（服装设计与工程专业论文）黄麻纤维的羊毛化及其产品的功能性处理.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t t h e p a p e r a d d r e s s e si t s e l f t or e s e a r c ho n t e c h n i q u e so f c h e m i s t r yd i s p o s a lb yc h a n g i n g c h a r a c t e r so fj u t ew h i l ei t si nt h es h a p eo ff i b e r ，t h e s p i n n i n go fj u t ew i t hc h a n g i n g c h a r a c t e r s ，t h ew e a v i n gt e c h n i q u e sa n dt h ef i n i s h i n gf u n c t i o n a ld i s p o s a lo fc a r p e t a n do r l t h i sb a s i st h es m a l ls a m p l e o f w e a v i n gc a r p e tw h i c h i sm a d eo f j u t ea l - ed e v e l o p e d t h ep a p e rd i s c o u r s e su p o nt h e i m p o r t a n c e f e a s i b i l i t yt os t u d ya n dd e v e l o pt h e p r o d u c t so f j u t eb yd i s c u s s i n go nt h ef e a t u r e so fs e v e r a l h e m pf i b e r s t h et e c h n o l o g y m o v e m e n t s ot h er e s e a r c hd i r e c t i o nw h i c hi sc o n f i r m e do nt h eb a s i si st ow o o l i f yt h ej u t e f i b e r & f u n c t i o n a ld i s p o s a lo f p r o d u c t “w o o l i f y i n gd i s p o s a l ”i sad i s p o s a lt e c h n o l o g yo f c h a n g i n g t h ec h a r a c t e r so fl o o s ej u t ef i b e rm a c e r a t e di np i c k l i n gi n1 3 1 5 n a o hf o r2 0 m i n u t e su n d e rt h ec o n d i t i o no f15 - 2 0 。c i tc a ng i v ec r i m pt oj u t ef i b e r t h e nw o o l f r i e d a p p e a r a n c ec a nb es h a p e d i ts p e c i a l i z e si ni m p r o v i n gt h er e s u l t a n tf o r c ea m o n gf i b e r s w h i c ht h e nc a n e a s i l yt a k et h ef o r mo fs t r i p s ，t h u st h eq u a l i t yo fy a r ni si m p r o v e d a tt h e s a m et i m e ，t h ef i b r o u sw e a r - r e s i s t i n gi si m p r o v e d & e n o u 曲s t r e n g t hc a l lb ek e p ts oa st o m e e tt h en e e d so f n e x t p r o c e s s 功o r d e r t ob o o s t u p t h es o f i a e s s e l a s t i c i t ya n dt oa c h i e v e t h es o f t & s m o o t hf e e l i n gb yr e h a n d l i n g & i m p r o v i n gt h ef i b e rw h i c hi sd a mn i f i e db y a l k a l i ，t h er e h a n d l i n gt e c h n o l o g yo fu s i n g1 5 2 0 la m i d o c y a n o g e nt om a k es o f ta f t e r s t e a m i n gi s t a k e nt og e ts a t i s f a c t o r yb o d y ，f e e l i n ga n de l a s t i c i t y c o n s e q u e n t l yj u t ef i b e r w h i c hi sd i s p o s e do f c h e m i s t r y b y c h a n g i n g i t sc h a r a c t e r sc a l lb e g a i n e d i nt h ew a y o f b l e a c h - d y i n g , s o m em e a s u r e ss h o u l d b et a k e ni no r d e r t h a tf i b e r - d y i n g ， b r i g h t n e s s ，c o l o rc a s t c o l o rf a s t n e s se t c c a na l lr e a c ht h ed e m a n d s o n eo ft h e s e m e a s u r e si st oi n c r e a s et h ec o e f f i c i e n to fw h i t e n e s sb yc h o o s i n gm o r et h a nm i d d l e q u a r l t i t a t yh t 0 2 n o n - s i l i c a t e d m u l t i v a l e n tc h e l a t a s ea ss t a b i l i z e r a n o t h e ri st od y ew i t h r e a c t i v ed y e s ，t os t r i c t l yc o n t r o lt h et e c h n i c s o p e r a t i o n ，t oa v o i db o i l i n g ：o f fw i t ha l k a l i ， t os t r e n g t h e nw a s h i n g t o k e e pf i b e rs t r e n g t h w i t hr e g a r dt oc o l o r - s p i n n i n gt e c h n i c s ，t h ew a y so f s e m i c o m b i n g a d d i n go i la n d w a t e rb e t w e e n l a y e r st og e td e f i n i t em o i s t u r er e g a i n a n d p r o p e rp r o p o r t i o no f o i la n dw a t e r a r eu s e dt ok e e pt h ef i b e rw e l l - d i s t r i b u t e d ，a sw e l la st om a k e u pt h o s ed e f e c t sl i k es m a l l 第l l 甄 a 1 3 s t r a c 丁 e l a s t i c i t y , m i n o rb r e a k i n ge l o n g a t i o n p o o rr e s u l t a n tf o r c eo f t h ed i s p o s e dh e m pf i b e r i nt h ep r o c e s s h e m pc o m b i n g ，t h ec a r d i n gt e c h n i c s o fl o ws p e e d ，b i g f e e d i n g ，m i d c o m b i n g ，l i t t l ep u l l i n g & r a p i d d i v e r s i o nc a r ! b eu s e dt or e d u c et h ed a m a g eo f j u t ef i b e rs o m u c ht oe n s u r em e s h w o r ke v e n ，i nc o m b i n ga n dd r a w i n g , w ec a eu s et h et e c h n i c so f m i d - d i s t a n c e & l i t t l ep u l l i n ga n d a d d i n go i la n d w a t e rt oe n s u r eg o o dm o i s t u r er e g a i n b u t t h et w i s tf a c t o ro fl o wc o u n ty a ms h o u l db e g r e a t e r , m o d e r a t et e n s i o n a d o p tt h e t e c h n i c so f b i g d i s t a n c e l i t t l ep u l l i n g a tt h es a m et i m e t h et e c h n i c so f s p u ny a r ni st o a d j u s tt h ed e p t h o f t h er o l l e rb e a r d t h ew e a v i n ge q u i p m e n tw i l t o nc r m 7 2a r r o ws h a f tl o o mw i mt h ew i d t ho f4 mh a s r e a c h e dt h ei n t e r n a t i o n a la d v a n c e dl e v e li n1 9 9 0 s c a r lb eu s e dt of i n i s hs p i n n i n g8c o u n t y a r n ss u c c e s s f u l l y i nt h ef i n i s h i n g , w et r yt om a k ec a r p e t sb e c o m ea n t i h a c t e r i a l m o l d - p r o o fb yu s i n gt h et e c h n o l o g yo fs p r a y i n g & a r y i n g i nw h i c ha m l 0 1i se m p l o y e d r e f e r r i n gt ob u m i n g - r e s i s t a n c e ，t h ee f f e c tc a na b s o l u t e l yr e a c ht h en a t i o n a ls t a n d a r d r e q u i r e m e n t s b e c a u s ew eu s es f rp 一4 4r e a c t i v eb r o m i n e l o o kf o r w a r dt ot h ed e v e l o p m e n to ft h ep r o d u c t so fj u t e a f t e rt h ei n q u i r yi n t ot h e r e s e a r c ho fj u t eu s e db o t hi nt h ea r e a so ft e x t i l e c l o t h i n g b e i n gah n do fg r e e nr a w m a t e r i a l ，j u t ew i l ls u r e l yb et a k e nm o r es e r i o u s l y i tw o u l dc e r t a i n l yg e tap r o m i s i n go r w i d e r p r o s p e c t k e y w o r d ：j u t ef i b e r , w o o l i 觑s e m i c o m b i n g , a n t i b a c t e r i a l ， m o l d p r o o f ，b u r n i n g - r e s i s t a n c e ，f i n i s h i n g ，w e a v i n gc a r p e 第1 i i 页 前言 刖磊 天然麻纺织品，是二十一世纪最具发展潜质的绿色产品之一。在保护环境、崇 尚自然的世界潮流指引下，纯天然产品受到了人们的青睐。作为天然纤维资源的黄麻 纤维及其产品，在使用废弃后，可被生物降解，不会对环境造成污染。因此，黄麻是 极好的具有可持续发展特色的绿色环保型纺织服装材料。 麻类纤维品种繁多，纤维性能各异，麻类纤维的纺纱工艺装备亦因纤维的性能 差异而不同，目前用于生产的至少有5 种之多。我们的祖先早在6 0 0 0 多年前就已能 用植物“葛”的纤维纺纱织布，埃及在几千年前就已开始利用亚麻。这说明人类最早 用于服装的纺织纤维原料是麻类纤维。有的己几近失传。而棉布的生产直到十三世纪 才开始普及，并逐渐替代麻类纤维。麻类纤维纺织品品种很多，差别很大。目前发现 最精细的是湖南马王堆出土的夏布，仅重4 2 8 7 9 m 2 ：粗的是麻袋布，重量可以达 到5 0 0 6 0 0 9 m 2 。 我国是世界上三大黄麻产地国之一，黄洋麻产量仅次于印度和孟加拉。但是， 丰富的黄麻资源和粗糙的初级产品形成了强烈的反差，由于初级产品的重复生产，造 成了市场低级产品的供过于求，影响了资源的利用，造成了资源的浪费。多数黄麻企 业存在着开工不足、产品严重趋同、竞争力不强的问题。但多种功能的黄麻最终产品 市场却始终在等待开发。 二十世纪九十年代末，日新月异的市场信息表明：在保护环境、崇尚自然的世 界潮流引导下，黄麻地毯受到了人们的格外关注。当时各国急于订货的数量达1 5 0 0 万m 2 以上，且报价很高，产品附加值较高。可见该产品具有很大的时尚潜力。国际国 内的市场动态为我们提供了这样的信息：开展对黄麻纤维产品的研制，尽快开发适应 市场需求的高档黄麻地毯，是黄麻产品进入装饰领域的突破口。它顺应天然、安全、 抗污染的装饰潮流，是国内外市场的需要。 但是，由于黄麻纤维中木质素和半纤维素含量较高，纤维支数低，纤维粗硬， 弹性及断裂伸长率低，可纺性差，普通黄麻纱线难以纺制成装饰面料。因此，要开发 适应市场需求的黄麻地毯必须对黄麻纤维进行改性处理。 为了满足市场的需求，各国都在致力黄麻新产品的研制和开发。在国外，印度 第1 畎 前言 的黄麻产品已开始摆脱以包装为主的麻袋、麻布，进入室内装饰等领域。在纺纱方面 已有环锭纺、摩擦纺、气流纺和包缠纺等纱线问世。英国、荷兰的黄麻产品已向着产 业用品方向发展，有专用过滤布，工业用毡、坐垫等；以黄麻落麻做填充料的聚酯加 强塑料产品也已问世。 在国内，大量生产的传统黄麻产品仍是粗糙的麻袋、地毯底布等初加工产品。 7 0 年代以来，我国虽然已有黄麻地毯的试制生产，但终因产品的功能性没有解决 其价值达不到消费要求而止步。为了满足市场需求，解决国内黄麻地毯开发滞后的现 状研制和开发功能性黄麻地毯势在必行。因此，我们提出了黄麻纤维的羊毛化及其 产品的功能性处理的研究课题，并在此基础上进行了黄麻地毯的小样开发。 功能性纯麻或麻厌然纤维混纺产品，无化纤成分、无毒、无刺激性气味、对人 体无任何危害。具有无静电、易清理、造型古朴自然、富贵华丽、美观高雅等特点。 加之阻燃、防霉等功能性特点，更顺应了回归自然和多功能型纺织品的发展趋势，是 升级换代的高品位产品。做为室内装饰纺织品之一的黄麻地毯具有毯面挺括整洁、易 清理、弹性强、造型富贵华丽、美观高雅等特点。在国外，印度的黄麻地毯已进入市 场，比利时等国家甚至用化纤长丝织造仿黄麻地毯、地席，这说明无论是黄麻地毯的 无公害性，还是其独特的自然风格都己引起了人们的格外关注。新近流行的伦敦布等 装饰面料具有粗犷的外观，适合做汽车座椅面料和家私布，开发装饰性黄麻产品， 不仅是满足“返朴归真”“舒适健康”的理念要求，而且可以为我国黄麻资源在装饰 领域的应用开辟一条新路。 随着纤维改性技术、后整理技术的发展，为改善或提高黄麻纤维的物理机械性能、 提高产品的使用性能、赋予产品以特殊的功能性提供了更加简洁的途径。 第2 页 第一章黄麻纤维的碱改性和修复性处理 第一章黄麻纤维的碱改性和修复性处理 1 1 黄麻纤维的特殊性能 1 1 1 黄麻纤维与几种主要麻类纤维的性能比较 黄麻，别名络麻、草麻、火麻、夹头麻。系椴树( 田麻) 科黄麻属一年生草本植 物。分为果种黄麻和长果黄麻两大品系。黄麻纤维单纤维较短，纤维无扭曲无捻回， 刚性大，纺细支纱难度较大。由于都属麻类纤维，因此黄麻纤维与苎麻、亚麻、大麻、 洋麻等其他麻类纤维具有以下一些共同的特点。 1 、都是纤维素纤维，并且都是与果胶质、木质素、半纤维素、脂肪蜡质等非纤 维物质( 统称“胶质”) 伴生在一起。要取得并利用其纤维，必须使纤维从胶质中分离 出来，称之谓“脱胶”。 2 、麻纤维都有吸湿与散湿快、断裂强度较高而湿强更高、断裂伸长率极低等特 性。 3 、虽然各种麻类脱胶后的单纤维长度不一，要使之成为可纺纤维须有不同的处 理方法。例如：苎麻单纤维特长，必须使它断裂；而黄麻、洋麻，亚麻、大麻等单纤 维较短，必须脱胶适度，使残留的部分胶质将单纤维粘结成纤维束进行纺纱。相对而 言其形成的可纺纤维( 或纤维束) 均较棉型或中长型纤维长，所以都属长纤维纺纱，称 长麻纱。又因为麻纤维的表面有较光滑的共性因此必须尽量保持其长度，以提高可 纺性、纺纱细度和成纱断裂强度。但是在梳理纺纱过程中，也会产生一定量的短麻， 必须予以充分利用，所以除长麻纺外，还要配以短麻纺的工艺技术装备。 除具有共同点外，黄麻纤维与其他麻类纤维也有各自不同的性能。 苎麻纤维是由一个细胞组成的单纤维，其长度是植物纤维中最长的。横截面呈腰 圆状，有中腔，两端封闭呈尖状，整根纤维呈扁管形，无捻曲，表面光滑略有小结节。 生苎麻( 原麻) 经脱胶后取得的纤维称“精干麻”。 亚麻纤维的长度整齐度极差。无法将它脱胶成单纤维纺纱。亚麻单纤维是一根表 面光滑，略有裂节的玻璃管状，但其横截面呈有中腔的五角或多角形。为了可纺性好， 只能用浸渍的方法进行半脱胶，使纤维束适度劈细且保持一定的长度。经碎茎、打麻 后制成打成麻，其工艺纤维细度为2 5 一1 2 5 r e x ( 4 0 0 8 0 0 公支) 。亚麻纤维的断裂强 旃3 页 第一章黄麻纤维的碱改性和修复性处理 度比苎麻略低，但比棉高，结晶度、取向度亦比苎麻低，聚合度通常为2 1 9 0 0 - - 2 4 2 1 左右。 大麻纤维的断裂强度较高，比苎麻略低比棉高一倍左右；单纤维长度较短，不宜 用单纤维纺纱，必须靠残胶使其粘连呈纤维束状纺纱。大麻纤维的横截面是中空的多 角形状，表面有少量结节和横纹无扭曲无捻回，给纺纱带来一定难度。 罗布麻的单纤维比棉更短、更粗、更硬，比苎麻更短、更细，长度差异大。 苎麻的性能是独特的。亚麻、胡麻、大麻的纤维特性是类似的，它们可分裂成较 细的纤维束，能用于包括服装织物在内的各种纺织品。 蕉麻、剑麻、新西兰麻、菠萝叶麻等皆属叶纤维类。由于其纤维含量少，可纺 性及工业生产产品无法与韧皮纤维相比，因此其产品的开发尚待进一步研究。 蕉麻、剑麻的纤维束更粗，独成体系，用于绳缆和铺地织物。 黄、洋麻纤维特性极其相似，单纤维都很短，都是靠残胶使其粘连呈纤维束状进 行纺织。黄麻纤维无扭曲无捻回，刚性大，纺细支纱难度较大。 黄、洋麻分裂成的纤维束较粗，以前只用于织制纹路较粗的包装材料。 1 - 1 2 黄麻纤维的特性 众所周知，纺织纤维的可纺性能和染色性能与纤维的机械物理性能、化学成分和 晶体结构密切有关。与可纺性能有关的主要是纤维( 束) 的长度、细度和强度( 断裂) ， 当然也与晶体结构和纤维束中残余胶质的成分有关，并表现在断裂伸长率、刚。 生等指 标的不同。染色性能主要与晶体结构中的无定形区和纤维素的伴生物，特别是木质素 的含量有关。各种麻类纤维的含残胶成分、数量和其结晶度、聚合度、取向度等也各 不相同。正如表1 1 所示：与其他麻类纤维相比，黄麻纤维的化学成分比较特殊，半 纤维素和木质素含量较大，二者占了黄麻纤维化学组成的3 0 以上。木质素的含量多 少决定着纤维的光泽、柔软| 生、可纺性及印染着色性，木质素含量少，则纤维光泽好， 手感柔软且富有弹性，可纺性及印染着色性能好。木质素多则恰恰相反。而所谓半纤 维素是介于淀粉和纤维素之间，分子量比纤维素低，含有各种多糖类或近似糖类的物 质。这些，导致黄麻纤维的长度、细度、强度等与其他纤维大不相同。如表lq 2 所示。 第4 负 第一章黄麻纤维的碱改性和修复性处理 表】1 黄麻及其它纤维的化学组成对比 纽成黄麻( ，亚麻( )苎嘛( )太麻( )糖( ) 纤维素 5 8 6 36 3 6 6 8 _ 86 5 7 05 3 6 7 5 978 8 _ 9 6 半纤维素 2 1 2 41 60 9 1 8 2 l8 1 51 6 7 1 8 4 l 木质素 1 2 1 46 5 7 7 226 5 5 6 8 2 蜡质 o 4 0 81 5 9 - 3 41 2 5 3 0 6 果胶 o 2 - 0 52 4 】- 2 7 643 7 6 7 0 4o 4 1 2 矿物质 o 6 1 50 7 1 6 蛋白质 o 8 1 5l _ 1 1 9 丹宁、酸、 o 5 8 0 微量 色素等 表1 2 麻类纤维的特征对照表 纤维长度( i n z n ) 纤维细度纤维强度 名称备注 r n l n ( 公支) ( g f t e x ) 黄麻 3 6 01 5 03 0 0 6 0 05 0工艺纤维 苎麻6 0 0 6 01 1 0 0 - 2 2 0 07 8 亚麻 1 3 06 3 54 0 0 8 0 06 7工艺纤维 大麻 5 552 2 0 0 - 2 6 。o4 8 8 5 5 3 罗布麻 1 4l o2 5 0 0 - 3 0 0 05 7 单纤 如表所示，黄麻工艺纤维支数低，纤维粗硬，弹性及断裂伸长率低，可纺性差， 纯纺支数低，而要纺制适合于做装饰面料的纱线，单纱细度以6 公支以上为好，且手 感要求柔软而有身骨，有定弹性，这是普通黄麻纱线难以做到的。为了改善黄麻纤 维的物理机械性能，减少非纤维素物质尤其是木质素在纤维中所占的比例，必须对黄 麻纤维进行纺织前技术处理。 第5 负 第一章黄麻纤维的碱改性和修复性处理 1 2 黄麻纤维的纺织前处理技术发展动向与其他纤维的比较 苎麻传统的化学脱胶的工艺路线主要是以稀酸浸渍预水解，高温高压碱( n a o h ) 处理( 常用磷酸盐、硅酸盐等作助练剂) ，采用敲麻以便去除己分解而附着在纤维上的 胶质。必要时还可以增加精练以提高精干麻的质量；还可增加漂白，以提高白度及更 有利于去除木质素等。常用的化学脱胶法有先酸后碱两煮法、先酸后碱两煮一练法、 两煮一漂一练法、两煮一漂法以及化学改性( 碱变性) 处理法等，其中最为普遍采用的 是先酸后碱两煮一练法，其工艺流程为： 原麻+ 预浸酸+ 水洗+ 一煮+ 二煮+ 敲麻+ 酸洗+ 水洗 但传统的脱胶劳动强度高、劳动条件差、劳动生产率低、成品质量差不能满足长麻 纺工业化大生产的需要。目前的脱胶新技术有3 种方法： ( 1 ) 生化脱胶法 这是把传统的碱煮练脱胶工艺改为先用生物酶的作用分解果胶进行脱胶( 约去除 7 0 一8 0 的胶质) ，再用碱煮法进行化学脱胶的脱胶方法，它的优点是可以大量减少 污水和烧碱用量，达到去除胶质，实现制取精干麻的目的。此法在国内己用于工业化 生产。 ( 2 ) 压煮练脱胶新工艺 这是把传统的高温高压圆锅麻笼叠麻煮练，改为常压方锅原麻悬挂，使用新型的 t z 0 2 助剂和r z _ _ 0 1 油剂，煮液回流，集煮、漂、练于一锅的一锅三浴法新工艺， 制取的脱胶精干麻呈平行伸直的带状，脱胶均匀，无夹生硬条，工艺流程短，有效地 缩短了工艺，省时省工省料。 ( 3 ) 复式开纤机 此机是一种采用不同倾角的斜纹沟槽罗拉，在全浸水槽中，对脱胶精干麻进行挤 压揉搓和分扯，结合高压水冲洗，以代替传统工艺中的水洗和敲麻的作用，进一步除 尽附着在纤维之间的少量胶质，使纤维充分分离，达到提高纤维可纺性能的目的。 亚麻亚麻纺织技术迄今仍然比较陈旧，国内、外对亚麻纺织技术有不少的研究 和创造，主要集中在缩短原料初加工的周期、提高可纺细度，缩短纺纱工艺流程，提 高原料使用价值和使用领域上。 ( 1 ) 快速沤麻法这是在传统的温水浸渍沤麻法基础上的一种重大改进。该法 原理在于，对沤麻水全部再生，使沤麻水中的有益微生物成倍生长，并在再生液中均 销6 嗄 第一章黄席纤维的碱改性和修复性处理 衡分布，以加速沤麻进度。此法可使沤麻时间由普通温水的6 0 h 左右，缩短为2 6 3 6 h ， 从而提高了设备利用率，并节省了能源。 ( 2 ) 嫌气性菌沤麻这种沤麻方法在原苏联及西欧一些国家有应用。它是将亚 麻原茎置于乏氧空气的条件下，利用嫌气性菌( 氮菌、果胶菌等) 来达到沤麻的目的。 此法获得的亚麻纤维呈灰色或奶油色，具有比温水浸渍法所得纤维的强度高、色泽均 匀的特点，而缦渍时间也缩短了一半。 ( 3 ) 立式沤麻法近年来英国北爱尔兰的兰白卡研究所研究的一种新的沤麻工 艺。该工艺即在亚麻原茎收获前三星期，向亚麻茎喷洒种名为草甘磷的化学除莠剂， 一星期后，植株死去，水分由原来的8 0 ，降至1 3 1 5 ，麻茎呈半脱胶状态，拔 麻后即可贮存并交付原料加工厂直接制取打成麻及粗麻。目前因除莠剂喷洒难以做到 梢、根均匀，造成根部脱胶普遍不足的现象，此法有待进一步完善。 ( 4 ) 汽蒸法沤麻这种方法在国外，特别是西欧应用较多，在我国仅有个别厂 试验。该法是将亚麻原茎置于密闭的卧式蒸汽锅内，由o 2 5 m p a ( 2 5 大气压力) 的蒸汽 对麻蒸1 1 5 h 利用物理化学作用，达到沤麻的目的。此法生产效率高，是别种沤麻法 无法相比的。但是获得的亚麻纤维较粗硬，且设备投资费用大。 ( 5 ) 酶法沤麻是采用“亚麻复合酶”沤麻。此酶主要有果胶质分解活性、 纤维素分解活性和半纤维素分解活性三种：在普通的水泥沤麻池中，注入o - 3 浓度 的“亚麻复合酶”和水，同时加入适量的杀菌剂及表面活性剂( 或渗透剂) ，麻水浴比 为1 ：1 0 ，保温4 04 c ，1 5 2 4 h ，沤麻即告完成。旧液中的酶的活性不减，适量补充已 消耗的酶和水，可循环使用若干次。使用此法所得的亚麻纤维出麻率较普通温水浸渍 法略低。 大麻( 1 ) 大麻化学脱胶的技术需要使用较多的化工原料和大量的热能，且生产 周期长，装备庞大，工艺繁复，特别在原料品质变化较大的情况下，脱胶工艺不易稳 定，脱胶质量不能保证。 利用生物工程进行大麻脱胶将是极有希望的，选择好能使大麻果胶分解的酶菌种 是生物脱胶工程的关键。 ( 2 ) 大麻纤维碱处理根据微观结构分析，大麻纤维的结晶度、取向度高，分 子结构紧密，纤维表面粗糙、有缝隙和孔洞，横向有枝节，无天然卷曲，说明纤维间 摩擦阻力，纤维伸长小，造成了大麻纤维断裂伸长小，弹性差，易起皱，手感粗糙， 加工过程中可纺性能差，织造效率低。中国纺织大学麻类纤维理化性能研究组试验提 销7 第一章黄麻纤维的碱改性和修复性处理 出，大麻纤维在经碱处理后( 浓度1 0 0 - 1 9 0 9 1 ) ，纤维的纵向会发生扭曲和两根或多根 纤维的互相扭转现象，且纤维表面的粗糙物被溶解，变得光滑，表面产生光泽，不同 的碱浓度处理会得到不同的扭曲结果。而纤维的横截面由原来的多边形逐渐向长圆形 和腰圆形转化。这是纤维在碱作用下发生膨胀而改变原来截面形态的结果。这种变化 必然减少了纤维表面的摩擦阻力，增强了纱线的伸长率。同时大麻纤维在适当浓度的 碱的浸渍作用下，纤维发生溶胀，纤维物理结构发生变化，使纤维的取向度、结晶度 下降，纤维变得弯曲，使纤维的柔软度和伸长性得到改善，这无疑为纺纱和织造效率 的提高，创造了有利的条件，是值得研究和探讨的课题。 ( 3 ) 阳离子变性处理阳离子变性的基本原理是使纤维带有阳电荷。阳离子改 性的纤维和常规的同类纤维纺纱交织后，由于不同染色性能，可以达到用匹染获得异 色或图案花纹的效果。 黄麻目前的脱胶技术主要有： ( 1 ) 化学方法 印度加尔各答技术学院最近研究了用化学品有效脱除半纤维素和木质素的方法。 半纤维素的分离脱除过程为渐进式的：先用1 浓度的氢氧化钠溶液在3 0 c 时处理1 小时，然后在3 0 * ( 2 时用1 0 浓度的氢氧化钠溶液煮沸3 0 分钟，接着用2 浓度的醋 酸溶液中和，然后水洗和干燥；木质素的分离脱除过程为：在p h 值为4 5 的情况下， 用o 7 浓度的亚氯酸钠溶液把去脂黄麻纤维煮沸1 0 0 至1 2 0 分钟，然后用2 浓度 的亚硫酸钠溶液在4 0 0 时处理3 0 分钟，接着水洗和干燥。 ( 2 ) 生物方法 国外目前已使用一种新的黄麻软麻工艺乳化剂酵素，来作为软麻新发酵剂。 这种酵素主要利用麦糠作为培养基培养出来的纤维软化酶，品种较多，其中曲霉素具 有稳定的生物化学性质。将酵素按一定比例加入到黄麻中，由酶对麻纤维的纤维素或 半纤维素的作用来完成软麻作用。这种酶具有较高的活力，能渗入到纤维基体中，从 而使束纤维进一步分离并能使附着在熟黄洋麻上的杂质松散脱落，帮助排除麻纤维上 面的杂质和灰尘。在它作用下，麻纤维得到比传统工艺处理更为理想的软化，从而减 少梳理阻力；提高纺纱效率，并可提高纺纱支数。 ( 3 ) 化学生物结合的方法 美国密西西比州立大学曾采用细菌工艺浸解黄麻和细菌与化学品相结合的工 艺浸解黄麻，并对两种方法浸解后的纤维性能作了比较。在3 0 。c 的浸解槽中，黄麻 旃8 贾 第一章黄麻纤维的碱改性和修复性处理 中自然存在着细菌群落，再用化学品7 浓度的氢氧化钠溶液和0 5 浓度的亚硫 酸氢钠溶液将它煮沸，洗涤后再进行梳理。结果表明，经过化学品浸解后，可发现其 束纤维强力、胶含量和弱节长度都减小了。经过细菌浸解的纤维，其胶含量均匀，且 光泽较好。化学品浸解的胶含量仅为7 - 1 2 ，细菌浸解的纤维残余胶合量则达到2 1 2 3 。虽然细菌浸解。纤维的质量有不少长处，但主持实验的专家建议最好还是将细菌 法和化学品法相结合。 与其他纤维的脱胶方法不同的是，黄麻纤维的上述方法还都仅限于实验室，因种 种原因尚未能用于工业化生产。因此，寻找种既方便快捷实用性又强的开发处理黄 麻纤维的方法是非常重要的。为了改善黄麻纤维的物理机械性能，减少非纤维素物质 尤其是木质素在纤维中所占的比例，必须对黄麻纤维进行改性处理。由以上比较可知， 黄麻纤维的机械物理性能与其他麻类纤维差别较大，用其他麻类纤维的处理办法对黄 麻纤维进行处理效果不理想。由表1 3 可以看出，黄麻纤维与粗羊毛纤维的纤维长度、 纤维细度和纤维强度都十分相似，考虑对黄麻纤维进行羊毛化处理。但由于黄麻纤维 在外观卷曲方面与粗羊毛差别极大。因此考虑对黄麻纤维进行改性处理，使其具有羊 毛状的卷曲外观，以提高其柔软性、弹性和可纺性。 表1 3 黄麻纤维与粗羊毛的性能对照表 纤维长度( m m ) 纤维细度纤维强度 名称备注 ( 公支) ( g f t e x ) 黄麻 3 6 01 5 03 0 0 6 0 05 0 工艺纤维 毛3 0 05 03 5 7 6 3 04 5 6 0 粗毛 1 3 黄麻纤维的碱改性处理及其对纤维的影响 所谓碱改性处理又称“羊毛化处理”是指在一定温度条件下，将松弛状态的黄麻 纤维，用一定浓度的苛性钠处理液，浸渍处理。使处理后的黄麻纤维产生卷曲，这种 卷曲赋予纤维以羊毛化的外观。 其反应机理是由于强碱对纤维素晶体结构的渗入，导致内部分子力得以重新安 排。因应力松弛和分子取向而产生的纵向收缩、从纤维素i 向纤维素j i 转变时形态变 辩9 面 第一章黄麻纤维的碱改性和修复性处理 化产生的分子链扭转、以及由于分子链横向密集变化时产生的横向力同时发生，从而 产生了黄麻纤维内部三维空间的卷曲。有关资料表明，经1 0 2 0 碱液浓度，在室温 ( 2 5 c ) 下处理的黄麻纤维：直径将减少2 8 4 7 ，卷曲频率将增加1 3 个c m ，强力将 减少3 0 4 2 ，伸长率将增加1 0 _ 3 2 1 ，杨氏模量降低2 9 7 - 8 6 8 。 卷曲率的提高，不仅赋予了纤维类似羊毛状的卷曲外观，而且有利于提高纤维间 的抱合力，便于成条和提高细纱质量：杨氏模量的下降，表明改性后纤维柔软度的提 高，有利于改善纤维耐磨性，便于与其它纤维混纺。强力的降低对纺纱有着一定的影 响，虽然麻纤维本身强力较高，但若一味追求卷曲而降强过大，则难以满足纺纱工艺 的要求，没有实际使用意义。 由图1 图7 影响曲线可以看出，纤维的卷曲率随温度的升高而降低，随碱液 浓度的增加而提高；纤维的强力随碱液温度的升高而有所增加，随碱液浓度的增加而 降低：而纤维的伸长率则随着碱液的温度和浓度的升高而增大。碱液温度5 。c 时强力 较低，卷曲率较高，但在实际操作时，温度控制难度较大；而达到3 0 。c 时，虽然伸 长率提高较大，强力也较高但卷曲率过低，不能达到羊毛化的效果。当浓度为1 0 - 2 0 、 温度为1 0 2 0 。c 时，纤维的断裂强力、断裂伸长率和卷曲率曲线变化都较为平稳。因 此，综合考虑各方面的因素，选择最佳的羊毛化处理的工艺条件为温度1 5 2 0 。c ，浸 碱浓度1 0 1 5 ，纤维以松弛状态浸渍2 0 分钟。这样既便于操作控制，又可兼顾强力 与卷曲等各项指标的实现，从而达到理想的纤维改性效果。 图1 ：温度对纤维强力影响 第1 0 页 塑二至重壁堑丝盟壁堕堡塑竺量生竺型 图2 ：温度对伸长率的影响 图3 ：温度对卷曲率的影响 图4 ：浓度对强力的影响 第1 1 页 第一章嚣麻纤维的碱改性和修复性处理 图5 ：浓度对伸长率的影响 图6 ：浓度对卷曲率的影响 圈7 ：浓度对杨氏模量影响 第12 页 第章黄麻纤维的碱改性和修复性处理 1 4 羊毛化黄麻纤维的修复性处理及对助剂的筛选 经过羊毛化处理之后的黄麻纤维，虽然去除了部分木质素、半纤维素和果胶质， 也同时去除了有用的蜡质使得纤维缺乏身骨，手感粗糙干涩。因此，必须对其进行 柔软处理，使经过强碱损伤的纤维得以良好的修复和改善，从而增加其滑软性和弹性， 克服手感粗糙、弹性差的缺点，达到既柔软又滑爽的手感，而欲达到此目的，助剂的 方法是最为简捷和有效的。为了能更方便、更直观地对比测试柔软剂对黄麻纤维的影 响情况，以下三种用黄麻布( 规格为：2 0 0 r e x 2 0 0 r e x6 4 5 1 ) 进行的对比试验， 有助于确定柔软剂的选择。 1 、模糊聚类分析 考虑到黄麻特有的物理化学性质以及经羊毛化处理后的纤维变化情况，我们选择 了3 种柔软剂进行试验( 见表1 4 ) ，并对其手感、抗弯刚度、弹性回复率等指标进行 了模糊聚类分析，并据此做出综合评定。取不同处理方式的黄麻织物8 块，试样编号 情况如表1 4 所示： 表1 4 试验方案 编号试剂用量( m 1 ) l #a2 0 2 #a1 5 3 #a1 0 4 #b2 0 5 辑b1 5 6 #b1 0 7 #c2 0 8 #c1 5 其中a ：f 3 0 0 a 弱阳离子型氨基硅酮微乳液 b ：e l美国进口改性氨基硅微乳柔软剂 c ：q 一2 8 1 8 某国外公司氨基硅酮柔软剂 第13 贞 第一常黄麻纤维的碱改性和修复性处理 面对若干影响因素，就柔软感、身骨感、滑糯感、丰满感四个指标，邀请专家 1 2 人，背靠背对所供试样四个指标打分。采用5 分制评分，最高为5 分，最低为1 分。具体评分标准如表1 5 所列。 表1 5 评分标准 柔软感身骨感滑糯感丰满感 等级评分等级评分等级评分等级评分 优 5优5优5优5 良 4 良 4 良 4 良 4 一般 3一般3般3一般3 较差 l较差1较差1较差l 对8 个试样的评分进行统计，每块试样各指标的得分值统计计算结果见表1 6 ： 表1 6 评分结果 序号 l2345678 柔软感 54145143 身骨感 542b5143 滑糯感 45344454 丰满感 35l5333l 对数据进行模糊聚类分析，规定九o g l 时，黄麻织物的柔软感、身骨感、滑 糯感、丰满感均很好； o 8 4 时，黄麻织物的柔软感、身骨感、滑糯感、丰满感 四因素均在良好水平以上；凡 0 9 l 时，有分类为 l245 3 6 ) 7 ) ( 8 ) 。说明1 2 名评定员认为序号 为l 、2 、4 、5 的4 种黄麻织物的柔软感、身骨感、滑糯感、丰满感四个因素水平都 很好。取九0 8 4 时，有分类为姐2457 ) 3 ) 6 ) f 8 ) 。说明评定员认为序号为l 、 2 、4 、5 、7 的5 种黄麻织物的柔软感、身骨感、滑糯感、丰满感四个因素水平均在 良好以上，而序号为3 、6 、8 的3 种黄麻织物的上述四因素水平均在良好以下。 由模糊聚类分析结果来看，凡是采用助剂a 、b 用量达到1 5 以上的黄麻织物四 第1 4 页 第一章黄麻纤维的碱改性和修复性处理 因素水平均在良好以上。如序号1 、4 试样，助剂用量为2 0 ；序号2 、5 试样，助 剂用量为1 5 。而序号3 、6 品种助剂用量为1 0 ，虽然价较为低廉，但对质地、手 感的评价皆较低。虽然序号7 的试样在 t 0 8 4 的范畴内，但相对而言其滑糯感和 丰满感评价值低、序号8 的试样助剂用量虽然也是1 5 ，但四项指标评价皆低，说明 由于助剂c 对于纤维的修复其作用不大，不适合选用。 2 、秩位法手感评定 采用秩位法进行织物手感的评定，可从另一个侧面说明助剂的使用是否得当。秩 位法手感评定即由手感评定小组成员分别按各自的判断对手感排定优劣秩位。将处理 织物分成1 1 0 等，总秩位数越小，手感越好。评定结果如表1 7 。 表1 7 秩位法手感评定结果 试样 炉、 123 4 56789l o 定员 a235 d 55561 07 b236 453 661 06 c355534441 08 d544356541 07 e435245471 05 总秩位1 51 8 2 51 82 22 32 42 75 03 3 注：试样9 # ：黄麻原坯布 试样1 0 # ：经羊毛化处理的漂白布( 未做任何后处理) 由此可知主观评定手感优劣顺序依次为： l 群一2 存一4 拌一5 # 一6 # 一硝一3 拌一8 f 1 0 撑一9 存。 3 、测试法评定织物风格 织物的刚柔性通常用抗弯长度来表示，抗弯长度越小，织物越柔软。织物的回能 则表示了织物的弹性回复能力和抗折皱能力。 第一章黄麻纤维的碱改性和修复性处理 表1 8测试结果 试样1 存2 牟3 存4 群5 群 急弹( j )1 4 0 41 4 1 61 2 0 31 4 1 11 2 2 8 缓弹( j )1 8 6 41 8 5 21 5 9 61 8 6 31 6 7 8 抗弯( e m l 3 02 7 53 1 53 02 6 试样 6 存7 拌8 鼻9 #l o 社 急弹( j ) 1 2 3 91 2 5 51 2 2 - 31 0 1 81 1 9 1 缓弹( j ) 1 6 2 o1 6 8 _ 31 5 9 11 1 9 31 6 2 5 抗弯( c r n ) 2 3 7 53 0 52 8 7 56 3 7 53 3 2 5 注：抗弯指抗弯长度 由上表可以看出，缓弹性回能排序前三位为：l # ，甜，2 ；抗弯长度指标排序 前三位为6 ，5 ，2 择。 从模糊聚类分析、手感分析、回能和抗弯长度四种方法的测试评定结果可以看 出，经过碱改性处理的黄麻织物，即使未经过柔软处理，其弹性和柔软度也得到了大 幅度的提高，但手感粗糙、缺乏身骨。而试样5 社、7 群和8 拌无论是滑爽感、身骨感、 柔软度还是弹性回能，都较为突出，可见a 、b 两种柔软剂都可用于对黄麻纤维的柔 软处理。但从价格成本考虑，以采用2 0 鲋的f 3 0 0 a 柔软剂( a ) 为最佳。 通过以上分析说明：仅经过单一的羊毛化处理的黄麻纤维既糙且脆，并不具 备纺纱条件。采用氨基硅微乳进行修复性整理后，才可称为完全的改性处理。这是由 于f - 3 0 0 a