【毕业学位论文】N-甲基吗啉-N-氧化物处理对苎麻残胶及其纤维性能影响研究

目录 I 目 录 1 绪论 . 1 麻概述 . 1 麻的分布及用途 . 1 麻纤维的结构 . 2 麻纤维的化学成分 . 3 麻纤维的性质 . 5 . 6 麻纤维改性机理 . 8 麻纤维改性 . 9 . 14 . 14 . 14 . 15 . 16 . 16 . 17 题研究的目的及意义 . 17 课题的主要研究内容 . 18 2 . 20 验部分 . 20 验材料与设备 . 20 . 20 果与分析 . 21 . 21 应温度对生物脱胶苎麻的残胶率的影响 . 22 应时间对生物脱胶苎麻的残胶率的影响 . 22 比对. 23 章小结 . 24 3 苎麻纤维. 25 验部分 . 25 验材料及设备 . 25 麻纤维. 25 麻纤维白度测试 . 26 目录 苎麻纤维的光学性能表征 . 27 麻纤维的表观形态表征 . 27 麻纤维的. 27 验结果与讨论 . 27 麻纤维白度分析 . 27 麻纤维光泽分析 . 28 麻纤维表观形态分析 . 28 麻纤维的. 32 麻纤维力学性能分析 . 37 麻纤维的红外光谱分析 . 40 章小结 . 41 4 苎麻纤维在. 43 验部分 . 43 验材料及设备 . 43 麻纤维素在. 43 麻纤维溶胀比的计算 . 43 验结果和讨论 . 44 麻纤维的溶胀和溶解 . 44 麻纤维溶胀增大率 . 45 章小结 . 48 5 . 49 验部分 . 49 验材料和药品 . 49 验仪器 . 49 性工艺与方法 . 49 色工艺与方法 . 50 果与讨论 . 50 性工艺确定 . 50 色工艺确定 . 54 色效果 . 58 章小节 . 59 6 结论与展望 . 60 论 . 60 望 . 61 目录 谢 . 62 参考文献 . 63 附 录 . 67 1 绪论 11 绪论 麻概述 苎麻(. 为荨麻科(麻属(年生韧皮纤维植物，高约12 m，苎麻为中国原产地麻纤维，称为“中国草”，也称白苎、绿苎、线麻和紫麻1苎麻单纤维较长，可单纤维纺纱。它是我国古代重要的纤维作物。苎麻作为我国特有的传统纺织材料，种植面积高峰时达到400万亩，产量占全世界苎麻产量的90%以上。苎麻原麻经过脱胶后获得的苎麻纤维，坚韧、强力大而延伸度小，在各种麻类纤维中最细最长，纤维长度比最高级的棉花还要长二、三倍到六、七倍，是良好的纺织面料，称为“天然纤维之王”。由于其本身固有的特性，苎麻纤维制成的服饰具有挺括、典雅、轻盈、凉爽、透气、抗(抑)菌等优点，属高档消费品，具有良好的市场前景3。而且，随着石油资源的日益枯竭和棉花价格的不断上涨，以苎麻为代表的麻类天然纤维作物在我国纺织原料中的地位日益重要。不仅可以弥补我国纺织原料结构性短缺、促进国民经济发展和社会稳定，而且适应全球“节能环保、低碳发展”的大环境。 麻的分布及用途 苎麻适宜种植在温带及亚热带地区，土壤以土层深厚、疏松、有机质含量高、保水、保肥、排水性好，界苎麻产区主要分布在在南纬40至北纬47之间，其中以中国产量最大，巴西、菲律宾居二、三位，此外印度尼西亚、朝鲜、越南及一些东南亚国家的少量的种植。我国主要分布在北纬19度至 39 度之间，南起海南岛，北到陕西等省都有分布，其中以湖南、湖北、四川三省栽培最多。其次是安徽、江西、广西、贵州、云南、台湾、福建、浙江、江苏、河南、陕西等省区4。 苎麻是多年生宿根性草本植物，宿根年限可达1030年以上，且叶片卵圆形、椭形或近圆形，面积大。这些特性使其枝繁叶茂、根系发达，保持水土有着相当不错的效果，利于水土流失的治理。苎麻原麻脱胶后的苎麻纤维，细长，柔韧色白，不皱不缩，拉力强，富弹性，耐水湿，耐热力大，富绝缘性，适用于做渔具、绳索、消防以及各种工业布用5当然，苎麻纤维也可以与其它植物纤维、动物纤维、化纤等混纺成毯子、衣服等家用制品7。苎麻叶是蛋白质含量较高、营养丰富的饲料。麻根含有“苎麻酸”的药用成份，有补阴、安胎、治产前产后心烦，以及治疔疮等作用。麻骨可作造纸原料，或制造可做家具和板壁等多种用途的纤维板。麻骨还可酿酒、制糖。麻壳可脱胶提取纤维，供纺织、造纸或修船填料之用。鲜麻皮上刮下的麻壳，可提取糠醛，而糠醛是化学工业的精炼溶液剂，又是树脂塑料。苎麻地上部分还可全部用作提取乙醇。 1 绪论 麻纤维的结构 麻纤维形态结构 苎麻纤维由一个单细胞发育而形成，纤维截面呈椭圆形或腰圆形，纵向带状，表面光滑，无捻曲，有结节，在麻类纤维中苎麻纤维较细长，适合纺细支麻纱。 苎麻纤维成束的分布在植物的韧皮层中，而苎麻纤维束是由很多根单纤维以中间层互相连接起来的，单纤维在纵向彼此穿插，单根纤维是一个厚壁、两端封闭、内有狭窄细胞的长细胞。纤维的宽度很不规则，没有天然扭曲，纵向有条纹，其形成与纤维中由大分子组成的原纤维有关。宽度变化的地方有麻节（横节），这是在苎麻纤维的紧张弯曲处部分原纤分裂所致，这不仅是苎麻的特征，而是所有麻类的特征。只不过是各种麻的单纤维的外形、长短、和化学组成存在一定的差异。苎麻单纤维两端呈锤头形分支。苎麻纤维是麻类中的最长者，苎麻纤维的形态不规则，有时显横条纹，两端形状有显圆形或长毛形的。纤维的木质化程度低，几乎不含木质素，所以苎麻纤维富有弹性和韧性，不易折断8。 目前对于苎麻纤维素的精细结构还有不同的认识，主要分歧在于维原纤的直径小、和长度大小尚未达成共识。0 高分辨率的电子显微镜下可以进一步分为分子直径为10 。.5 由29个线状纤维素分子组成。细纤维的直径为25 0,这种结果不稳定，经过化学处理还可以分为12 是，无论科学家对纤维的精细结构怎样认识，纤维素长链分子与细胞壁中微细纤维之间的结构关系式清晰的。微细纤维构成了纤维细胞壁的骨架；微细纤维是由比他更小的结构单位原微细纤维组成的；原微细纤维也被称为基本微细纤维或（原微纤维）,它是由亚维素长链分子以一定的方式组成亚麻纤维超分子结构 棉、麻的基本组成物质都是纤维素。纤维素是天然的高分子化合物，主要组成元素是C、H、O。将纤维素进行完全水解，其最终产物是葡萄糖，所以纤维素分子可以看做是由许多葡萄糖分子脱水缩合而成的线型大分子。 苎麻纤维素的大分子式可以写出(n，该式中的 “n”葡萄糖基数母，称为聚合度，1根据铜胺溶液粘度法测定的结果，苎麻纤维素的的聚合度在2000以上。经过维素大分子是大量纤维素是由结构上看，对称性良好，因此具有较高的结晶性能。 1 绪论 3苎麻纤维素的聚集态结构也就是苎麻纤维素的超分子结构，该结构式由结晶区和无定形区交错结合形成的体系，从结晶区到无定向区时逐步过渡的，并没有明显的界限。一个苎麻纤维素分子链可以经过若干结晶区和无定形区，在纤维素结晶区旁边存在一些空隙，一般大小为1001000 们把苎麻纤维素的每一个结晶区称为微晶体，苎麻纤维素结晶区 的特点是分子链取向良好，密度较大，在该区域内的分子间的结合力最强，所以对苎麻纤维的强度贡献最大。而苎麻纤维素分子的非结晶区恰恰与结晶区不一样，在该区域内分子取向较低，分子排列无序，分子间距离较大，密度较低。而且分子氢键结合数量少，所以非结晶区对苎麻纤维的强度贡献小。 64麻纤维的分子结构 of 苎麻纤维的化学成分 苎麻纤维的化学成分也是纤维素，不过和棉相比较，它的含量较低，但是其它共生物的含量却比棉纤维高。这些共生物主要有半纤维素、果胶等。苎麻是麻纤维素中品质最好的一种。种麻纤维和棉纤维的化学组成比较 分 苎麻纤维（%） 亚麻（%） 黄麻（%） 大麻（%） 棉纤维(%) 纤维素 6575 7080 5760 77 纤维素 1416 1215 1417 木质素 1013 果胶 45 12 脂肪蜡质 分 25 它成分 48 03 维素是构成植物细胞壁的基础物质，苎麻植物韧皮纤维中的主要成份。它是一种直链高分子化合物聚合度在2000以上，不溶于水、酒精及其它有机溶剂，但能溶于氧化铜的铵溶液和氧化锌溶液等。 半纤维素是与纤维素相伴生的低分子量的无定型物质，是由两种或两种以上的单糖组成的不均一聚糖，大多数带有短侧链，聚合度较低，在200左右13。1 绪论 4它在麻作物的生长过程中主要起机械支撑和贮备养料的作用，稳定性差，较易溶于稀碱溶液。半纤维素是苎麻脱胶的主要对象之一14。若脱胶时半纤维素的去除不充分，就会在纤维间起粘合剂的作用，使精干麻的硬条，并丝增多，分梳困难，纤维利用率低，可纺性差。 果胶是苎麻细胞壁的主要成分，主要存在于胞间层，是细胞间的粘结物质。果胶是含有甲基多缩半乳糖醛酸的高分子化合物，并结合乳糖和阿拉伯糖等产物。果胶质果胶的存在对纤维的毛细管性能及吸附性能有很大的影响，果胶含量越少，则纤维的毛细管性能及吸附性能越好；同时，纤维中由于有果胶的存在，使纤维细胞壁彼此联合在一起，使纤维之间不能产生相对移动，不利于纺纱。 木质素是沉积于植物细胞壁上的一类高分子芳香族化合物，给植物以一定的机械强度。它通过苯甲醚键、缩醛键等与半纤维素成化学结合而紧紧联系在一起，在苎麻纤维中较难去除。木质素的结构及其复杂，对无机酸作用的稳定性极高，但较易被氧化，且对碱的稳定性低于纤维素。苎麻中的木质素含量直接影响到纤维品质15，木质素含量少的纤维光泽好，柔软并富有弹性，可纺性能及染色时的着色性能均好；反之则纤维粗硬脆弱，柔软度差，可纺性能及上染性能差，色泽变黄。 脂蜡质是植物纤维中可以为有机溶剂所提取的成分，主要成分为高级饱和脂肪酸和高级一元醇所组成的醇，存在于细胞表皮内，可被有机溶剂所萃取。纤维中蜡质太少，纤维发脆，蜡质太多则影响煮炼速度。右，分布在纤维表面，在植物生长过程中有防止水分剧烈蒸发和浸入的作用。在脱胶过程中，当纤维经酸碱试剂的处理时，脂蜡质难免被酸水解或碱皂化，使纤维变得粗糙，硬脆。因此脱胶后有给油工序。 水溶物包括无机盐类、色素、鞣质、含氮物质等，通常在脱胶时也不需要格外加以考虑，而含氮物质可作为微生物脱胶的氮素营养来源。 半纤维素、果胶质、木质素、脂蜡质等多种成分组成胶杂质，这些胶杂质大多数以高分子聚集体形式相互交叉、包裹，紧密粘结在苎麻纤维表面。在纺纱前必须经过脱胶处理，脱胶即为将苎麻纤维表面的胶杂质去除，释放出纤维，得到纤维分散的精干麻（ 1 绪论 5（a） 脱胶前苎麻 （b） 精干麻 图 胶前后苎麻对比 （a） （b） 苎麻纤维的性质 麻纤维的物理性质 苎麻纤维的物理特性16是影响纤维可纺性能与织物使用性能的重要因素,主要指标有细度、断裂强力外、相对强度、断裂伸长率、初始模量和断裂功等，这些指标决定着纤维的可纺支数、强度、延性、刚性和韧性。 苎麻纤维的断裂强力是指单(束)纤维拉伸到断裂时所用外力的大小，相对强度(断裂应力，比强度、断裂长度等)则是指其同等粗细的纤维所承受的拉伸力。 苎麻纤维拉伸断裂是其拉伸区间内最薄弱部分的所有基元原纤或纤维素大分子逐渐被抽拔或拉断，以及纤维束内单纤维的滑脱，即纤维外部形态和内部结构逐渐破坏的形变过程。纤维细胞直径越大，胞壁越厚，首尾粗细越均匀，结节越稀少，越匀称，各级缝隙孔洞越少，各部位受力相对越均匀，单纤维强力也就越大。纤维素聚合度越大，结晶度和取向度越高，纤维素大分子问、基原纤间的结合力越强，同时承受拉伸力的大分子和基原元纤的根数相应地越多，单纤维强力越大。 断裂伸长率是指单(束)纤维拉伸到断裂时伸长量占拉伸长度的百分率。通常有利于提高单(束)纤维强力的因素往往不利于伸长，如纤维聚合度较大，结晶度和取向度较高，拉伸到断裂时，纤维素大分子滑移量相对较小，断裂伸长率下降。 初始模量是是指单(束)纤维在拉伸力较小时(即拉伸起始阶段)抵抗外力变形能力的大小，它主要取决于非晶区大分子链的取向度，以及大分子链自身的刚度。非晶区纤维素取向度较高的纤维，初始模量较大。纤维素聚合度越大；结晶度越高，分子间作用增强，初始模量亦较大。初始模量的大小，一般与纤维强力成正比，与断裂伸长率成反比。 1 绪论 6断裂功是指纤维抵抗外力拉断所做的功，断裂比功是指单位截面积的断裂功，它们是纤维韧性的表征。纤维的断裂功随其断裂伸长率的增大而增大，同时，纤维强度又与其断裂伸长率呈成反比，因此纤维强力提高则伸长率降低，从而造成断裂功的相应下降，纤维脆性明显增强。要提高纤维伸长率和断裂功，又不影响纤维强力，必须适度降低纤维素的聚合度、结晶度和取向度，而单(束)纤维强力的增加，只能通过提高纤维直径、胞壁厚度和束纤胞数。 此外，苎麻纤维的抱合、耐磨损性能亦与纤维细胞形态结构、化学组成有关。研究表明，单(束)纤维愈长愈细，卷曲愈多，纤维素含量愈高，半纤维素和木质素含量愈低，表面愈粗糙，纤维抱合性能愈好，成纱强度亦愈大。而纤维素大分子链能强，柔曲性好，聚合度、结晶度和取向度适中，结晶颗粒较细较匀的纤维，耐磨损性能较好。 麻纤维的化学性质 从苎麻纤维的化学组成上知道，纤维素是由每个葡萄糖基环上有三个羟基，其中一个是伯羟基，两个是仲羟基。由苎麻纤维素的结构特点出发，它至少可以进行以下两类化学反应: 第一类与苎麻纤维素大分子截短的有关反应，主要是由水介剂与苷键相互作用，在一定条件下引起苷键断裂，造成纤维的大分子截短。也可称为苎麻纤维素大分子的降解反应，由于其特殊的化学键存在，使得苎麻纤维素分子对水解作用的稳定性降低，在酸或高温下与水作用，使苷键破裂，纤维素大分子降解，另外，纤维素在受到各种化学、物理、机械和光作用时，分子链子中的苷键或其他共价键都有可能受到破坏，并导致聚合度降低。 第二类与苎麻纤维素羟基有关的反应，很多试剂都可以与羟基发生反应，生产部同的衍生物。由于伯羟基与仲羟基的化学反应产物有所区别。今年来苎麻改性研究大都是从纤维素大分子的羟基入手。它还可被称为葡萄糖剩基上自由羟基的化学反应。由于苎麻纤维素大分子的每个葡萄糖环上存在三个醇羟基，它们可能发生氧化、酯化、醚化、接枝等反应。当然，这些羟基的反应能力是不同的。 染整加工过程中的化学反应都是在保持纤维素状态下的，所以，苎麻纤维素在进行各类反应时有一个共同点，就是化学反应程度的不均一性。其主要原因与纤维的形态结构和聚集态的不均一性有关。化学试剂首先接触苎麻纤维表面。再向内部渗透，苎麻纤维内部存在着结晶区和无定形区，不同试剂在不同介质中只能深入到苎麻纤维内部某种侧序度以下的区域。而不能到达侧序度更高的区域。以致造成苎麻纤维各部分所发生的化学反应的程度不均一17。 绪论 7在我国，苎麻纺织品的改性研究工作已有60多年的历史了。在此期间，我国苎麻纺织界产生了很多种改性方法，使苎麻改性呈现出百花齐放的景象。当然，这个发展过程是漫长而曲折的，总体来说苎麻改性研究的发展大致可分为四个大的阶段。 第一阶段，是从50年初期到60年中期，在这期间，苎麻纺织界相关研究工作者对于苎麻改性研究持有两种不同的学术观点：一种观点认为苎麻纤维改性后，损害了天然苎麻纤维的挺括、粗狂、自然的风格，虽然使苎麻的伸长和弹性得到了改善，但是纤维支数粗了，强力下降了，无法提高纱线的可纺性能，因此认为这种方法得不偿失。另外一种观点认为苎麻纤维经过改性后，虽然纤维支数粗了，强力下降了，但是增加了苎麻纤维的勾强和卷曲度，因此苎麻纤维仍然有很大的潜力可挖掘；而苎麻纤维的最大缺陷是伸长低，不耐折皱，通过改性后可大大的增加其伸长率，从而使其纺织和染色性能大为改善。在当时这两种不同观点的争论很激烈，而持前一种观点的人居多。 第二阶段，是从60年代中期到70年到末期，这个时期是苎麻纤维改性研究开始进入发展的时期。科学技术上的任何新生事务，总要经历一段漫长而曲折的道路，然后才会被人们所认识和接受，苎麻纤维的改性也是如此。虽然在这段时间里改性与不改性的不同观点争论仍在继续，但是相互之间的认识差距缩小了。从事苎麻改性的研究单位逐渐增多，各种各样的改性方法如雨后春笋般地涌现出来。这个期间又出现了不同改性方法的学术争论。其中比较突出的是采用磺化法改性好还是采用碱法改性好的争论。从时间到认识，使人们从科学实践中逐渐体会到苎麻纤维改性的优越性。因此对苎麻改性产生了浓厚的兴趣。另外也引起了政府相关部门的重视。 第三阶段，是80年代初期到80年代末期。这段时期正值我国改革开放，打开外销渠道的时候，国际市场兴起了“回归大自然”和“苎麻热”的浪潮，促使苎麻纺织品走俏国际市场，供不应求，为我国苎麻纺织工业带来了蓬勃发展的黄金时代。外商开始认定商标订货，出现了优质、名牌产品供不应求，无商标、无牌号的产品无人问津的局面。1986年日本伊藤忠株式会社商人在我国出口苎麻纱线的技术资料统计中发现柳树牌高支纯麻纱的断裂伸长大大高于其他同类产品，具有较好的织造性能，经过调查研究发现该苎麻纱线是经过改性后产生的效果。从此改性苎麻产品逐渐受到用户的欢迎，身价也高于其它同类产品。到了80年到末期。由于国内市场的进一步开发。消费者的接受和欢迎，在广东、广西、湖南、湖北、江苏、四川等地区的纺织厂，先后把苎麻改性的科研成果应用到工业生产上来。 第四阶段，是90年代初到现在。多年的生产实践证明苎麻纤维改性可以明显改善纺织性能。但是对于织造工序以后的染整性能方面。存在的难点尚未得到根本的解决，尤其是不耐折皱、刺痒、不易燃色等问题依然存在，影响苎麻1 绪论 8纺织品的服用性能18。这期间围绕着苎麻纤维不易染深色的问题，受国外的启示，开始了从棉纤维到苎麻纤维、黏胶纤维的阳离子化改性技术的研究19由于苎麻限纤维的高分子结构高结晶和高取向度的特点，从纤维到染整，苎麻科技研究工作者进行了纤维的阳离子化改性处理和织物的阳离子化改性处理研究。一方面从精干麻出发，在碱纤维素的中间基础上进行阳离子化改性研究处理，在羟基上接枝季胺盐类的带正电荷的基团，同时进一步增加卷曲、柔韧性，以加大断裂功、减少杨氏模量为特征；另外一方面则以普通苎麻织物在染整的前处理之后增加阳离子改性化处理，为后处理的染色打下基础。苎麻改性的科技研究人员从两个方面出发，都取得了比较好的效果。并进入了中样和大样试生产阶段。王德冀致力于进行苎麻纤维的季胺盐化改性处理，并进行了纤维染色，制成各种各样颜色鲜艳的麻条，纤维外形状似羊毛色条又带麻的鲜亮色彩。在这期间，开展阳离子化改性研究主要是在苎麻织物染整上进行得比较多。值得注意的是，越来越多的大专院校、科研院所都参与了这个课题的研究。从一定程度上说，关于苎麻织物或织物的阳离子化改性处理的研究，已开始真正进入工艺化生产阶段，无论从技术上还是设备上，仍然有不少环节的科研工作要做，而且必须与市场的高附加值产品需求开发结合起来。 麻纤维改性机理 苎麻纤维素分子链同其他纤维素分子链一样，每个葡萄糖基环上有三个活泼羟基，这些羟基缔合成分子链内和分子链间的氢键。化学改性的目的就是打破结晶区间羟基间的氢键，改变分子晶形结构，生成新的纤维素化合物，同时使纤维素大分子产生膨化和溶胀。研究结果表明大多数反应试剂只能进入非晶区而不能进入到紧密的结晶区，而苎麻纤维化学改性的关键在于所采用的溶胀剂能够进入纤维素分子链的网状结构，甚至结晶区中产生溶胀。溶胀能力越大，分子键问的氢键强度减弱，从而使纤维素分子链间距离加大。使纤维素大分子结构中产生最大限度的溶胀效果，避免已松解纤维素分子的重结晶现象，即纤维的溶胀与消晶。 在进行苎麻纤维变性前，首先要使纤维素预溶胀。由于苎麻纤维为韧度纤维 原麻经过脱胶处理后得到的束状苎麻纤维，被称为“精干麻”。其化学性能与其 它纤维素相似，耐碱不耐酸，在稀碱下极稳定；在浓碱作用下，纤维能膨润，生 成碱纤维素；若用稀酸液中和，可回复成纤维素凡苎麻纤维在吸收溶胀剂后，体 积变大，分子间内聚力减弱，苎麻纤维变得柔软。由于纤维素大分子间和分子内 存在大量氢键，使纤维大分子牢固地结合。氢键的断裂和重新生成对苎麻纤维的性能有很大的影响。在结晶区内的羟基都已形成氢键，只有在无定形区内，部分羟基没形成氢键，所以大多数化学试剂只能进入无定形区内，与羟基反应，不能进入结晶区内。苎麻纤维变性就是要使纤维素大分子结构产生最大限度地膨化和溶胀，干燥后又要尽量保持已产生的膨化和溶胀效果。尽可能多的完成由纤维素1 绪论 9低结晶度和取向度，达到消晶效应，同时避免纤维素分子的重结晶现象。在进行苎麻纤维变性时，溶胀和再生是2个阶段，溶胀是达到消晶目的，再生是要保持消晶效果。要保持纤维素的消晶效果，在清除溶胀剂时可以采取一些特殊的工艺方法，以避免在水洗和干燥过程中纤维素消晶效果的减少和消失21。 麻纤维改性 麻纤维物理改性 苎麻纤维是一种高结晶性聚化物，在受到机械作用时，能有效地吸收机械能 而引起其形态和微细结构的改变，使结晶度下降，可及度提高。主要方法有机械揉搓，机械挤压和机械包缠以及最近发展的低温等离子处理法。近年来，低温等离子体处理技术在纺织品加工中的应用受到广泛关注。采用低气压放电低温等离子体中的高能活性粒子与纤维表面作用，发生刻蚀、交联、接枝聚合等反应，改变了纤维表面的物理形态和化学组成，从而改善织物的染色性能，起到深染效果22。等离子体反应仅涉及纤维的浅表面，不破坏纤维自身的性质，且系气固相干式反应体系，节水节能，无环境污染，操作简单，易控制，设备使用寿命长，因此，该技术具有极好的发展前景。 麻纤生物技术改性 随着生化工程技术的发展及纺织绿色加工要求的提高，酶工艺已经成为纺织 加工的重要部分。纺织酶加工作为生化技术在传统纺织行业中的成功应用，是纺 织加工的新领域，富有广阔的开拓前景。目前，可用于苎麻纤维的生物酶主要是果胶酶、脂肪酶、纤维素酶等。以纤维素酶为例，从目前的研究来看，纤维素酶至少包括三类不同性质的酶:纤维素内切酶、纤维素外切酶和纤维素二糖酶。纤维素内切酶可以沿纤维素分子链随机的水解。而纤维素外切酶只能从纤维素分子链的一端(通常为非还原端)切断纤维素分子，并形成纤维二糖或葡萄糖。纤维二糖酶的作用是将纤维二糖水解成葡萄糖。纤维二糖酶的作用是将纤维二糖水解成葡萄糖。纤维素酶的各组分起着协同作用，结果使得纤维表面微纤弱化，逐层剥离产生裂缝和微孔。酶处理后苎麻纤维，可取得理想的效果23 麻纤维化学改性 （1）碱法改性 苎麻的碱法改性的历史悠久，最早可以追溯到1962，中科院化学研究所就开始进行了实验工作，1974年后，由广州化学研究所、广州纺织研究所的卢家铿、张允炳就进行等进一步做了重达三十多吨量的研究工作25。试制了纯麻布、涤麻布、棉麻涤交织布等数十个花色品种。从1977年其，广州绢麻纺长的涤麻1 绪论 10混纺织物产品全使用了碱法改性苎麻纤维26这是目前为止，能进入工业化生产的唯一改性方法。 众所周知，苎麻纤维经过碱液浸渍后会引起膨润即溶胀作用。实验证明苎麻纤维在烧碱溶液 170 g/L 的情况下产生的溶胀度和伸长率最大。随后随着烧碱浓度的增加而近似呈直线下降。特别是苎麻纤维的溶胀度最为明显。碱法改性是将苎麻纤维经过浓碱浸渍后，不经水洗直接置于酸浴内分解再生。因为硫酸也是苎麻纤维素的溶胀剂。这点与国外8。实践证明，不论是含水 7%左右的干麻，还是含水 53%的湿麻，经过一定浓度的浓碱浸渍后，形成的苎麻碱纤维素与硫酸直接进行中和反应时，钠离子的水化作用，不仅减缓了水分子向纤维素分子内的扩散速度。而且减缓了硫酸的扩散速度，在纤维素内部溶胀作用，从而降低了结晶度。使苎麻纤维在提高断裂伸长的情况下，达到改善苎麻纤维刚强和勾强的作用。因此，在酸浴中添加硫酸锌和硫酸镁，可以进一步提高勾强和干强。 碱法改性经过一段时间的生产时间，尚存在着烧碱、硫酸消耗高的缺点，碱纤维素的直接酸浴分解时导致烧碱、硫酸消耗高的主要因素，酸浴直接分解法，实际上是从粘胶纤维抽丝过程中的酸浴工艺所启发、借鉴过来的，为改革传统的酸浴直接分解法，90年代初王春林等提出水浴水解酸浴分解法29。该方法节省了酸、碱的用量，从而产生了很高的经济效益。 传统的碱法改性是将苎麻脱胶和改性分为两个阶段进行。工艺流程长， 酸碱等化工原料消耗大，成本高，而且产生的酸、碱废水对环境的污染严重。不利于可持续发展。 （2）碱成衡等30提出的练改合一的艺，与碱法改性工艺不同的地方，就是将脱胶和改性结合统一起来了，并为解决这些矛盾提出了一些技术措施。这些措施从实验和实践当中，取得了与碱法改性同样的效果。他们主张脱胶后的湿精干麻直接直接浸碱，然后脱出碱液再直接进入清水液中精炼（除必要助剂外，勿需加碱），最后用水力冲洗机冲洗。从而避免了碱法改性的两次浓硫酸浴工序。 传统的碱法改性，一般采用 200240 g/L 的浓碱。为了进一步降低碱的用量、节约成本。保护苎麻纤维固有的良好品质。向策宣等研究了添加尿素助剂31。对苎麻进行碱尿改性。当碱液中存在微量尿素时，发生的水化作用进一步破使已为碱液湿润和充满的纤维间隙扩大，纤维素进一步溶胀。也就是说尿素分子取代了钠离子的作用，从而较低了碱的实际使用量。 （3）磺化改性 苎麻纤维素的磺化反应实质上就是纤维素的酯化反应，不同的是，这里是轻度磺化反应。经过该方法改性后的苎麻纤维素的勾强、断裂伸长、弹性、卷曲度都有较大的提高。由于其光泽好、柔软、松散，有利于毛麻混纺。但是该1 绪论 11法缺点是工艺流程长，反应后排放有毒气体。工艺、技术、设备有待于进一步完善。工艺的稳定性差。离产业化还有很长宜断距离32 (4) 乙酰化改性 中科院广州化学研究所的张允丙等对苎麻纤维采用的乙酰化方法实质就是轻度乙酰化法34。苎麻纤维在碱消晶、溶胀而保持分离的时候引人乙酰基化学基团，一方面避免纤维素的重结晶。一方面得到了接受性较高的纤维材料。因为苎麻纤维经过浓碱浸渍后，用酸浴中和水洗，随着溶胀剂氢氧化钠的去除，容易使润胀的纤维素网状结构聚结，出现所谓的重结晶现象。轻度乙酰化是在碱纤维素于酸液内分解，刚形成水化纤维时，也就是说当处于溶胀状态下，在保持互相分离的纤维素链上引入乙酰基，以阻碍纤维素链的重新靠近形成氢键，从而避免纤维素的重结晶，继续保持碱消晶的溶胀效果。 轻度乙酰化后苎麻纤维的强度、勾强、伸长与碱法改性相差不大，但是纤维支数明显变粗，手感更柔软。而且苎麻纤维得色较深，提高了苎麻纤维的上色率。这对于后面的烷基化再生和阳离子化改性的新工艺技术，有一定启发。 (5) 烷基化改性 湖南株洲苎麻纺织厂张大元等提出烷基化改性35。苎麻纤维的烷基化改性是以异丙醇为烷化剂,在20%烷化剂于20%的氢氧化钠溶液中, 处理时间1015 使苎麻纤维发生烷基化反应。苎麻纤维在浓碱中进行烷基化反应, 能大大增加其膨化能力。在强碱被洗去时，烷基取代基能阻止苎麻纤维已高度膨化的腿膨作用，也就是说，能保持消晶效果，故而纤维的改性效果较突出。 对于烷基化改性工艺，初步认为：由于在强碱丝光液中烷基化，烷基取代基的阻止膨化的作用，大大增强了其膨化能力，且工艺简单，用量不大，成本较低。异丙醇无毒，无腐蚀性，不致污染，操作简便。适于机械化和连续化。不足的是，丙醇于碱法改性效果为做比较，看不出两者方法的差距。异丙醇的添加量与其阻止膨化作用的关系，为做进一步的研究和实验，同时尚停留在实验阶段，由于没有大批量的生产比较，因此不能从纺纱、织造、染整等方面做出明确的实际效果估价。 （6）乙二胺/尿素/水的混液改性 前面几种改性方法都是在碱纤维素的基础上进行改性。也就是说它们都