漢麻纖維的結(jié)構(gòu)性能與加工技術(shù)

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1、萬方數(shù)據(jù)高分子通報(bào)2008年12月漢麻纖維的結(jié)構(gòu)性能與加工技術(shù)張建春，張華(總后勤部軍需裝備研究所，北京100082)摘要：漢麻韌皮纖維是用途廣泛的紡織原料，具有許多其它纖維不可比擬的優(yōu)良性能。本文采用掃描電鏡、x衍射、紅外光譜、紫外光譜儀等多種現(xiàn)代測(cè)試儀器和方法，對(duì)漢麻纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、微量元素含最等進(jìn)行了．分析研究，對(duì)漢麻纖維的力學(xué)性能、熱性能、抗菌性能、防紫外性能、吸附性能等進(jìn)行了測(cè)試分析，并有針對(duì)性地進(jìn)行了機(jī)理探討。在結(jié)構(gòu)性能分析的基礎(chǔ)上，本文作者還對(duì)所研究的漢麻纖維脫除木質(zhì)素和

2、果膠質(zhì)的新工藝進(jìn)行了介紹。關(guān)鍵詞：漢麻；結(jié)構(gòu)；性能；加工技術(shù)作為自然界最寶貴的禮物，天然纖維幾千年來成為人類最息息相關(guān)的生產(chǎn)和生活物資之一。隨著人類對(duì)自然認(rèn)識(shí)的逐步加深，對(duì)天然纖維了解和應(yīng)用的能力不斷提高，一些過去難以應(yīng)用的纖維，也因技術(shù)的進(jìn)步而逐步挖掘出其優(yōu)異的特性來。漢麻纖維的再次興起，正是由于新技術(shù)在這一領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的成果。漢麻足一種傳統(tǒng)的可再生經(jīng)濟(jì)作物，曾被人類廣泛應(yīng)用達(dá)幾千年。但由于其纖維固有的剛硬、易皺等特點(diǎn)，近百年來逐步被棉花和化纖所取代，應(yīng)用逐年下降。但研究發(fā)現(xiàn)，漢麻具有獨(dú)特的性能，其在紡織

3、、食品、醫(yī)藥、造紙、建材等領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常廣闊¨’2】，采用新的工藝技術(shù)，完全可改變漢麻纖維在人們頭腦中固有的形象，而使其煥發(fā)出新的光彩。本文即在漢麻纖維結(jié)構(gòu)分析與性能測(cè)試的基礎(chǔ)上，介紹了新的漢麻纖維加工技術(shù)。1漢麻纖維的結(jié)構(gòu)1．1漢麻纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)圖1是漢麻莖部橫截面示意圖，從橫切面看，漢麻最外層是表皮，順次為皮層、次生皮層、韌皮部、形成層、木質(zhì)部和髓。纖維束大多存在于次生皮層，一般纖維束層最外一層為初生纖維，次生纖維位于韌皮部。引。圖2為漢麻微纖維排列示意圖。從物理構(gòu)成來看，漢麻韌皮纖維主要由細(xì)胞壁

4、和細(xì)胞空腔組成，細(xì)胞壁又分為細(xì)胞膜和初生壁(P層)及次生壁(S層)，次生壁又可以細(xì)分為3層(由外而內(nèi)分為Sl、s2和s3層)，其中胞間物質(zhì)木質(zhì)化嚴(yán)重。漢麻S2層的原纖螺旋角約為60，苧麻為7．50，亞麻為10。。漢麻單纖維呈管形，表面有節(jié)，無天然扭曲，表面很粗糙，不同程度地有縱向縫隙和孔洞，橫截面略呈不規(guī)則多邊形，中心有空腔，空腔與纖維表面的縫隙和孔洞相連，在胞問層物質(zhì)的粘結(jié)下交織成網(wǎng)狀。圖2為漢麻纖維的SEM照片，從照片上可以顯著地看到這些特點(diǎn)。1．2漢麻纖維的分子結(jié)構(gòu)漢麻纖維的x光衍射測(cè)試表明，漢麻纖

5、維與苧麻、亞麻一樣，其結(jié)晶晶型都是典型的纖維素I。圖4作者簡(jiǎn)介：張建春(195'8一)，男，高級(jí)工程師，工學(xué)博士，主要從事高分子材料和紡織品的研究及開發(fā)．E-mail：JianchunzhangS02@263．net．萬方數(shù)據(jù)第12期高分子通報(bào)·45·為漢麻、苧麻、亞麻三種纖維的x光衍射圖，從圖中測(cè)得的纖維特征衍射峰的位置見表l。利用分峰法求得的三種麻纖維的結(jié)晶度和結(jié)晶指數(shù)，其中漢麻纖維的結(jié)晶度為84．79％，結(jié)晶指數(shù)為1．47％，苧麻纖維的結(jié)晶度為84．48％，結(jié)晶指數(shù)為1．36％，亞麻纖維的結(jié)晶度為8

6、0．33％，結(jié)晶指數(shù)為1．29％。測(cè)試結(jié)果表明，漢麻纖維的結(jié)晶程度最高，苧麻次之，亞麻纖維的結(jié)晶度相對(duì)小一些。圖1漢麻莖鄔橫截面示意圖FigurelCross．sectionsketchmapofchina-hempstemI：表皮角質(zhì)層Ⅱ：初生皮層珊：次乍皮層Ⅳ：韌皮層V：木質(zhì)部Ⅶ：髓1、氣孔，2、角質(zhì)細(xì)胞。3、厚角組織，4、初生皮層薄壁細(xì)胞，5、內(nèi)皮層，6、初生韌皮纖維，7、次乍韌皮纖維。8、形成層．9、木薄壁細(xì)胞，lO、木質(zhì)導(dǎo)管，11、木纖維，12、髓微現(xiàn)薄壁細(xì)胞。13、髓薄肇細(xì)胞，14、髓管道o3

7、45圖2漢麻莖部橫截面示意圖Figure2Sketchmapofchina-hempstem1、纖維軸向，2、次生甓s3層。3、次生壁s2層，4、次牛壁Sl層，5，初生壁6、異向螺旋排列，7、垂直纖維軸排列圖3漢麻纖維電鏡照片F(xiàn)igure3SEMphotographsofChina-hempfiber表1漢麻、苧麻和亞麻纖維的特征衍射峰值TablelCharacteristicdiffractpeal【valueofchina-hemp，ramieandflaxfibers三種麻的結(jié)晶晶型得到了紅外光譜圖

8、測(cè)試的驗(yàn)證，圖5為三種麻纖維的紅外光譜圖，從圖中可以看出，漢麻、苧麻和亞麻纖維的主要特征吸收峰幾乎相同，說明三種麻纖維都同屬于典型的纖維素I。萬方數(shù)據(jù)·46·高分子通報(bào)2008年12月圖4漢麻、苧麻和亞麻纖維的x．射線衍射曲線圖Figure4Diffractionpatternsofchina-hemp，ramieandflaxfd)era．圖5漢麻、苧麻和亞麻纖維的傅立葉紅外光譜圖Figure5Infraredspectra