汉麻纤维的结构性能与加工技术

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1、万方数据高分子通报2008年12月汉麻纤维的结构性能与加工技术张建春，张华(总后勤部军需装备研究所，北京100082)摘要：汉麻韧皮纤维是用途广泛的纺织原料，具有许多其它纤维不可比拟的优良性能。本文采用扫描电镜、x衍射、红外光谱、紫外光谱仪等多种现代测试仪器和方法，对汉麻纤维的形态结构、分子结构、化学组成、微量元素含最等进行了．分析研究，对汉麻纤维的力学性能、热性能、抗菌性能、防紫外性能、吸附性能等进行了测试分析，并有针对性地进行了机理探讨。在结构性能分析的基础上，本文作者还对所研究的汉麻纤维脱除木质素和

2、果胶质的新工艺进行了介绍。关键词：汉麻；结构；性能；加工技术作为自然界最宝贵的礼物，天然纤维几千年来成为人类最息息相关的生产和生活物资之一。随着人类对自然认识的逐步加深，对天然纤维了解和应用的能力不断提高，一些过去难以应用的纤维，也因技术的进步而逐步挖掘出其优异的特性来。汉麻纤维的再次兴起，正是由于新技术在这一领域内应用的成果。汉麻足一种传统的可再生经济作物，曾被人类广泛应用达几千年。但由于其纤维固有的刚硬、易皱等特点，近百年来逐步被棉花和化纤所取代，应用逐年下降。但研究发现，汉麻具有独特的性能，其在纺织

3、、食品、医药、造纸、建材等领域的应用前景非常广阔¨’2】，采用新的工艺技术，完全可改变汉麻纤维在人们头脑中固有的形象，而使其焕发出新的光彩。本文即在汉麻纤维结构分析与性能测试的基础上，介绍了新的汉麻纤维加工技术。1汉麻纤维的结构1．1汉麻纤维的形态结构图1是汉麻茎部横截面示意图，从横切面看，汉麻最外层是表皮，顺次为皮层、次生皮层、韧皮部、形成层、木质部和髓。纤维束大多存在于次生皮层，一般纤维束层最外一层为初生纤维，次生纤维位于韧皮部。引。图2为汉麻微纤维排列示意图。从物理构成来看，汉麻韧皮纤维主要由细胞壁

4、和细胞空腔组成，细胞壁又分为细胞膜和初生壁(P层)及次生壁(S层)，次生壁又可以细分为3层(由外而内分为Sl、s2和s3层)，其中胞间物质木质化严重。汉麻S2层的原纤螺旋角约为60，苎麻为7．50，亚麻为10。。汉麻单纤维呈管形，表面有节，无天然扭曲，表面很粗糙，不同程度地有纵向缝隙和孔洞，横截面略呈不规则多边形，中心有空腔，空腔与纤维表面的缝隙和孔洞相连，在胞问层物质的粘结下交织成网状。图2为汉麻纤维的SEM照片，从照片上可以显著地看到这些特点。1．2汉麻纤维的分子结构汉麻纤维的x光衍射测试表明，汉麻纤

5、维与苎麻、亚麻一样，其结晶晶型都是典型的纤维素I。图4作者简介：张建春(195'8一)，男，高级工程师，工学博士，主要从事高分子材料和纺织品的研究及开发．E-mail：JianchunzhangS02@263．net．万方数据第12期高分子通报·45·为汉麻、苎麻、亚麻三种纤维的x光衍射图，从图中测得的纤维特征衍射峰的位置见表l。利用分峰法求得的三种麻纤维的结晶度和结晶指数，其中汉麻纤维的结晶度为84．79％，结晶指数为1．47％，苎麻纤维的结晶度为84．48％，结晶指数为1．36％，亚麻纤维的结晶度为8

6、0．33％，结晶指数为1．29％。测试结果表明，汉麻纤维的结晶程度最高，苎麻次之，亚麻纤维的结晶度相对小一些。图1汉麻茎邬横截面示意图FigurelCross．sectionsketchmapofchina-hempstemI：表皮角质层Ⅱ：初生皮层珊：次乍皮层Ⅳ：韧皮层V：木质部Ⅶ：髓1、气孔，2、角质细胞。3、厚角组织，4、初生皮层薄壁细胞，5、内皮层，6、初生韧皮纤维，7、次乍韧皮纤维。8、形成层．9、木薄壁细胞，lO、木质导管，11、木纤维，12、髓微现薄壁细胞。13、髓薄肇细胞，14、髓管道o3

7、45图2汉麻茎部横截面示意图Figure2Sketchmapofchina-hempstem1、纤维轴向，2、次生甓s3层。3、次生壁s2层，4、次牛壁Sl层，5，初生壁6、异向螺旋排列，7、垂直纤维轴排列图3汉麻纤维电镜照片Figure3SEMphotographsofChina-hempfiber表1汉麻、苎麻和亚麻纤维的特征衍射峰值TablelCharacteristicdiffractpeal【valueofchina-hemp，ramieandflaxfibers三种麻的结晶晶型得到了红外光谱图

8、测试的验证，图5为三种麻纤维的红外光谱图，从图中可以看出，汉麻、苎麻和亚麻纤维的主要特征吸收峰几乎相同，说明三种麻纤维都同属于典型的纤维素I。万方数据·46·高分子通报2008年12月图4汉麻、苎麻和亚麻纤维的x．射线衍射曲线图Figure4Diffractionpatternsofchina-hemp，ramieandflaxfd)era．图5汉麻、苎麻和亚麻纤维的傅立叶红外光谱图Figure5Infraredspectra