苘麻纖維脫膠實(shí)驗(yàn)及性能研究

黃偉韓，喻紅芹

（中原工學(xué)院，鄭州450007）

苘麻纖維脫膠實(shí)驗(yàn)及性能研究

黃偉韓，喻紅芹

（中原工學(xué)院，鄭州450007）

對苘麻脫膠進(jìn)行了分析研究.實(shí)驗(yàn)采用堿氧一浴法、堿煮法、預(yù)尿氧法分別對苘麻進(jìn)行脫膠，并對纖維的微觀形態(tài)、細(xì)度、殘膠率、成分、斷裂強(qiáng)度、紅外等性能進(jìn)行了測試與分析.結(jié)果表明，堿氧一浴法脫膠效果最好，其最優(yōu)工藝參數(shù)為：浸酸時(shí)間1h（溫度50℃、H2SO4濃度2g／L），NaOH 濃 度12g／L，H2O2濃度14g／L，沸水煮練2h.在此條件下，麻纖維殘膠率為10.1%，細(xì)度為2.6tex，斷裂強(qiáng)度為43.72cN／tex.

苘麻；脫膠；性能；測試

苘麻，又名白麻，為錦葵科苘麻屬植物，在中國的種植和利用已有悠久歷史.苘麻作為一種新型的天然紡織原料，具備了麻類纖維吸濕散濕快、透氣性好、紋理自然、色調(diào)柔和、風(fēng)格獨(dú)特等優(yōu)點(diǎn).苘麻韌皮須經(jīng)過脫膠去除果膠、半纖維素和木質(zhì)素等非纖維素物質(zhì)，才能獲得具有可紡性的纖維.因此，脫膠是苘麻纖維制取的重要環(huán)節(jié)，脫膠質(zhì)量的好壞直接影響著麻纖維的產(chǎn)量和質(zhì)量.目前，常見的苘麻纖維脫膠方法有化學(xué)脫膠法、生物脫膠法，但脫膠技術(shù)仍存在很多問題.傳統(tǒng)的化學(xué)脫膠工藝流程長，非常耗時(shí)，易損傷纖維，且環(huán)境污染較大；而生物脫膠處理溫和，效果不令人滿意，達(dá)不到紡紗要求，目前仍停留在實(shí)驗(yàn)室小試階段，再加上成本高等原因，限制了它在工業(yè)上的應(yīng)用.鑒于此，本文就苘麻的快速脫膠技術(shù)進(jìn)行研究.

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)原料為苘麻韌皮.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

堿煮法工藝流程為：浸酸→水洗→堿煮→水洗→酸洗→水洗→晾干.

預(yù)尿氧法工藝流程為：預(yù)尿氧處理→水洗→堿煮→水洗→酸洗→水洗→晾干.

堿氧一浴法工藝流程為：浸酸→水洗→堿氧一浴→水洗→酸洗→水洗→晾干.

1.3 性能測試

苘麻成分測試采用中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T5889－86《苧麻化學(xué)成分分析方法》進(jìn)行取樣及測試；細(xì)度測試采用中段切斷稱重法；強(qiáng)力測試使用INSTRON萬能強(qiáng)力儀；紅外測試方法為溴化鉀壓片法（Bio－Rad FTS－40FTIR（Cambridge，MA，USA）傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀）.

2 結(jié)果與討論

2.1 苘麻成分

表1顯示了苘麻與其他麻類纖維的成分含量.由表1可知，苘麻原麻化學(xué)成分中半纖維素、木質(zhì)素、果膠、水溶物等含量都較其他麻類高.水溶物、果膠在脫膠過程易溶解或降解去除，而木質(zhì)素含量高且難去除.這些較多的膠質(zhì)成分導(dǎo)致了苘麻含膠率較高.

2.2 堿煮法

此法為傳統(tǒng)的煮練法，先經(jīng)過預(yù)酸處理，H2SO4濃度2g／L，浴比1∶20，溫度50℃，處理1h.堿煮時(shí)，NaOH 濃度分別為8g／L、10g／L、12g／L、14g／L（助劑Na2SiO3濃度為3g／L、NaSO3濃度為3g／L），浴比為1∶30，沸水煮練2h.處理后的重量損失率如表2所示.

表1 苘麻與其他麻類的成分含量%

表2 不同NaOH濃度下的重量損失率

由表2可知，隨著NaOH濃度的增加，重量損失率雖逐漸增加，但其值仍較小，說明殘膠含量較高，脫膠效果不夠理想.

2.3 預(yù)尿氧法

預(yù)尿素法是利用尿氧溶液對苘麻的滲透、溶脹作用，對苘麻纖維進(jìn)行前處理.堿煮時(shí)，NaOH濃度為12g／L（助劑 Na2SiO3濃度為3g／L、NaSO3濃度為3g／L），浴比為1∶30，沸水煮練2h.處理后的重量損失率如表3所示.

表3 不同H2O2濃度下的重量損失率

由表3可知，采用預(yù)尿氧法處理時(shí)，隨著H2O2濃度的增加，重量損失率逐漸增大，膠質(zhì)不斷被降解，說明此法脫膠效果尚好.

2.4 堿氧—浴法

在其他條件完全相同的情況下，脫膠時(shí)間對重量損失率的影響情況如表4所示.

表4 不同脫膠時(shí)間下的重量損失率

由表4可以看出，隨著堿煮時(shí)間的延長，苘麻的重量損失率上升很快，而2h后變化不大.這是因?yàn)樵谝欢〞r(shí)間范圍內(nèi)，煮練時(shí)間越長，膠質(zhì)降解越多，脫膠效果越好；但時(shí)間過長，殘余的膠質(zhì)為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的木質(zhì)素，脫膠效果則不明顯，且耗時(shí)會(huì)增加成本.因此，煮練時(shí)間確定為2h.

NaOH濃度對脫膠效果的影響情況如表5所示.在脫膠處理過程中，苘麻纖維的細(xì)度先是隨著NaOH濃度的增加而明顯減小，在NaOH濃度為12g／L時(shí)已逐漸趨于穩(wěn)定.NaOH濃度的大小直接影響脫膠反應(yīng)的進(jìn)行.如NaOH濃度太小，很難去除膠質(zhì)，從而使苘麻束纖維不能充分分離；如NaOH濃度太大，苘麻纖維的細(xì)度沒有明顯變化，且易使纖維素溶脹或生成堿纖維素.因此，堿煮脫膠過程中，NaOH濃度定為12g／L.

表5 NaOH 濃度對細(xì)度的影響

H2O2濃度對脫膠效果的影響情況如表6所示.隨著H2O2用量的加大，苘麻纖維的細(xì)度逐漸減小，而后逐漸趨于穩(wěn)定.由此可以看出，苘麻纖維細(xì)度與H2O2的用量并不成正比關(guān)系；H2O2的用量如果超過某一特定量，苘麻纖維的細(xì)度將不會(huì)發(fā)生明顯變化，反而會(huì)增加成本.因此，確定H2O2的最佳用量為14g／L.

表6 H2O2濃度對細(xì)度的影響

對以上幾種實(shí)驗(yàn)方案的結(jié)果進(jìn)行對比分析，可知堿氧一浴法脫膠效果相對較好.其最佳工藝參數(shù)為：浸酸時(shí)間1h，H2SO4濃度2g／L，浴比1∶20，溫度50℃.堿煮條件為：NaOH 濃度12g／L，H2O2用量14g／L，浴比1∶30，沸水煮練2h.在此條件下，苘麻的脫膠效果最好.

2.5 苘麻纖維形態(tài)的觀察

苘麻原麻及最佳條件下處理后的纖維橫向形態(tài)分別如圖1和圖2所示.可以看出，苘麻纖維截面均為不規(guī)則多邊形，有空腔；脫膠前空腔大而明顯，但脫膠后由于纖維的溶脹，空腔明顯變小.

圖1 苘麻原麻（800×）

2.6 苘麻纖維的性能測試

經(jīng)堿氧一浴法最佳方案處理后，所得苘麻纖維的殘膠率為 10.1%，細(xì)度為2.6tex，斷裂強(qiáng)度為43.72cN／tex，斷裂伸長率為2.71%.此細(xì)度達(dá)到了工藝?yán)w維紡紗的細(xì)度要求，且強(qiáng)度較高.

2.7 苘麻纖維的紅外測試

苘麻原麻和最佳條件下處理后的纖維的紅外測試結(jié)果如圖3和圖4所示.苘麻原麻和最佳條件下脫膠后的麻纖維在2 920cm－1左右區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)一個(gè)波峰，該處的吸收峰是由于非纖維素多糖的C－H不對稱伸縮和對稱伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的.根據(jù)苘麻的成分可推測出，此處的波峰可能歸因于較高的蠟質(zhì)和半纖維素含量.

在1 733cm－1左右區(qū)域的吸收峰表示酯化羧基的伸縮振動(dòng)，它為水溶性物質(zhì)的特征峰，反映了包含羧基的糖醛酸含量.由圖3和圖4可知，原麻在此處具有明顯的特征峰，而脫膠后的纖維在此處不存在特征峰.這表明在脫膠過程中，水溶物得以去除［1－4］.由此可知，在脫膠過程中，大部分膠質(zhì)得到了去除.

圖2 最佳條件下處理后的苘麻纖維（800×）

3 結(jié) 語

由以上幾種實(shí)驗(yàn)方案的結(jié)果及分析可知，堿氧一浴法脫膠效果相對較好，其最佳工藝參數(shù)為：浸酸時(shí)間1h，H2SO4濃度2g／L，浴比1∶20，溫度50℃.堿煮條件為：NaOH 濃度12g／L，H2O2濃度14g／L，浴比1∶30，沸水煮練2h.在此條件下，苘麻的脫膠效果最好，殘膠率為10.1%，細(xì)度為2.6tex，斷裂強(qiáng)度為43.72cN／tex.

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［2］ Tsuboi M，Infrared Spectrum and Crystal Structure of Cellulose［J］.J.Polym.Sci.，1957，25：159－171.

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［4］ 于世林，夏心泉，李寅蔚，等.波譜分析法［M］.重慶：重慶大學(xué)出版社，1991：48.

Study on Retting and Properties of Chingma Fiber

HUANG Wei－h(huán)an，YU Hong－qin
（Zhongyuan University of Technology，Zhengzhou 450007，Chnia）

Absteact： Retting of chingma fiber is studied in this paper.Alkali－H2O2one－bath processing，NaOH boiling and pre－Urea－Hydrogen are involved in experiments，shape observation，fineness，residual gum content，ingredient，tenacity and infrared spectra are tested.The results show that alkali－H2O2one－bath processing is the best method，the optimal parameters are as follows：the acidic scouring time is 1h（temperature 50 ℃，H2SO42g／L），NaOH 12g／L，H2O214g／L，treatment time 2h.Residual gum content of fiber treated under the optimal condition is 10.1%，fineness is 2.6tex and tenacity is 43.72cN／tex.

Chingma；degumming；properties；test

TS192.55

A

10.3969／j.issn.1671－6906.2012.03.013

1671－6906（2012）03－0058－04

2012－05－17

黃偉韓（1981－），女，河南襄城人，碩士