麻类纤维的形态结构及性能特征研究

1、 麻类纤维的形态结构及性能特征研究 0 前言 麻是中国著名的传统特产和重要的经济作物。中国麻类资源十分丰富，其品种繁多，总量居世界之首。麻类纤维属于天然绿色生态纤维，是重要的纺织原料。目前用于纺织的主要有苎麻、亚麻、黄麻、大麻和罗布麻等质地较柔软的纤维，以及剑麻等硬质纤维。麻类纤维普遍具有良好的吸湿、散湿性和透气性，凉爽挺括，防霉抑菌，是最具潜在功能的天然纤维1。1 麻类纤维的形态结构1.1 苎麻纤维的形态结构苎麻纤维横截面结构如图1所示，苎麻单纤维横截面呈腰圆形或扁平形，内有中腔，中腔非常的明显，纤维单细胞大小不一，但胞壁厚度均匀，带有辐射状条纹。苎麻纤维纵向形态如图2所示，可以看出纤维表面

2、较为平滑，无明显的转曲，有明显的纵向条纹，纤维表面有部分横节，呈现出凹凸不平状。纤维两端封闭，两头细，中部粗。苎麻纤维的这种独特结构，使它既能自动调节微气候，又能抑制微生物活动。 图1 苎麻纤维横截面结构(800倍) 图2 苎麻纤维纵向形态(400倍)1.2 亚麻纤维的形态结构 亚麻经沤麻及碎茎打麻后制成“打成麻”。其工艺纤维细度为1.252.5tex。亚麻纤维横截面结构如图3所示，纤维横截面呈现出五角形或六角形甚至多角形（多边形），中间有着明显的中腔，但中腔较小。亚麻打成麻的的纵向形态如图4所示，可以看出亚麻打成麻由多根亚麻单细胞纤维组成，纤维表面有明显的纵向条纹。 图3 亚麻打成麻横截面结

3、构（800倍） 图4 亚麻打成麻纵向形态（400倍）1.3 大麻纤维的形态结构 大麻纤维横截面结构如图5所示，大麻纤维的横截面呈现出不规则的椭圆形或多角形，角隅钝圆，有明显中腔，内腔呈线形或扁平形，胞壁较厚。大麻纤维纵向形态如图6所示，可以看出大麻纤维表面有明显的竖纹，无明显的转曲，纤维表面有龟裂条痕和纵纹。优异的毛细效应使大麻纤维的吸湿排汗性能格外突出2。 图5 大麻纤维横截面结构(800倍) 图6 大麻纤维纵向形态(800倍) 1.4 罗布麻纤维的形态结构 罗布麻纤维横截面结构如图7所示，纤维横截面呈不规则的多边形或椭圆形，多为五边形或六边形，有明显中腔，但中腔空隙较小，内腔呈线形或扁平形

4、，胞壁较厚，似由多层组织组成。罗布麻纤维纵向形态如图8所示，可以看出纤维表面比较光滑，无明显的扭曲，纤维表面有明显的棱边及明显的纵向条纹，纤维表面有横节，整根纤维呈现出竹节状。 图7 罗布麻纤维横截面结构(800倍) 图8 罗布麻纤维纵向形态(800倍)1.5 荨麻纤维的形态结构 荨麻纤维横截面结构如图9所示，荨麻纤维的横截面呈现出不规则的椭圆形或腰圆形，有些呈多边行，有明显的中腔，内腔呈椭圆形或扁平形，胞壁厚度均匀，带有辐射状条纹，有着明显的裂痕，类似苎麻。荨麻纤维纵向形态如图10所示，可以看出纤维表面较为平滑，有横节和竖纹，和苎麻纤维性能接近。 图9 荨麻纤维横截面结构(800倍) 图10

5、 荨麻纤维纵向形态(800倍)1.6 剑麻纤维的形态结构 剑麻纤维横截面结构如图11所示，剑麻纤维的横截面呈近似卵圆形不规则的椭圆形或较圆的多边形，有明显的中腔，但大小各异，内腔空隙较大，胞壁厚度均匀，成熟的剑麻纤维束约含有数百个单纤维细胞，其排列紧密，中间有明显空腔，纤维从中向周围呈葵花状扩散。剑麻纤维纵向形态如图12所示，纤维比较平直，在纤维表面有明显的纵向条纹和一些细小的横向裂纹，可以看出纤维的中部是明显中空的，呈圆筒形。 图11 剑麻纤维横截面结构(800倍) 图12 剑麻纤维纵向形态(400倍) 关于麻类纤维的形态结构的描述见表1。表1 麻类纤维的形态结构项目指标苎麻亚麻黄麻大麻罗布

6、麻荨麻剑麻横截面形态腰圆形，有中腔，胞壁均匀，有裂缝五角形或多角形，有中腔，中腔较小多角形，有中腔，中腔为椭圆形椭圆形或多角形，有中腔，内腔呈线形多边形或椭圆形，有中腔，但中腔空隙较小椭圆形或腰圆形，有中腔，内腔呈椭圆形或扁平形近似卵圆形或多边形，有明显中腔，但大小各异单纤维长度/mm2025010261.551525202510501.54单纤维宽度/µm20451217151815301423153020302 麻类纤维的主要化学组成成分3 麻类纤维的物理机械性能麻类纤维的物理机械性能如表3所示，可以看出麻类纤维的机械拉伸强度普遍较高，尤以苎麻纤维和亚麻纤维强度较高，而断裂伸长率

7、则普遍较小。初始模量普遍较高，说明麻类纤维硬挺，刚性大，柔软性差，纺纱难度较大。表3 麻类纤维的机械物理性能纤维种类 单纤维长度 /mm单纤维或工 艺纤维细度 /tex 断裂强度/cNdtex-1 伸长率 (%)初始模量/cNdtex-1 比重/gcm3 苎麻 60.3 0.450.91 6.72 3.76 172.661.510 亚麻 1026 1.252.55.507.90 2.50 94.991.500 大麻 1525 3.33 4.34 2.39 171.521.480 黄麻 1.83-2.41 2.25 3.43 24 181.591.325 罗布麻 2025 0.41 4.39 2

8、.50 175.601.552 荨麻 34.3 0.66 5.12 4.44 147.18 广西剑麻 1.54 34 4.82 1.89 255.18 4 麻类纤维的脱胶4.1 亚麻纤维的生物脱胶 亚麻生物脱胶的目的是从亚麻韧皮组织中获得高质量的纤维。其机理是在沤麻时，加入母体降解酶及螯合剂，刺激果胶分解菌的活动，加速亚麻韧皮组织中的胶质分解并转化为简单的低分子物质。亚麻原茎先在酶溶液中预浸2分钟，然后在40的温度下浸泡24小时，纤维就可以分解出来。该法比传统雨露沤麻或温水沤麻可缩短时间，提高沤麻效率，而且生产成本较低。4.2 苎麻纤维的生物脱胶 现行的苎麻化学脱胶工艺存在工艺流程长工序不连续

9、劳动强度高噪音大脱胶废水对环境污染严重等缺陷。为了改善不足，采用生物脱胶方法，再辅助于化学后处理，称为生物-化学脱胶。其机理是利用生物酶的作用或脱胶菌以苎麻胶质为营养物分解原麻中的大部分胶质，然后再辅以化学脱胶的部分工序，以达到完全脱胶的目的。生物-化学脱胶的优点是脱胶过程中麻纤维所受到的化学物理和机械作用强度弱，对纤维损伤小，因而所得精干麻品质提高，纤维机械性能改善，手感蓬松柔软，原麻脱胶后的制成率及精干麻正品率均有所提高；由于工艺投料减少，能源和化学药品减少，加之微生物生长繁殖消耗了大量有机物，因而使生物-化学脱胶废水对环境污染大大减少，通过综合治理可达排放标准；此外，生物-化学脱胶工艺投入减少，生产成本降低，经济效益提高3。4.3 大麻荨麻及剑麻等麻纤维的生物脱胶 对于大麻荨麻及剑麻等也进行了生物-化学脱胶工艺的研究,采用碱性果胶酶或酶活力较高的脱胶酶分解原麻中的胶质，再辅以化学脱胶后处理的部分工序脱去剩余胶质，获得可供纺纱的麻纤维。在脱胶过程中还可结合柔软处理，以获得手感蓬松柔软机械性能改善可纺性能提高的麻纤维。5 结论 （1） 中国麻类资源十分丰富，其品种繁多，总量居世界之首。麻类纤维属于天然绿色生态纤维，是重要的纺织原料。目前用于纺织的主要有苎麻、亚麻、黄麻、大麻和罗布麻等质地较柔软的纤