（纺织材料与纺织品设计专业论文）黄红麻纤维拉伸细化的可行性研究.pdf

摘要 黄红麻纤维拉伸细化的可行性研究 摘要 我国有着丰富的黄红麻资源，是继印度和孟加拉国之后世界黄 红麻及其制品的第三大生产国。黄麻和红麻具有生态可持续性、吸 湿舒适性和资源丰富等优点，但其粗、短、硬的性状，又使人们只 将其作为低档服用面料和包装用材。黄红麻工艺纤维的粗细，直接 影响着其价格和纺用价值，纤维性状的改善与升级利用是黄红麻研 究的主要问题，要想用价格低廉的黄红麻代替亚麻产品，必须对黄 红麻纤维进行大程度的细化。 通过相关文献查阅，人们对于黄红麻单纤维及工艺纤维的形态 结构的了解还很不够，仍然较多的停留在原有的认识上，并在反复 的引用，而较少进行涉及微细形态与特征的表征。本课题以升级利 用黄红麻纤维为最终目的，首先利用计算机图像采集系统，对黄红 麻单纤维进行表征，其次对红麻分别去除半纤维素和木质素处理后 的工艺纤维进行拉伸试验，通过拉伸试验结果推测黄红麻纤维中半 纤维素和木质素对黄红麻纤维的结构作用机理和在纤维中的存在位 置。然后通过药品和揉搓试验，证实了黄红麻纤维能够通过揉搓的 方法进行细化，最后讨论了黄红麻纤维拉伸细化的可行性和具体方 法。具体内容如下： 1 、首先用化学方法把黄、红麻单纤维从工艺纤维中分离出 来，应用计算机图像采集系统，对黄、红麻单细胞纤维的形态作了 观察；描述了单细胞躯干上的中腔、节点、单细胞直径及长度特 东华大学硕：l = 学位论文摘要 征，并通过对截面的观察和截面细胞个数的统计，计算出了胞间层 的体积含量，推测了单细胞在工艺纤维中的粘结方式。 2 、通过分别测试湿态、经过逐步脱去半纤维素而保留木质 素、和逐步脱除木质素和保留半纤维素的黄、红麻纤维的拉伸性 能，用短纤维复合材料的力学性能来解释胞间质对工艺纤维力学性 能的影响，根据黄、红麻实验结果推测半纤维素和木质素在工艺纤 维中的位置。结果表明少量去除半纤维素和木质素都能改善黄红麻 纤维的拉伸性能。进一步的去除半纤维素，黄红麻纤维的拉伸参数 先大幅度增加后下降，进一步的去除木质素，拉伸性能急剧恶化。 根据实验结果提出黄红麻细胞间质中半纤维素贴近单细胞纤维木质 素在半纤维素外层，而单细胞纤维中微原纤之间的成分多为半纤维 素，也有少量的木质素沉淀在原纤维之间。 3 、在实验的基础上讨论了黄红麻纤维通过化学处理加上揉搓 的方法进行细化的方法，通过化学处理可以破坏细胞角隅的粘结， 通过力学实验可以破坏胞间层的粘结。如果采取适当的力学破化方 式，使细化过程中纤维的重量损失降低，黄红麻纤维的轴向劈裂细 化是可以达到的。 4 、提出黄红麻拉伸细化的设想。考虑到黄红麻工艺纤维特殊 的纤维构造，细胞间质本身含量也较少，提出比较合理的处理方 法：对部分脱胶的工艺纤维中的细胞间成分溶解和氢键解体，用化 学方法把木质素的大分子变成更容易处理的小分子溶解掉，然后用 适当的药剂渗透到细胞中间代替木质素成为胞间成分之一，形成胞 间质的易变形，然后用拉伸的方法使单细胞纤维发生滑移，通过拉 伸工艺纤维减少工艺纤维单位截面内黄麻单细胞纤维的根数，使作 为粘合成分的胶质在黄麻纤维的径向均匀分布，保证纤维的连续 东华大学硕上学位论文 摘要 性，最后使单细胞纤维固定在新的位置，从而达到工艺纤维的拉伸 细化的拉伸目的。经过讨论得到黄红麻工艺纤维拉伸细化在理论上 是可行的。 关键词：黄麻，红麻，细化，形态结构，细胞间质，木质素， 半纤维素 东华大学硕j ：学位论文 a b s t r a c t t h ef e a s i b i l i t yo fs l e n d e r i z i n gj u t ea n d k e n a ff e b e rb ys t r e t c h i n g a b s t r a c t c h i n ah a sah u g er e s o u r c eo fj u t ea n dk e n a fa n di ti st h et h i r d b i g g e s tp r o d u c t i o nc o u n t r ya f t e ri n d i a na n db e n g a l 。j u t ea n dk e n a f f i b e r h a v et h ea d v a n t a g e so fe c o - f r i e n d l i n e s s 、m o d e r a t em o i s t u r er e g a i na n d a g r o r e n e wa b i l i t y ，b u tt h e y a l s oh a v et h es l o r t a g e si nc o a r s e n e s s 、 b r i t t l e n e s sa n dl o we x t e n s i b i l i t y a sar e s u l t ，t h e ya r eo n l yu s e di nl o w l e v e rc l o t h i n gf a b r i ca n dp a c k i n gm a t e r i a l s t h em a i np r o b l e m so f j u t e a n dk e n a ff i b e rr e s e a r c hl i ei nt h eu p g r a d i n ga n dt h em o d if i c a t i o no f f i b e r t h ef i n e n e s so fj u t ea n dk e n a ff i b e rw i l ld e c i d et h e i rp r i c ea n d t e x t i l em a n u f a c t u r i n gv a l u ed i r e c t l y i nc a s eo fr e p l a c es o m ef l a xf m e r p r o d u c t sw i t hj u t ea n dk e n a am u c hh i g h e rd e g r e eo f t h es l e n d e r i z i n go f k e n a fa n dju t ei sn e e d e d i nt h ef o r m e rl i t e r a t u r ea b o u tj u t ea n dk e n a f , p e o p l e sk n o w l e d g e a b o u tt h em o r p h o l o g yo fs i n g l ef i b e ra n dt e c h n i c a lf i b e ri sr a t h e rl i m i t e d a n dd e s c r i p t i o no ft h em i c r o s t r u c t u r ea n dc h a r a c t e r i s t i ci ss c a r c e t h i s p a p e rf o c u so nt h em o r p h o l o g ya n dc h a r a c t e r i s t i c so f j u t ea n d k e n a ff i b e r ， s t u d yt h el o c a t i o no ft h en o n c e l l u l o s ec o n t e n ta n dt h e i rf u n c t i o n a l t h e o r yi nf i b e rs t r e t c h i n g ，a n dd i s c u s s e dt h ef e a s i b i l i t yo f t h es l e n d e r i z i n g o f j u t ea n dk e n a ff i b e r d e t a i ls t u d i e sa r ea sf o l l o w s ： 1 、t h es i n g l ec e l l so fj u t ea n dk e n a fw e r eo b t a i n e db yc h e m i c a l d i s s o l v i n gm e t h o d ac o m p u t e ri m a g ec o l l e c t i n gs y s t e mw a sa p p l i e dt o c o l l e c tt h e m o r p h o l o g y o fj u t ea n dk e n a fs i n g l ec e l l s ，a n dt h e n ， o b s e r v a t i o n sa n de s t i m a t i o nw e r em a d et ot h el u m e n s ，t h ek n o t st h e l e n g t ha n dd i a m e t e ro ft h es i n g l ef i b e r s t h ev o l u m ef r a c t i o n so ft h e i v 东华人学顾l ：学位论文 a b s t r a c t i n t e r - c e l l c o m p o n e n t sh a sb e e nc a l c u l a t e da n dt h ea r r a n g e m e n ta n d a d h e s i o no ft h e s i n g l ec e l l s i nt h et e c h n i c a lf i b e r sh a v e b e e na l s o d e s c r i b e da c c o r d i n gt ot h ef e a t u r eo ft h ec r o s ss e c t i o n 2 、t h ee f f e c t so ft h es e p a r a t er e m o v a lo fh e m i c e l l u l o s e sa n d l i g n i no nt h et e n s i o np r o p e r t i e so fk e n a ff i b e rh a v eb e e ns t u d i e d t h e r e s u l t ss h o wt h a tal i t t l er e m o v a lo fe i t h e rc o n t e n tb r i n g sa b o u tt h e m o d i f i c a t i o no ft h et e n s i o n p r o p e r t i e s a f u r t h e rr e m o v a lo f h e m i c e l l u l o s e sf i r s t l y l a r g e nt h et e n s i o np a r a m e t e r sp r o g r e s s i v e l yt h e n l e s s e nt h e m ，h o w e v e r ，af u r t h e rr e m o v a lo fl i g n i nd e t e r i o r a t e st h et e n s i o n p r o p e r t i e s a c c o r d i n gt ot h er e s u l tw ep u tf o r w a r dt h a tb o t ht h et w o c o n t e n t sa r el o c a t e di nt h ei n t e r - c e l l u l a rr e g i o ni nw h i c hh e m i c e l l u l o s e s l i e sc l o s e rt ot h ec e l l sa n dl i g n i nl i e si nt h eo u t s i d el a y e r ，b e s i d e st h a tt h e c o n t e n ti nt h ei n t e r f i b r i lr e g i o n si sm a i n l yh e m i c e l l u l o s e sa n dw i t hl i t t l e l i g n i nd e p o s i t i o n 3 、e x p e r i m e n t so ns l e n d e r i z i n gju t ef i b e rt h o u g ht w i s t i n gh a sb e e n d o n e c o n g l u t i n a t i o nb e t w e e nt h ec e l l s a tt h ec e l lc o m e rc o u l db e d a m a g e db yc h e m i c a la c t i o n ，a n dc o n g l u t i n a t i o na tt h em i d d l el a m e l l a ( i n t e r - c e l l u l a rz o n e ) c o u l db ed a m a g e db yt w i s t i n g i fw ea d o p tab e t t e r m e c h a n i ca c t i o no nt h et e c h n i c a lf i b e rw h i c hc o u l dr e s u l ti nal o w e r w e i g h tl o s st h a nt w i s t i n g ，t h es l e n d e r i z i n go fj u t ea n dk e n a ff i b e rb y c r a c k i n gt h o u g ht h ef i b e ra x i sc o u l db ea c h i e v e d 4 、 e n l i g h t e n e db yt h es l e n d e r i z i n go fw o o lf i b e rt h r o u g h s t r e t c h i n g ，s l e n d e r i z i n gj u t ea n dk e n a f f i b e rb ys t r e t c h i n gi sp r o p o s e d a s t h ei n t e rc e l lc o n t e n to fb o t hf i b e ri sl i t t l ea n dl i g n i nc a nh a r d l yb e d i s s o l v e dw i t h o u tt h em o l e c u l a rc h a i nb e i n gd e s t r o y e dt h er e a s o n a b l e m e t h o dc o u l db e ：f i r s tr e m o v et h e l i g n i ne x i s t i n g b e t w e e nt h e c e l l s ，s e c o n dr e s o l v et h eh e m i c e l l u l o s e sb e t w e e nt h ec e l l s ，t h e na d da c e r t a i nk i n do fg e l a t i n o u sc h e m i c a lt o p e n e t r a t e t ot h ei n t e rc e l l v 东华人学硕上学位论文a b s 删c t r e g i o n ，t h e nm a k et h es i n g l ec e l l ss l i pa l o n gt h el o n g i t u d i n a ld i r e c t i o n b ys t r e t c h i n ga n dt h ei n t e rc e l lc o n t e n td i s t r i b u t e de v e n l y ，a tl a s tf i xt h e s i n g l ec e l lf i b e ri nt h e i rn e wp l a c ea n dt h eas m a l l e rf i n e n e s sc o u l db e a c h i e v e d a f t e ra l lt h ee x p e r i m e n t sa n dd e d u c i n gac o n c l u s i o ni sm a d e t h a tt h em e t h o do fs l e n d e r i z i n go f j u t ea n dk e n a ft h r o u g hs t r e t c h i n gi s f e a s i b l e c h e nq i o n g h u a ( t e x t i l em a t e r i a la n d d e s i g nd e p a r t m e n t ) s u p e r v i s e db yp r o f e s s o ry uw e i d o n g k e y w o r d s ：j u t e ，k e n a f , s l e n d e r i z i n g ，m o r p h o l o g i c a ls t r u c t r u c t u r e ， c e l lm e n t r a m c o m p l e x ，l i g n i n ，h e m i c e l l u l o s e s v i 附件一： 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是 本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和 引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及 成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：陌前、箐 日期：2 0 喀年仁月f ? 日 附件二： 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借 阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密阢在- l 年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密口。 学位论文作者签名：际薄咩 日期：加s 年2 月7 日 指导教师签名：三歹孤 醐伽钆媚夕日 东华火学硕l 学位论文 第一章引言 1 1 资源与发展 第一章引言 黄麻红麻是世界主要纤维作物与经济作物，其纤维在世界天然纤维组成中 占有相当重要的地位，产量仅次于棉，是纺织工业不可缺少的重要原料。目 前，在亚洲、非洲、拉丁美洲，以及美国和南非等发达国家都有一定的生产面 积，但种植面积和产量主要集中地是东南亚国家，其面积已占世界总面积的 9 0 ，产量占世界总产量的9 5 以上。参与黄红麻红麻及其同类纤维原麻和产品 贸易的国有1 7 个之多，涉及世界五大洲还有欧洲共同体口1 。我国有着丰富的黄 红麻资源，是继印度和孟加拉国之后世界黄红麻及其制品的第三大生产国口1 。 我国黄红麻的地区主要分布在长江流域和华南地区，如浙江、江苏、安徽、湖 南、湖北、福建、广东、四川和台湾等地。红麻的产区以广西、安徽、河南、 山东、浙江、湖北、广东等地为主h 1 。 就黄、红麻生产发展而言，7 0 年代至8 0 年代中期，世界主要黄红麻生产 国的黄、红麻种植面积与产量是比较稳定的，仅在1 9 8 5 8 6 年度表现出急剧增 长。但从1 9 8 6 年起世界黄、红麻生产便一直处于萧条期，种植面积和产量逐 年下降，目前纤维总产降到了3 0 0 万吨以下，1 9 9 5 9 6 年已不足2 7 0 万吨。在 我国黄、红麻生产面积进入9 0 年代已低于3 0 万公顷，以红麻种植为主，黄麻 种植面积已不足红麻生产面积的5 各主产国黄、红麻生产总的趋势是不断减 少5 1 。 中国麻类作物纺织具有悠久的历史，麻纺织机器加工也具有8 0 多年的历 史，主要经过5 0 多年的建设与发展，已经具有了完整的生产体系和相当的规 模。2 0 世纪8 0 年我国黄红麻纺织行业迅速膨胀，曾经在发展高峰时期，黄红麻 纺织拥有7 0 万枚纺锭，麻袋织机4 6 4 2 台，具有1 5 亿条的麻袋生产能力，8 0 年代 中期，黄红麻纺织行业不顾市场需求的容量，盲目扩展，9 0 年代由于粮食购销 政策调整，粮食储运方式改变，出口大幅度下降和大量使用塑料编织包装替代 品的冲击等影响，黄红麻制品市场需求逐年大幅下降1 。以下是来自中国国家 统计局，和中国纺织协会的关于黄红麻的2 0 0 0 年以来的统计数据盯。与苎麻纺 东华人学硕上学位论文 第一章引言 虽然黄红麻纺织品作为生态环保型产品，在家用纺织品、产业用纺织品等 领域以及综合利用方面都具有良好的市场前景，但由于黄红麻纺织业原有产品 的技术含量低，技术装备落后，下一步的发展将面临技术改造、调整产品结构 等艰巨任务。 1 2 黄红麻纤维的已有研究 1 2 1 我国黄红麻的起源和种属的基本资料 我国是黄麻的起源地之一，栽培历史悠久，品种资源丰富。古代黄麻又称 绿麻，络麻( 此名今浙江麻区仍沿用) 有关黄麻的文字记载已有千年的历史。 早在北宋的图经本草( 公元1 0 6 年) 中就有黄麻形态特征的简要描述，黄 麻属椴树科( t ili a c e a e ) ，黄麻属( c o r c h o r u s ) 的一年生草本植物，这个属大约 有4 0 所个种，分布于我国具有广泛工业意义的，主要有圆果种黄麻( c o r c h o r u s 东华太学j 。 位论立第一章引言 c a p s u l a r isl _ ) ，和长果种黄麻( c o r c h o r u so l i t o r i u sl ) “1 。长果种的纤维 细而长，品质比较优良，可纺立数较高，但是不耐湿。圆果种粗些，强 力，柔软度相差不大，产量较高。 在第一次世界大战期间和战后的段时间里， 度出现黄麻短缺的现象， 为了弥补黄麻供应的不足，人们在对类似于黄麻的纤维的生产表现了极大的兴 趣，这种兴趣的结果，导致了一系列的黄麻替换纤维的产生特别是从木槿属 植物上得到的纤维。红麻1 9 世纪初引入我国，通过选育及陆续引种，品种资 源亦有增加。红麻又称槿麻，起源于非洲或东南亚在非洲各地普遍有野生红 麻，亚洲也发现有野生红麻，也叫洋麻。红麻属锦葵科( m a l v a c e a e ) 木槿属 ( h i b is u s ) 的一年生草本植物，这个属有2 0 0 多种，其中作纤维作物栽培的有 红麻( i i b i s u isc a n n a b i n u s ) 和玫瑰麻( h i b is u i ss a b d a r i t f a ) ”1 。 122 黄红麻纤维的微观形态和力学性能 从形态学上看，黄红麻工艺纤维是有很多的单细胞组成，这些单细胞在侧 面上由果胶等胞间物质连接起来再在纵向也由胞间物质串联起来的工艺纤 维，单细胞纤维之间互相连接形成网状结构，纤维横向和纵向由5 ，- 3 0 个单细 胞纤维组成，见图11 为黄麻纤维，图i2 为红麻纤维。 商盏型茎兰茎耋菩磊番萄簖：曼；0 i 稿幽磊磊磊蔷裔霉薯茹蔷 ，。j ，i 赛离赢瓣雪掣凌蠢： 弋，麓 纤维搬撼i 射x 5 0 0o 豢， 。“? 0 圜11 已有文献中黄廓纤维的纵向与截面图“。 图卜1 中的结果来源于1 9 7 5 年t h et e x t i l ei n s t i t u t e 的结果。黄麻纤维单 纤是细跃筒状两端渐粗，顶端偶成钝角彤。单纤长度为2 - - 5 m m ，宽度为 1 5 2 5 m 。单纤维有明显的节，黄麻单纤维的中腔随在长度方向e 是不断变 东华大学砸十学位论立第一荤目i * 化的。黄麻束纤维以环形网状分布在黄麻茎的长度方向，平行排列的纤维束之 间有柔膜组织间隔，脱胶后柔膜组织全部被破坏，粘台纤维的中间层尚未完全 分解，从而形成黄麻工艺纤维如图卜l ( b ) 。观察工艺纤维横截，可以发现每 个纤维束含有6 到2 0 个甚至有时5 0 个的单纤维细胞，这些细胞呈多边形有中 腔如图3 ，中腔大小不一，中腔较大的细胞，单纤维胞避相对较薄。 滋粉 红麻纤维的纤维形态和化学成分与黄麻纤维大致相似，红麻纤维的单纤维 长度为2 6 m m ，细胞宽度为1 8 2 7p 红麻单纤维比黄麻较大一些。红麻束纤 维的截面形态如图1 2 ，红麻单纤维横截面的形状有多角形和圆形，细胞大 小不一，中腔较大。 123 黄红麻中的原纤维取向 有关黄麻纤维的微细结构研究较多，1 9 4 2 年h o c k 用个偏光显微镜研究 了主要的几种麻类纤维，提出黄红麻纤维单细胞纤维的原纤最外层是z 向扭 转，但是主体的部分的取向仍然和纤维的轴向平行( 圈13 ) “：1 9 4 9 年s e n 和d e 在研究黄麻纤维的物理性质提出黄麻纤维的初牛层细胞壁原纤呈z 形的 扭转，包裹着具有高取向的次生崖胞壁”“，与h o c k 的结论一致1 9 8 5 年 m u k h o p a d h y a y 用弱碱和弱酸处理黄红麻纤维，观察到黄红麻纤维的不同层次的 蘧圈心静缪 * 学顾h 学位诧i 微原纤排列，在初生层，黄麻工艺纤维的仞生层原纤都是变叉排列( 图卜4 ) 次生层上的原纤基本上和纤维轴平行，次生层的外层有部分螺旋取向的原纤 ( 罔l _ 5 ) 。 尉卜3 斟i 4 固卜5 目卜3 5 黄红麻纤维的原纤取向 124 黄红麻纤维的力学性质 黄红麻纤维的物理化学性能与黄红麻品种，产地，气候土壤情况，麻株成 熟度，纤维在麻株上的分布和黄红麻的沤麻方法等有关。黄麻长栗种的本色为 乳黄色或淡金色，圃果种为乳白色或淡乳黄色，红麻为洁白色或银白色。脱胶 偏熟的麻纤维，光泽一般较黯淡，脱胶时水质混杂，可使麻纤维变成深浅不同 的黄、椋、灰、褐等颜色。 表卜4 黄红麻f 艺纤维物理性能 黄红麻束纤维的强力不是一个绝对的数值，很大程度上依赖于断裂点间长 度，断裂时间，测量方法，以及仪器的测试方法。表1 4 黄红麻工艺纤维物 东华人学硕l 学位论文第一章引言 理性能n 朝中给出的黄红麻断裂比强度和断裂伸长，因为纤维粗细的不同，是在 隔距为6 m m 、等加载荷、断裂时间1 0 秒的工艺束纤维测量结果。事实上黄麻纤 维强度离散极大，而单纤维分离困难，长度又短，强度的测量结果受到质疑。 1 2 5 黄红麻纤维的化学成分 黄红麻属于纤维素纤维，其主要成分为纤维素，但与棉纤维的不同在于黄 红麻纤维含有较多的木质素和半纤维素成分，很显然这两种成分是纤维细胞与 细胞间质的构成成分。黄红麻工艺纤维化学成分分析表见表卜5n 阳。 表卜5 黄红麻工艺纤维化学成分分析表( ) 1 2 6 黄红麻纤维的一般改性 ( 1 ) 黄红麻纤维的碱处理 用苛性钠处理黄红麻会使黄红麻产生卷曲，纤维由于细胞壁变得蓬松，纤 维弯曲疲劳性能次数增加，可以提高黄红麻纤维的伸长性能。早在1 9 5 4 年 m c m i l l a n 发现用1 8 ( w w ) 的苛性钠处理黄红麻会产生卷睦，指出黄红麻上主 要的卷曲在处理时间在5 n l o 分钟的时后会产生n ”。1 9 8 0 年m a z u m d a r 研究了黄 红麻的纤维卷曲认为由于细胞壁的膨胀和同时纤维在长度上发生的收缩导致黄 红麻卷曲的形成n 引。1 9 8 2 年g u p t a 用全麻纱和黄红麻丙纶混纺纱，都用1 8 9 6 ( w w ) 的氢氧化钠溶液在室温下处理。经过化学变形，两种纱线的空气率提 高，断裂伸长提高n 9 1 。 1 9 8 1 年m u k h e r j e ea c 用液氨对黄红麻纤维进行丝光，用液氨对黄红麻 纱线和黄红麻织物进行处理，大大的增加了断裂伸长，黄红麻纱线的强力增 强。液氨处理也增加了黄红麻织物的断裂伸长，这个使纤维的毛丛效果增强， 在防火材料的预处理中使用液氨整理使防火性能大大提高心训。 东华人学顾】：学位论文第一章引言 ( 2 ) 黄红麻纤维的磺化处理 用亚硫酸钠在中性溶液中以1 6 5 摄氏度处理黄红麻使木质素磺化减少黄红 麻纤维的硬度和粗糙度，起到柔软和细化的作用，用亚硫酸盐溶液和碳酸钠在 中性的条件下处理黄红麻会使纤维具有新的性质，例如手感变柔软，织物的亮 度增加，更好的纤维纹理和最小的强力损失心。磺化处理的黄红麻纤维用于纺 纱，可以纺出质量较好的细支纱，用于各种纺织品的制作心引。 ( 3 ) 黄红麻纤维的接枝 1 9 9 6 年r a h m a nm a 研究了烷基取代对伸长百分比，束纤维强力和黄红麻 纤维的吸湿性能的影响。部分醚化的黄红麻纤维在束纤维强力上基本不变，但 是伸长率大大增加了 2 3 1 。用部分醚化控制下的丁基和十二烷取代的黄红麻纤维 的黄红麻纤维生产细的黄红麻纱。制造方法包括用i c i 的l i s s a p o l 对酒精的比 为4 ：1 进行喷雾，真空干燥，丁基和十二烷取代的黄红麻纤维比普通的黄红麻 性能好得多，因为单纤维之间的黏附力的增加，碱膨化效果改变了结晶状态增 加了无定形区数量，强力和伸长性能增加了，柔软性和耐久性也增加乜劓。 ( 4 ) 黄红麻纤维的酶处理 酶或生物催化剂在医疗界，食品加工，洗涤剂制造，纺织加工等领域，已 经使用了7 5 年以上。因为酶是天然蛋白质具有生物可降解性，效果可以很好 的取代一些化学药剂，经过酶处理的残留物只出现在初生层，没有可以刺激皮 肤的化学残留物。人们逐渐加强的生态环境意识，促进了酶的广泛使用让引。 1 9 9 3 年k u n d ua b 用包含纤维素酶和木聚糖酶的多聚糖降解酶混合物， 对黄红麻进行预处理过，在预处理过程中加入的非离子表面活性剂或螯合剂进 一步提高了光洁度。预处理减少了漂白时需要的过氧化氢的量，而且大大软化 了黄红麻瞳引。用纤维素酶和木聚糖酶的混合物预处理过的黄红麻增加了1 2 的 纤维孔隙率，纤维变得更加的具有弹性。扫描电镜表明预处理和漂白过的黄 红麻纤维在条干和细度上都有改善。多聚糖降解酶起的作用是辅助的，纤维素 酶有利于纤维膨化和柔软，木聚糖酶有利于漂白如7 1 。 ( 5 ) 低级黄红麻纤维的升级和细化 1 9 8 0 年g h o s h 开始了用酶软化和升级黄麻纤维的研究，第一个目标是提高低 级黄麻的使用档次。当黄麻短缺时厂家为了保证生产，需要用到低级黄麻，需 要将低级黄麻软化和升级处理，印度黄麻工业研究学会提出了酶化的方法。挑 东华人学硕十：学位论文第一章引言 选一些真菌酶在能控制其反映的情况下，作用于熟麻，由于酶的高活性，酶快 速进入纤维基体，把纤维分离得更细并使纤维主干上的斑点和节松动。因此， 酶处理反应减少了单根纤维的自然粗糙度帮助去掉附着得污物和麻皮等，提高 了纤维的纺纱性能和光洁度，把这些升级纤维大量用于纺织高级别的织物，不 影响纱线的生产和质量。用酶处理过的黄麻在加工时，从纺制麻袋的经纱到纺 制整齐光洁的黄麻平布，加工档次至少上升两个等级。除了红麻其它低等级的 纤维也可以用这种处理方法来达到柔软和清洁的目的，中等纤维t d 4 可以提高 2 5 ，生产黄麻平布可用其代替高等级的纤维( t d 2 和t d 3 ) ，这个加工方法 可以每公吨节约2 7 5 。 1 9 8 3 年g h o s h 把目标转向提高黄麻的根部纤维在纺织加工中的使用。为了保 证黄麻和红麻纤维根部的充分软化，对第一次的方法做了改进，特别的真菌酶 在天然微生物作用的同时产生的水解反应，是麻茎根部深度的软化原因。细胞 外的水解酶易于产生较强的作用，不论环境中的生物怎样改变，都可以把麻茎 软化到理想程度。早期的工作中，同样的酶系统用于软化和升级低级黄麻的躯 干部分，比起根部的软化容易得多，在用于麻根时，酶引发了包在纤维外面的 半纤维素一果胶胶质的水解降解，胶质通过水解产生的酶软化反应，被同时发 生的天然细菌加强，因此从茎部得到的经过生物酶工序的黄麻纤维更清洁，在 梳理时能分裂成更细的纤维，得到正常黄麻的颜色和强力，从麻根获得更好更 干净的纤维的数量增多，含有根部纤维的麻包的加工也得到改善。试验证明在 麻堆中使用酶软化的根部能使利润翻一翻，而且利于2 h i 特别是在纺纱阶段， 除了低级的白麻( w 5 ) 所有的经过处理的黄麻根部纤维都可以不用去掉，大量 用于纺织黄麻平纹布和麻袋经纱。当对所有的麻包使用根部处理的方法，特别 是低级白麻，用于纺织麻袋纬纱的麻包的纺纱性能大大提高。估计从这个酶加 工处理包括改善得纺纱加工过程中节约的净余费用每公吨节约2 7 5 5 5 0 2 9 1 。 2 0 0 0 年d u t t a 和g h o s h 在原来的基础上又有新的突破，他们把中等品的纤 维通过酶处理提高到上等纤维的纺纱水平。半上等品t d 3 黄麻经过酶柔软处理 可以将纺纱性能提高至i j t d 2 的水平，t d 2 纤维是在高速精纺机上生产细支黄麻纱 的一种黄麻原料，因为它价格昂贵，还未能被大量使用，用酶处理过t d 3 用于 大量生产的纺织等级的黄麻纱的代用品，将大大推进黄麻的产品多样化。通过 东华大学顾l ：学位论文第一章引言 水解分布在黄麻纤维外层的胶质基质而达到黄麻纤维的酶软化，尽管纤维素酶 对黄麻有柔软和改善作用，主要的软化作用是通过半纤维素酶的作用达到的。 半纤维素酶降解了与木质素一起结合存在于初生细胞层的半纤维素，这种胶状 的半纤维素被部分降解后，纤维的柔韧性变好，纤维细度可以提高2 5 ，标志 粗糙度的纤维的体积比容和体积扭转刚度降低，尽管处理过的纤维强度没有变 化，纱线强力增高。t d 3 纤维的酶法软化，使印度达到的在转速为8 0 0 0 r m i n 的 精纺环锭纺机上生产高质量的1 3 8 t e x 的全黄麻纱和7 0 r e x 的黄麻混纺纱的工程 变得有意义啪。 1 3 黄红麻纤维的应用 黄红麻纤维有作为土工布的潜力，黄红麻土工布分为两类一类是：生物工 程学使用的可以迅速生物降解的农业土工布，一种是改性的具有疏水性和不同 生物降解能力的黄红麻土工布口嵋此外，黄红麻还可以作为造纸原料和复合材料 的增强纤维。作为复合材料的增强纤维可以改善复合材料性能，使复合材料具 有生物可降解性羽。 上世纪英国、德国、印度等国就开始了黄红麻非织造布的研究，黄红麻非 织造布除了其生物可降解性外，还具有良好的各向同性、高硬度、高表面摩擦 性能、高吸湿性能、高吸油性能和低成本，但整体机械性能相对较差。 黄红麻纤维现有在纺织品上较为传统的用途是包装袋、行李箱用织物等。 随着石油化学工业的发展，各种各样的人造纤维成为天然纤维的替代品进入市 场，由于黄红麻纤维本身有很多缺陷，黄红麻的传统包装市场受到了很大冲 击，特别是聚丙烯和聚乙烯的出现几乎取代了黄红麻在包装领域的重要地位。 黄麻还可以用于地毯、毛毯、装饰织物等织物的制作。黄麻一聚丙烯毛毯 包括纤维混纺和纱线混纺等各种种类均被称作c a p l o n 。它们的质量可以和便宜 的羊毛毛毯相比。黄红麻一聚丙烯毛毯有于普通羊毛毯类似的强力，伸长，和 热绝缘性能嘲。黄红麻纤维制作地毯表面或背面的优点是，黄红麻的高吸湿率 可以减少静电的累积，而且因为热阻高所以比较难以燃烧，比化纤地毯使用更 安全。但是它也有不可忽略的缺点，容易发霉，腐蚀，而且在不断受潮以后地 毯表面会产生卷曲m 1 。变形黄红麻不仅和羊毛混纺还可以和合成纤维混纺。红 东华大学硕j j 学位论文第一章引言 黄红麻与天然纤维或化学纤维的混纺，生产的混纺织物表现出很高的透气性 k a w a b a t a 织物测试系统表黄红麻纤维与棉纤维混纺比纯棉织物更硬挺，但变形 恢复性能差口司 黄红麻纤维同时可以用来织造服用织物。印度培育出最细的黄麻纤维品种 为j r c 3 2 1 ，它适合于生产用于服用装饰用和家庭用的细黄麻纱和黄麻棉混纺 纱m 1 。用天然纤维或者化纤包覆的包缠纱可以改善黄红麻纤维的手感，同时降 低成本，印度黄红麻技术研究院进行了许多的试验成功的例子之一是以黄红麻 纱线作芯纱、腈纶纤维用于包覆、因使用了黄红麻纱而使价格大大降低、纱线 可用于针织短上衣、披巾等口7 1 。但是生产的黄红麻合成纤维混纺纱，进行纺纱 时一些黄红麻纤维会转移到纱线表面，使纱线表面主要表现出黄红麻纤维的性 能，当用在生产与服用要与人体皮肤相接触和经受日晒雨淋的传统纺织品时这 样的一些物理性能是不可能被接受的侧。此外，2 0 0 5 年由江苏紫荆花纺织科技 股份有现公司与东华大学联合开发成功的新型天然纤维原料摩维纤维工艺纤维 支数在5 0 0 n m 1 0 0 0 n m 之间，纱线状态的工艺纤维支数在1 5 0 0 n m 2 0 0 0 n m 之间，达到服用、家纺用纺织品原料的技术要求。 1 4 存在的问题与应进行的研究 1 4 1 存在的问题 其一，黄红麻种质优质率低，优质品种覆盖率低，产量低。印度黄红麻研 究所利用基因工程和系谱选择，培育出j r 系列黄红麻品种，可用于衣着纺织 原料，而我国尚有待选育出适合于精纺的黄红麻品种。黄红麻种子中期库保存 设施和条件亟待改善，对黄红麻种子的资源鉴定评价很少深入到基因和分子水 平，尤其缺乏核心种质和遗传源研究；野生资源的研究和利用亟待加强，尤其 是特殊基因在种质创新中的利用。 其二，纤维的质量参差不齐，纤维产品技术含量低。韧皮纤维和其他纤维 之间的技术差距被认为是最大而且持续时间最长的。这个差距从不同的纺纱技 术的纺纱速度可见一斑。因此生产的成本变高，而且韧皮纤维产品的竞争力比 较低。黄红麻纤维有不容忽视的缺点例如：纤维易碎、粗糙，伸长率低不耐 磨，织物的悬垂性差，抗皱性差，湿强低，日照易发黄和湿态下容易被微生物 东华人学顾 二学位论文 第一章引言 腐蚀等心引。黄红麻的这些缺点，限制了黄红麻在高档次纺织生产中的应用。在 开发的现阶段，正在大量纺制的较细的纱只有8 8 和1 2 3 因此，只限于粗重的产品， 这种织物适宜于较冷的地区，服装产品的市场只限于秋冬季的服装。剐。黄红麻 类纤维初加工和后处理工艺仍是薄弱环节，制约着国内市场的发展和国际市场 的拓宽。除与国外研究水平存在着差距外，国内研究还存在着麻类纤维用途单 一的问题。究其原因，主要是产品质量不高、不稳定、档次低。目前我国黄红 麻纺织品市场淘汰的是落后的设备与产品，而需求的却是先进的技术与充分展 示黄红麻优质天然特性的黄红麻制品。许多合资、私有企业正是看到了黄红麻 在这方面的优势与前景而投资进入黄红麻产业。 其三，黄红麻纤维生产过程和产品造成的污染问题。黄红麻对于合成纤维 的主要的替换优势是黄红麻的可再生性，相对的低污染性。但是除去加工时 产生的灰尘和噪声以外在沤麻和干燥以及对黄红麻的漂白和后处理加工也引起 了很多的环境问题。 1 4 2 应该进行的研究 为了提高作为纺织纤维的黄红麻纤维的纺织加工性能，产品的多样性和织 物的舒适性未来的研究应该从以下几个方面着手： 1 、基因技术选育黄红麻类优良品种，建设优质品种基地。 2 、黄红麻纤维的化学，生物和机械的脱胶方法的研究。 3 、研究红黄红麻类纤维生态环保、清洁生产等问题，具体落实到红黄红 麻生物脱胶、麻类纤维加工过程中废水处理、环保型麻纺织染化料和 助剂、麻类纤维纺织及印染后整理清洁生产工艺等四项技术的研究 上。 4 、黄红麻纤维变性技术研究，提高黄红麻纤维细度，柔软度，使其可纺 性能提高，减少黄红麻织物刺痒感、使黄红麻产品轻薄化，提高产品 档次的研究。 5 、先进梳麻和麻纺工艺技术设备的开发研究。 6 、应用推广麻类纤维及纺织品的物、化性能和功能性的分析研究。麻类 新型纤维、功能纤维和医用、军用等专用产品的开发。 东华人学顾j ：学位论文 第一章引占 7 、加大新产品开发力度，提高麻纺织品附加值和家用、产业用纺织品、 服装比重。 1 5 本课题研究内容与意义 1 5 1 本课题的研究内容 从根本上解决黄红麻纺出较高支纱线的最有效途径是提高黄红麻纤维细 度，柔软度，使其可纺性能提高，使黄红麻产品轻薄化，减少黄红麻织物刺痒 感，提高产品档次的研究，纤维性状的改善与升级利用是其主要问题，解决的 最有效和高经济价值的方法是纤维的细化。在细化过程中可以同时达到柔软和 消除刺痒的目的。 考虑到黄红麻纤维特殊的纤维构造，和黄麻胶质成分中的果胶的特殊性 质，提出对部分脱胶的工艺纤维中的果胶实施溶胀和氢键解体，形成果胶的易 变形，然后用拉伸的方法使单细胞纤维发生滑移，最后使单细胞纤维固定在新 的位置，从而达到工艺纤维的拉伸细化的拉伸目的。通过拉伸工艺纤维减少工 艺纤维单位截面内黄麻单细胞纤维的根数，使作为粘合成分的胶质在黄麻纤维 的径向均匀分布，保证纤维的连续性，使纤维在获得教好的强力，耐弯曲疲劳 性，均匀性的等物理机械性能的前提下达到细化的目的。从理论上讲用这种减 少工艺纤维截面的单纤维根数的方法得到的黄红麻纤维，显然比部分去除黄红 麻纤维的非纤维素物质所能达到的细度更细。 但是目前对于黄红麻单细胞纤维的了解很有限，通过相关文献查阅，人们 仍然较多的停留在原有的认识上，并在反复的引用，而较少进行涉及微细形态 与特征的表征。因此有必要明晰黄麻和红麻本身单纤维的性状和单纤维间胶质 的性状。本课题重点关注黄、红麻单纤维的形态及特征，黄红麻单纤维间胶质 的性状，工艺纤维中非纤维素成分的部位和拉伸作用机理，然后讨论黄红麻