在步驟c中得到乳酸；
3、步驟d中，無(wú)需加入溶劑和脫色劑，只需要進(jìn)行離心處理強(qiáng)石墨烯去除，就可以得到可用于脫水環(huán)化的乳酸，該乳酸中含有部分納米級(jí)碳酸鈣分子結(jié)構(gòu)(納米級(jí)貝殼粉)，使后續(xù)制備的聚乳酸纖維具有更好的白度；
綜上所述，本發(fā)明的組合植物的聚乳酸纖維的生產(chǎn)方法，不需要使用背景技術(shù)中的硫酸、乙醚等對(duì)環(huán)境危害較大的化學(xué)物質(zhì)，只需要加入微量的石墨烯，其余原料均為天然的植物和礦物原料，同時(shí)石墨烯經(jīng)過(guò)離心后可以重復(fù)使用，對(duì)環(huán)境的危害顯著降低；由于加入了納米級(jí)貝殼粉，制備的聚乳酸纖維的白度也得到提高，故本發(fā)明的組合植物的聚乳酸纖維的生產(chǎn)方法，是一種新型環(huán)保的生物纖維的制備方法，符合國(guó)家對(duì)紡織工業(yè)的要求。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：
一種組合植物的聚乳酸纖維的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：
a、將組合植物、貝殼粉和石墨烯，在生物催化劑的作用下，加入純?nèi)樗峋M(jìn)行發(fā)酵，獲得發(fā)酵液；
b、利用石灰乳對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行中和至微堿性，再沸煮殺菌，冷卻后過(guò)濾，并用熱水重結(jié)晶；
c、向其中緩慢加入醋酸，并充分?jǐn)嚢韬筮^(guò)濾，對(duì)濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮；
d、將濃縮液4200rpm條件下進(jìn)行離心處理，得到乳酸；
e、對(duì)得到的乳酸進(jìn)行脫水環(huán)化，得到丙交酯，再將得到的丙交酯開(kāi)環(huán)聚合得到聚乳酸纖維。
所述生物催化劑為麥芽酶、糖化酶。
所述的步驟a中，組合植物為玉米和甜菜的組合。
所述的步驟a中，貝殼粉和石墨烯的加入量分別為組合植物質(zhì)量的0.025％和0.00025％。
所述的貝殼粉和石墨烯在使用前，需要在高速球磨機(jī)中高速研磨，得到納米級(jí)混合粉末。
所述的貝殼粉經(jīng)過(guò)高溫焙燒，形成微孔結(jié)構(gòu)。
所述的納米級(jí)混合粉末的粒徑控制在80-200nm。
所述的醋酸的合成方法為生物法合成；其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為16％。
所述的醋酸的加入時(shí)間控制在7h。
實(shí)施例2：
一種組合植物的聚乳酸纖維的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：
a、將組合植物、貝殼粉和石墨烯，在生物催化劑的作用下，加入純?nèi)樗峋M(jìn)行發(fā)酵，獲得發(fā)酵液；
b、利用石灰乳對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行中和至微堿性，再沸煮殺菌，冷卻后過(guò)濾，并用熱水重結(jié)晶；
c、向其中緩慢加入醋酸，并充分?jǐn)嚢韬筮^(guò)濾，對(duì)濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮；
d、將濃縮液3500rpm條件下進(jìn)行離心處理，得到乳酸；
e、對(duì)得到的乳酸進(jìn)行脫水環(huán)化，得到丙交酯，再將得到的丙交酯開(kāi)環(huán)聚合得到聚乳酸纖維。
所述生物催化劑為麥芽酶、糖化酶。
所述的步驟a中，組合植物為玉米和木薯的組合。
所述的步驟a中，貝殼粉和石墨烯的加入量分別為組合植物質(zhì)量的0.03％和0.0001％。
所述的貝殼粉和石墨烯在使用前，需要在高速球磨機(jī)中高速研磨，得到納米級(jí)混合粉末。
所述的貝殼粉經(jīng)過(guò)高溫焙燒，形成微孔結(jié)構(gòu)。
所述的納米級(jí)混合粉末的粒徑控制在80-200nm。
所述的醋酸的合成方法為生物法合成；其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20％。
所述的醋酸的加入時(shí)間控制在6h。
實(shí)施例3：
一種組合植物的聚乳酸纖維的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：
a、將組合植物、貝殼粉和石墨烯，在生物催化劑的作用下，加入純?nèi)樗峋M(jìn)行發(fā)酵，獲得發(fā)酵液；
b、利用石灰乳對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行中和至微堿性，再沸煮殺菌，冷卻后過(guò)濾，并用熱水重結(jié)晶；
c、向其中緩慢加入醋酸，并充分?jǐn)嚢韬筮^(guò)濾，對(duì)濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮；
d、將濃縮液4500rpm條件下進(jìn)行離心處理，得到乳酸；
e、對(duì)得到的乳酸進(jìn)行脫水環(huán)化，得到丙交酯，再將得到的丙交酯開(kāi)環(huán)聚合得到聚乳酸纖維。
所述生物催化劑為麥芽酶、糖化酶。
所述的步驟a中，組合植物為玉米、小麥和甜菜的組合。
所述的步驟a中，貝殼粉和石墨烯的加入量分別為組合植物質(zhì)量的0.01％和0.0005％。
所述的貝殼粉和石墨烯在使用前，需要在高速球磨機(jī)中高速研磨，得到納米級(jí)混合粉末。
所述的貝殼粉經(jīng)過(guò)高溫焙燒，形成微孔結(jié)構(gòu)。
所述的納米級(jí)混合粉末的粒徑控制在80-200nm。
所述的醋酸的合成方法為生物法合成；其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10％。
所述的醋酸的加入時(shí)間控制在8h。
對(duì)比例1
將實(shí)施例1中的醋酸替換為硫酸，其余制備條件不變。
對(duì)比例2
將實(shí)施例1中的貝殼粉去除，其余制備條件不變。
經(jīng)檢測(cè)，對(duì)比例1和對(duì)比例2制備的聚乳酸纖維的白度比實(shí)施例1制備的聚乳酸纖維，降低了22-28％。
由以上數(shù)據(jù)可以知道，加入貝殼粉可以提高聚乳酸纖維的白度；而對(duì)比例1中，可能是由于硫酸為強(qiáng)酸，而貝殼粉的主要成分為碳酸鈣，納米級(jí)的碳酸鈣與強(qiáng)酸反應(yīng)，無(wú)法繼續(xù)存在導(dǎo)致。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。