竹原纤维与竹浆纤维的形态结构及理化性能

1、竹原纤维与竹浆纤维的形态结构及理化性能文/孔繁今 韩丽摘要：竹原纤维与竹浆纤维都是以竹子为原料加工而成的，同属于天然环保型纤维。根据近年来 关于竹纤维的研究报道，从竹原纤维与竹浆纤维形态结构及理化性能方面进行了综述。关键词：竹纤维；竹原纤维；竹浆纤维竹纤维是以竹子为原料加工而成的、具有凉爽 舒适、抗菌保健作用的纤维素纤维，竹纤维属于天 然环保型纤维。竹子生长过程中不需要使用任何农 药，竹纤维原料天然无毒，而且竹纤维可以完全自 然降解1。在当前倡导绿色环保的社会背景下，竹纤 维产品以其优良的性能，顺应了环保、回归自然的 潮流，受到国内外消费者的推崇。根据竹纤维生产工艺的不同，可将竹纤维区分 为天

2、然竹原纤维和再生竹浆纤维两类。竹原纤维2-3是通过机械、物理方法获得的，一般工艺过程为：预 处理T水解T蒸煮T脱胶T软化T分梳T竹纤维。 竹浆纤维由竹浆粕经溶解纺丝而成，其生产流程多 为：竹浆粕T粉碎T浸渍T碱化T磺化T初溶解T溶 解T头道过滤T二道过滤T熟成T纺前过滤T纺丝T 塑化T水洗T切断T精练T烘干T打包。近年来，关于竹纤维及其织物的报道和研究越 来越多。但是，不同的文献对竹纤维、竹原纤维及 竹浆纤维的命名混淆不清，有的将竹原纤维称为竹纤 维，有的将竹浆纤维称为竹纤维；另外，在纺织品检 测过程中也经常遇到纤维成分标注为竹纤维、竹浆纤 维、竹子纤维、竹浆粘胶纤维等情况，容易使读者和 消费

3、者误解。根据FZ/T 01053 2007纺织品 纤维含量的标识附录C以及大多数文献的内容，笔者认为，将竹纤维区分为竹原纤维和竹浆纤维较为合理。 竹原纤维与竹浆纤维同属纤维素纤维，前者属 于天然纤维素纤维，后者属于再生纤维素纤维。由于 制备方法的不同，两者的形态结构及理化性能也存在 一定差异。1形态结构通过显微镜观察纤维形态是纤维鉴别方法中最为直观、简便的一种方法。不同的文献对竹原纤维和 竹浆纤维形态的描述，在语言上稍有差异，但表述的 内容基本一致。竹原纤维横截面为不规则腰圆形， 有中腔；纵向有沟槽、横节，结构较粗糙，如图1所示。竹浆纤维的纤维形态与普通粘胶纤维相近， 横截面为不规则锯齿形；纵

4、向形态平直，表面有沟 槽。陶 丽珍等5通过10万倍扫描电子显微镜观察竹 原纤维的形态，发现纤维纵向表面有许多微细的凹 槽，伴有少 许裂纹，并且横向有明显的横节，没有天 然扭曲；横 截面呈扁平的多边形，内有中腔，中腔内 分布有分裂 状的丝状纤维，部分截面上有辐射状裂 纹。许良英等6用OLYMPUS生物显微镜观察竹浆 纤维，截面呈扁平状态，纤维中间具有许多孔洞和裂纹，无皮芯结构，在纤维纵向表面存在竹胶、沟槽、孔洞，结构较 粗糙，无天然扭曲，如图 2所示。（a）纵向浆纤维的原料）进行微观结构及性能表征研究发 现：各样品的红外光谱是典型的纤维素红外光谱； 竹原纤维结晶变体属于典型的纤维素I，其结晶度明

5、显高于竹浆粕；竹原纤维纵向表面有竹节，竹浆粕 呈现明显的微纤结构，并认为这与化学处理工艺不 同有关。王越平等10的研究表明，竹原纤维属于典型 的纤维素I型结晶，结晶度高，大分子排列规整； 竹浆纤维不仅与普通粘胶纤维的截面和纵向形态 没有 明显差别，而且也属于典型的纤维素II型结晶，结晶度低。2理化性能竹原纤维与竹浆纤维都具有良好的天然抗菌性、生物降解性、吸湿和放湿性能。但是，由于二 者之间的生产工艺差别使竹原纤维的结晶度高于竹 浆纤维，从而导致两者的理化性能有所差异。二者 机械性能的对比见表1。表1竹原纤维和竹浆纤维的机械性能比较10心）纵向项目竹原纤维竹浆纤维断裂强度/干态2.7110.21

6、.62 2.75(cN/dtex )湿态1.8 8.521.6 4.49断裂伸长率/%干态3.814湿态4.5912.7初始模量/干态2.3-59.819.2 72.5(cN/dtex )湿态10.3 52.425.31 83（b）横截面由表1可见，竹原纤维的干湿断裂强度比竹浆纤维高，而断裂伸长率比竹浆纤维低；竹原纤维的 初始模量大于竹浆纤维；竹原纤维属高强低伸型纤 维，而竹浆纤维属低强高伸型纤维。研究表明5,11-12竹浆纤维的回潮率与粘胶的回潮 率同为13%,竹原纤维的回潮率为6%7%;竹 原纤维的热稳定性、抗菌性和抗紫外能力明显好 于竹 浆纤维。竹纤维的燃烧性能基本与棉、麻、 粘胶纤 维

7、类似13，但溶解性能存在差异。周秋宝等 11研究发现，竹原纤维与竹浆纤维能溶解于不同 浓度的硫 酸、盐酸和硝酸中，溶解速率表现各 异；竹浆纤维的耐碱性比竹原纤维要好；两者均可溶解于氯化钙与甲酸混合液、次氯酸钠溶液和铜氨溶液中，但均不溶于受试的24种有机溶剂中。图2 竹浆纤维纵向和横截面形态图二竹桨纤维纵向和横戡面形态竹纤维的化学成分主要为纤维素、半纤维素和 木质素。竹纤维具有纤维素的特征红外光谱吸收峰和X-衍射峰20角同。刘福娟等9采用光学和扫描电子 显微镜（SEM）、傅立叶红外光谱（FTIR八 X-射线 衍射（WAXD对纺织用竹原纤维和三种竹粕浆（竹3 与其他纤维的比较竹原纤维与麻类纤维的理

8、化性质相似，其显微形态与麻类纤维有许多相似之处，不易区分。杨乐 芳14认为竹原纤维与苎麻纤维虽然截面都呈腰圆形、 有中腔及裂纹、纵向有横节和竖纹等共同特征，但仁 194-2tH4Academk Journal kjtHouse* All ijghls reseiv 皿 hLtpAw两者横节的具体特征不尽相同，竹原纤维的横节具有 竹子本身的特征。武文祥等 问认为苎麻纤维很长，竹 单纤维极短，容易区分。竹原纤维虽然与同为短纤维（作者单位：孔繁今：黑龙江省计量科学研究院；韩丽：黑龙江省纤维检验局）的亚麻、黄麻有一定程度的相似，但由于分属不同物 种，存在各种差异。采用扫描电镜观察纤维形态可见 竹原纤维

9、由很多根单纤维黏附在一起，其上没有竹 节，而苎麻和亚麻的纵向有明显的麻节，可以将竹原 纤维与麻类纤维尤其是苎麻区分开来。石红等16 利用亚麻和竹原纤维红外谱图在2900 cm-1和2850 cm-1处存 在较为明显的区别，提出用红外光谱法分析鉴别 竹原纤维/亚麻产品是一种有效的方法。竹浆纤维17的生产方法主要有溶剂纺丝法 和 粘胶纤维丝法。由于溶剂纺丝法对浆粕品质要求较 高，产品成本高，限制了其应用，因而，竹浆纤维 的生产方法多为粘胶纤维丝法。竹浆纤维与普通粘 胶纤维的生产工艺基本相同，两者的外观形态也极 其相似，不易区分。竹浆纤维与粘胶纤维在性能上 有所不同18。竹浆纤维的多孔隙网状结构使其

10、吸湿 性和透气性较粘胶纤维好，耐酸、耐碱性较粘胶纤 维差。竹浆纤维的耐热性优于粘胶纤维。竹浆纤维 具有抗菌、抑菌和防紫外线的作用，而粘胶纤维没 有这些性能。河北吉藁化纤有限责任公司生产的天 竹纤维属于竹浆纤维。宋德武等18对该厂生产的竹浆纤维与粘胶纤维进行比较研究，认为两者的成形 条件相似，但观察显微形态可以加以区分。从纵向 看，两者沿纤维方向有条纹。从截面看，粘胶纤维 呈锯齿星形，有皮芯层结构；竹浆纤维也呈锯齿星 形，但有明显的孔隙，呈多孔网状结构。4 结语根据生产工艺的不同，将竹纤维区分为竹原纤维与竹浆纤维。两者虽然同属纤维素纤维，但竹原纤 维属于天然纤维素纤维，为纤维素I型结晶，而竹浆

11、纤维属于再生纤维素纤维，为纤维素II型结晶。利用纤维形态特点，可以将竹原纤维与竹浆纤维区 分开 来。但是，由于竹原纤维与麻类纤维、竹浆纤 维与粘胶纤维的形态结构和理化性质近似，纤维的鉴 别和定量工作难度仍然很大。参考文献：I 江宏飞，周伟.我国竹纤维产业发展的优势、劣势及对策J.天津纺织科技，2007，（ 4）： 2-5. 2邵敬 党.天然竹纤维的性能及其应用J.四川丝绸，2006，（ 4）： 23-24.3杨中开，蒋建新，朱莉伟，等 .服用竹原纤维的 制取工艺初探J，北京服装学院学报，2007，27（3）： 13-17. 4赵博，李虹，石陶然竹纤维基本特 性研究J.纺织 学报，2004，25

12、（ 6）： 100-101.5陶丽珍，蒋耀兴，王明芳.竹原纤维结构和力学性 能研究J.现代纺织技术，2006， （ 3）： 1-4.许良 英，王明芳.竹纤维及其性能的测定J.染整技术， 2004，26（ 6）： 31-34.7 邢声元，孔丽萍.纺织纤维鉴别方法M.北京：中 国纺织出版社，2004.8 蒋建新，杨中开，朱莉伟，等 .竹纤维结构及其性能研究J.北京林业大学学报，2008，30（ 1）：128-132. 9刘福娟，黄莉茜.竹纤维素的结构表征J. 纤维素科 学与技术，2007，15（ 4）： 43-48.10周建萍.竹原纤维和竹浆纤维的结构与性能研究J.上海纺织科技，2006，34（ 5）： 59-60. 11周秋宝，陈君莉.竹浆纤维与竹原纤维的性能差异J.现代纺织技术，2007（ 2）： 1-3. 12王越平，高绪珊.天然 竹纤维与竹浆粘胶纤维的结构性能比较J.中国麻业，2006，28（ 2）： 97-100. 13赵钊辉，谢光银.竹 纤维的结构及其理化性能分析J.纺织科技进展，2005，（ 2）： 27-28.14杨乐芳