Взаимосвязь структуры, свойств и технологии диспергирования лубоволокнистого сырья в ультразвуковых и гидродинамических полях

• Автор: Гребёнкин, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.19.01, 05.19.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 431 с. : ил.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ РАЗРАБОТКИ НОВЫХ СПОСОБОВ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЛУБОВОЛОКНИСТОГО СЫРЬЯ И ОТХОДОВ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА

1.1. Лн, конопля и джут, как сельскохозяйственные культуры

1.2. Строение стебля лубяных культур.

1.3. Клеточная и молекулярная структура лубяных волокон

1.4. Первичная переработка лубяных культур.

1.5. Способы первичной переработки лубяных культур.

1.5.1. Биологическое разложение или мочка

1.5.2. Механический способ.

1.5.3. Химические способы

1.5.4. Физические способы

1.5.5. Сушка и хранение тресты.

1.5.6. Получение длинного лубяного волокна.
1.5.7. Получение короткого лубяного волокна
1.5.8. Котонизированное льняное волокно
1.5.9. Получение механического котонина
1.5 Получение механохимического котонина
1.5 Физические способы котонизации
1.5Бнологические способы котонизации
1.5Модификация лубяного волокна методом привитой сополимеризацин
1.6. Особенности первичной переработки некоторых лубяных культур
1.7. Переработка отходов первичной обработки лубяных культур.
1.8. Заключение и выводы по главе
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Образцы льна, использованные при проведении испытаний
2.2. Образцы пеньки, использованные при проведении испытаний .
2.3. Образцы джута, использованные при проведении испытаний .
2.4. Способы подготовки образцов к испытаниям
2.5. Методы исследования структуры лубяных волокон.
2.6. Относительная чувствительность использованных методов.
Обработка результатов измерений.
3. ФИЗИКО ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ В ПРОЦЕССАХ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ЛУБОВОЛОКНИСТОГО СЫРЬЯ.
3.1. Современные представления о структуре целлюлоз 1.
3.2. Структура клеточной стенки лубяного волокна. Модель надмолекулярного строения целлюлозы лубяных волокон.
3.3. Влияние традиционных способов первичной обработки на структуру лубяного волокна
3.4. Физико химические основы процессов получения лубяных волокон на основе предложенной модели строения лубяного пучка и клеточной стенки лубяного волокна.
3.5. Расчет пороговой энергии для прочности лубяного волокна.
3.6. Заключение и выводы по главе.
4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ
ПОЛЕЙ В ПРОЦЕССАХ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ И ОБЛАГОРАЖИВАНИЯ ЛУБОВОЛОКНИСТОГО СЫРЬЯ. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.
4.1. Действующие факторы и особенности ультразвуковых полей.
4.2. Расчет оптимальной мощности ультразвукового генератора для диспергирования лубоволокнистого сырья.
4.3. Изучение влияния обработки в ультразвуковом поле на структуру и механические свойства льняного луба.
4.4. Влияние на структуру и механические свойства обработки в ультразвуковом поле других лубяных волокон.
4.5. Заключение и выводы по главе 6.
5. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ПРОЦЕССА ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ЛУБОВОЛОКНИСТОГО СЫРЬЯ В ГИДРОДИНАМИЧЕСКОМ ПОЛЕ.
5.1. Электрогидродипамический эффект. Действующие факторы и особенности практического применения
5.2. Расчет параметров электрогидравлической установки для обработки лубоволокнистого сырья в гидродинамическом поле
5.3. Изучение воздействия гидродинамического поля на структуру льняных волокон.
5.4. Другие лубяные волокна3.
5.5. Заключение и выводы по главе. Практические рекомендации . 4.
6. ПОДГОТОВКА КОРОТКИХ ЛУБЯНЫХ ВОЛОКОН К ПРЯДЕНИЮ С ПРИМЕНЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ.
6.1. Подготовка короткого льняного волокна к прядению обработкой в
ультразвуковом поле
6.2. Обработка короткого льняного волокна в гидродинамическом поле.
6.3. Модификация структуры льняного котонина с целью получения новых потребительских свойств
6.4. Обработка короткого волокна пеньки в ультразвуковом и гидродинамическом полях
6.5. Заключение и выводы по главе. Практические рекомендации .
7. НЕКОТОРЫЕ НОВЫЕ СПОСОБЫ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ЛУБЯНЫХ ВОЛОКОН. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.
7.1. Получение активированных углей из отходов льнопроизводства
7.2. Получение керамических изделий с использованием льняной костры в качестве выгорающей добавки
7.3. Получение микрокристаллических целлюлозных гелей из льняной
7.4. Диссипативные материалы на основе костры и полимерно масляных связующих.
7.5. Получение коротких непрядомых волокон из стеблей масличных льнов.
7.6. Заключение и выводы по главе. Практические рекомендации . 9.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 5.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Таблицы экспериментальных значений механических
испытаний лубяных волокон.
Приложение 2. Акт о внедрении способа подготовки короткого льноволокна
к прядению
Приложение 3. Акт об окончании опытных работ
Приложение 4. Внешний вид и техническое описание ультразвуковой лабораторной установки и ультразвукового диспсргатора для обработки
лубяного сырья.
Приложение 5. Акт внедрения результатов диссертационной работы в учебный процесс.
Приложение 6. Авторское свидетельство 0 Способ измерения проводимости однородных частиц, используемых при нанесении покрытий в
электрическом поле.
Приложение 7. Авторское свидетельство 1 Способ получения
лубяного волокна.
Приложение 8. Патент РФ 8 Способ подготовки короткого
льняного волокна к прядению
Приложение 9. Патент РФ Способ получения порошкообразной
целлюлозы.
Приложения . Отзывы организаций и специалистов.
ВВЕДЕНИЕ


Механическое отделение льноволокна от стебля осуществляют сразу после уборки урожая и называют декортикация . При этом процессе мочка не используется. Отделение волокна от стебля происходит путем мятья, трепания, чесания либо с образованием ленты, либо с получением ровницы. Сами процессы будут рассмотрены ниже. При обработке образуется грубое толстое волокно, так как при этом способе для нарушения связи волокна с древесиной используется изгибизлом стебля и полного нарушения связи получить невозможно. Поэтому вместо мочки используется химическое обесклеивание волокна в процессе производства ровницы . Декортикация позволяет получить более тонкую пряжу из того же льна, из которого она получается в процессе биологической мочки. По литературным данным из ирландского льна в году удалось этим методом получить пряжу линейной плотности текс. Однако несмотря на это декортикация не нашла широкого применения в промышленном производстве изза больших потерь волокна низкого выхода длинного волокна в процессе переработки. Потери возникают в результате вынужденного сильного механического воздействия на волокно, что приводит к его порче. В России декортикация использовалась только на одном предприятии Псковском льнокомбинате. Механический способ используется только для лубяных стеблей в стадии начала или в процессе цветения. При этих способах используются химические реагенты, для того, чтобы отделить от волокна сопутствующие компоненты. Льняную солому обрабатывают растворами различных химикатов солей, кислот, щелочей и др. Совмещая химическую обработку лубяных стеблей с механической отжимом, интенсивной циркуляцией реактивов, льняную тресту получают за очень короткие сроки несколько часов. Особым видом химической обработки лубоволокнистых материалов является пропаривание, при котором стебли сначала замачивают в воде, а затем подвергают действию пара . Практически все известные химические способы получения тресты различаются лишь набором соответствующих химикатов и режимами паровой обработки. В качестве химических реактивов при этом используют серную, фумаровую или малеиновую кислоту , хлористый калий, сульфиты натрия, хлористый аммоний , раствор едкого натра, калийное мыло, соду . Наряду с замачиванием часто используют варки в химических растворах или термохимические методы 8,. Продолжительность отделения волокна от луба при этой обработке относительно коротка, однако затраты на эти способы наиболее высокие. Волокно при использовании химических реактивов сильно перенапряжено. Это приводит к ухудшению прядильной способности волокна и свойств пряжи. К химическим способам относятся также мочка в неорганических растворителях, кислотный предварительный гидролиз, ряд других. Однако практически все химические методы так или иначе требуют значительных затрат и на вопросы, связанные с проблемой диоксинов. Диоксины представляют собой широкую группу хлорорганических веществ. Это полихлорированные дибензопдиоксины ПХДД и полихлорированные дибензофураны ПХДФ. Диоксины исключительно токсичны. По этому показателю они даже превосходят некоторые боевые отравляющие вещества, такие как заман, зарин и табун. В перерабатывающей промышленности лубяных волокон источником диоксинов являются образующиеся сточные воды после химических обработок. Поставщиком фенолсодержащих ароматических структур, которые в ходе химических превращений могут оказаться лрохлорированы и сконденсированы с образованием диоксиновых соединений, являются лигнин и фенол содержащие спирты конифериловый, синаповый, кумаровый, образующиеся путем ферментативной дегидрогенизационной полимеризации. Большое количество фенольных соединений содержится в клеточном соке целлюлозных волокон. Причем структура этих фенольных соединений очень близка к диоксинам. Таким образом предприятия, использующие химические методы получения тресты, являются поставщиками диоксинов в окружающую среду. Практически все известные к настоящему моменту физические способы получения тресты из соломы представляют собой на самом деле механохимнческие способы.