玉米須纖維可紡性研究

李 浩，邢明杰，孫志豪，陶繼昊，逄曉雪，黃春悅

(青島大學(xué)，山東 青島 266071)

1 引言

中國是玉米的主要生產(chǎn)國，2018年全年玉米產(chǎn)量僅次與美國，居世界第二位，占全球的23%。我國玉米產(chǎn)區(qū)主要集中在東北、華北和西南、西北，遼、吉、黑、內(nèi)蒙、晉、冀、魯、豫8省區(qū)生產(chǎn)了全國70%以上的玉米，尤其是東北地區(qū)(含內(nèi)蒙)，常年玉米播種面積800萬公頃，雖近年來播種面積有所下降，但仍是我國最大的商品玉米產(chǎn)地。

目前，我國對玉米種植業(yè)的副產(chǎn)品利用效率非常低。雖玉米秸稈、玉米皮等副產(chǎn)品有一定程度的利用，但玉米須大多被直接丟棄，造成資源浪費(fèi)。本文通過對玉米須纖維的可紡性分析，試圖發(fā)掘玉米須纖維在紡紗領(lǐng)域中的利用價(jià)值，從而提高資源利用率。

2 玉米須成分及性能

2.1 玉米須形態(tài)

玉米須即玉米的雄蕊花絮，如圖1所示。成熟玉米須呈紅褐色。形態(tài)為半透明片狀長絲形。頭端尖，內(nèi)層及外層均透明膜質(zhì)。長度12 cm～17 cm。細(xì)度不一，不同植株有明顯差異。成熟纖維帶有天然卷曲。

2.2 玉米須組成成分

玉米須中含纖維素、皂苷、揮發(fā)油、氨基酸、脂質(zhì)、糖類等，其中揮發(fā)油以 5-烯-3-醇、β-谷甾醇、豆醇-7-烯-3 醇為主要成分；氨基酸有16 種，含人體必須氨基酸7種，如蘇氨酸、谷氨酸、絲氨酸等；糖類主要有葡萄糖、戊聚糖、半聚乳糖[1]。玉米須的主要成分為纖維素以及脂質(zhì)。纖維素的存在為玉米須紡紗提供了理論可行性，同時(shí)在玉米須提取物中發(fā)現(xiàn)了鄰苯二甲酸二異辛酯，此類物質(zhì)在塑料工業(yè)中常作為增塑劑使用，可削弱聚合物分子間的范德華力，從而增加分子鏈的移動(dòng)性，降低分子鏈的結(jié)晶度，增加聚合物塑性，從而使聚合物伸長量、曲撓性和柔韌性得到提高[2]。

圖1 玉米須

2.3 玉米須纖維力學(xué)性能

纖維的力學(xué)性能對紡紗十分重要，直接影響到其是否能夠成紗與紗線質(zhì)量。玉米須纖維長度為12 cm～17 cm。細(xì)度不一，不同品種玉米有明顯差異。北方玉米品種的玉米須細(xì)度約在1.2 tex。濕度對纖維強(qiáng)力有較為顯著影響。

試樣為1.18 tex玉米須纖維。采用YG008E電子單纖維強(qiáng)力機(jī)測試其斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率等。測試參數(shù)見表1，測試結(jié)果見表2。

由表2可以得知玉米須纖維的斷裂強(qiáng)度約為25.21 cN/tex，斷裂伸長率約為2.20%。纖維強(qiáng)度越大，紡紗過程中纖維的損傷越小，成紗強(qiáng)力就

表1 YG008E電子單纖維強(qiáng)力機(jī)設(shè)定值

表2 玉米須強(qiáng)力測試結(jié)果

越高[3]。玉米須纖維的強(qiáng)力較低，尤其是韌性極差，纖維受到切向力時(shí)極易發(fā)生斷裂，在開松梳理時(shí)容易造成纖維損傷掉落，因此不適應(yīng)于傳統(tǒng)紡紗方式。

3 玉米須纖維的試紡

3.1 玉米須纖維梳理

玉米須纖維較粗且韌性較差，在梳理過程中極易被損傷。為提高纖維韌性，本次試紡中先將玉米須纖維在水中浸潤，然后將試紡樣品與棉纖維以80/20的比例混合，一同喂入梳棉機(jī)，在低轉(zhuǎn)速下對混合纖維進(jìn)行梳理成網(wǎng)[4]。梳理后得到成網(wǎng)效果見圖2。

圖2 玉米須纖維/棉纖維混合成網(wǎng)效果圖

從圖2可知，梳理遠(yuǎn)沒有達(dá)到預(yù)期效果。雖然經(jīng)過了纖維韌性加強(qiáng)處理和放慢梳理速度，但在梳理過程中，玉米須纖維仍被錫林、刺輥破壞。斷成小節(jié)。絕大多數(shù)玉米須纖維掉落。最終得到的棉網(wǎng)中玉米須纖維的含量不足1%。經(jīng)后續(xù)多次試紡，發(fā)現(xiàn)玉米須纖維的強(qiáng)度不足以抵擋其經(jīng)過現(xiàn)有梳棉機(jī)中錫林、刺輥等時(shí)所受的切向力。故而無法成網(wǎng)并進(jìn)行后續(xù)紡紗過程。

3.2 結(jié)果分析

由于玉米須纖維中含有多種組成成分，尤其含有大量不規(guī)則分布的糖類小分子，纖維內(nèi)部取向度較低。受到切向力時(shí)容易發(fā)生斷裂。

玉米須纖維較粗，呈彎曲形態(tài)，強(qiáng)力較低，并且在梳理過程中受到錫林、刺輥、蓋板等打擊較大，因此難以形成纖網(wǎng)。

玉米須纖維受力具有各向異性，故而韌性較差，易折斷。通過梳棉機(jī)時(shí)錫林施加的切向力打擊會(huì)對纖維造成巨大傷害造成纖維斷裂。因此，玉米須纖維現(xiàn)有條件下不具備可紡性，需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)語

玉米須纖維從成分上具備理論可紡性，但由于其成分復(fù)雜、分子取向度較低及其形態(tài)等原因，決定了玉米須纖維韌性及力學(xué)性能較差，導(dǎo)致其在試紡過程可紡性極差，因此需對玉米須纖維進(jìn)一步研究，以改善其可紡性。