竹纖維的性能和應用

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1、竹纖維的性能和應用薛孝川(廣東省化學纖維研究所,廣東廣州510245)摘　要:介紹了綠色環(huán)保竹纖維的原材料、組成成分、結構性能、產品的生產和應用,以及竹纖維優(yōu)良的物理機械性能、吸濕性能、環(huán)保性能,含竹纖維織物具有透氣性好、強力較高、穿著舒適等特點。開發(fā)竹纖維產品具有十分重要的意義。關鍵詞:竹纖維;組成;性能;生產;應用1?概述隨著社會的發(fā)展和生活水平的不斷提高,人們可持續(xù)發(fā)展和保健意識的不斷增強,彩棉、天絲、莫代爾、大豆蛋白纖維、甲殼素纖維等各種綠色纖維相繼問世。以竹材為原料的生態(tài)環(huán)保竹纖維的開發(fā)成功亦引起

2、人們廣泛關注。利用竹纖維開發(fā)生產的綠色紡織品受到人們的普遍青睞。竹纖維的原料是竹子,它是一種速生材,一年即可生長成型,2～5年成熟后可砍伐使用。在不同環(huán)境下生長的竹子多達1500余種,主要種植在山地、坡地。我國有竹林近500億m,產量1.3億t,是世界上竹資源最豐富的國家。竹子的種類繁多,但其基本組織結構大體相同,由表皮組織、管束組織、基本組織及髓腔等幾個部分組成。竹纖維表面光滑,橫截面接近圓形,縱向呈多條較淺的溝槽。竹纖維按加工方法分為竹原纖維和竹漿粕纖維兩種。竹原纖維是通過物理機械的方法將竹子脫青、反復

3、壓軋后,采用部分脫膠工藝進行脫膠得到的纖維。竹漿粕纖維是用傳統(tǒng)加工粘膠纖維的化學方法先制成竹漿粕,再經濕法紡絲加工成竹漿粕纖維,目前用于紡織加工的竹纖維一般指竹漿粕纖維。2?竹纖維的性能竹纖維平均長度隨品種而異,多在1.5～2.0mm之間,有細胞壁相對較厚和相對較薄兩種基本結構,竹纖維沿竹的軸向排列比環(huán)向排列多,且沿徑向從內層到外層逐漸增多。竹節(jié)部分纖維少分布不規(guī)則且空隙較多。竹材的化學成分主要包括50%～70%的纖維素、15%～30%的戊聚糖和20%～25%的木質素,還包含一定量的蛋白質、淀粉、蠟、脂肪、

4、果膠等可抽提物以及灰份。不同種類、規(guī)格竹子的化學成分有一些差別,竹材不同部位的化學成分也有差異,如竹子外層的纖維素多于內層而木質素少于內層等。竹纖維的主要性能如表1所示。竹纖維由于分子結構的特點,其細度、白度與普通粘膠纖維接近,結晶度較普通粘膠纖維高,強力較好,染色吸收、滲透性強,韌性、耐磨性較高,手感柔軟、滑爽。竹纖維的形態(tài)結構有明顯凹槽孔隙,這些凹槽孔隙能夠產生毛細管效應,使得竹纖維具有優(yōu)良的吸濕、放濕性能,吸濕后有利于分子鏈間或結構單元間的相對滑移。竹纖維的干強大于濕強,伸長率在干、濕狀態(tài)下相差較大,

5、彈性回復率較好,且濕態(tài)彈性回復率較干態(tài)大,因而具有一定的抗皺性能。竹纖維的不足之處是耐酸、耐堿性較差,由于竹纖維中纖維素分子對酸的穩(wěn)定性較差,在高溫下酸對纖維有較強的破壞作用,此外由于竹纖維多孔隙的結構,又使其在堿中的膨潤和溶解作用較為強烈,因而竹漿粕纖維對酸堿的耐受能力均較低。表1.竹纖維得主要性能指標??竹纖維和其它纖維的性能對比如表2所示論從結構上還是性能上都既有很多相似之處,又有不少各自的特點。竹纖維和粘膠纖維都有良好的吸濕性,但其吸濕機理有所不同。粘膠纖維良好的吸濕性得益于纖維較低的結晶度,而竹纖

6、維是由于纖維內孔隙多,在毛細管效應的作用下,水分子容易進入使得纖維吸放濕能力突出。由于竹纖維結晶度高于粘膠纖維因而強力比粘膠纖維高。一般纖維素纖維在細菌和霉菌這些微生物的分泌物酶作用下,易發(fā)生水解生成較簡單的糖,導致纖維的強度受到嚴重損失。而竹纖維中存在天然抗菌的“竹醌”組分,賦予纖維天然抗菌、抑菌、防臭和抗紫外線的特性,其天然抗菌、抑菌、抗紫外線作用在經反復洗滌、日曬后,仍能保持其固有的特點,且不同于在后處理中加入抗菌、抗紫外線等整理劑的織物,不會對人體皮膚造成任何過敏性不良反應,是真正的保健產品。因此相

7、對于棉、粘膠纖維,竹纖維具有天然抗菌性能和優(yōu)良的吸濕性、舒適性、透氣性、染色性、可生物降解性以及尺寸穩(wěn)定性。表2竹纖維和其它纖維的性能對比?3?竹纖維的加工生產秋山宣人等人較早提出了從竹材生產竹纖維的方法。近年來國內外許多粘膠纖維的生產和研究單位在研究開發(fā)竹纖維及其產品方面取得了顯著成效并已逐步形成工業(yè)化生產目前我國的竹纖維開發(fā)已步入世界前列。竹纖維加工方法分為竹原纖維和竹漿粕纖維兩種工藝。竹原纖維是通過物理機械的方法將竹子脫青、反復壓軋、碾平、梳理后,采用部分脫膠工藝,除去糖份、脂肪然后再進行不完全脫膠,

8、制成竹原纖維,實現(xiàn)竹纖維的單纖化。得到的纖維不添加化學試劑,纖維直徑0.04～0.5mm,長度10～200mm。四川閬中棉紡織廠、湖南株洲雪松麻業(yè)有限公司都進行過竹原纖維的開發(fā)生產。陳奎元提出了這種竹纖維生產方法的工藝。用竹子的青篾/黃篾為原料,經70～150℃、0.5～3h熱處理,使竹質松散后,撕裂制成竹麻,也可不經加熱處理直接撅裂制成竹麻。竹麻用0.5%～2%的硫酸水溶液浸泡1～3h進行酸處理,再用0.5%～