伊犁野生蕁麻纖維性能初探

康玉萍

(新疆應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院,新疆 奎屯833200)

蕁麻是蕁麻科蕁麻屬多年生草本植物(圖1),其蜇毛有毒性,皮膚接觸后立刻引起反應(yīng),出現(xiàn)瘙癢、紅腫等癥狀[1]。蕁麻耐瘠薄,抗寒、抗旱,在新疆可進(jìn)行大量種植[2],該植物在新疆伊犁地區(qū)還是一種常用的民族藥和民間藥[3-6],很多牧民都會(huì)將其割倒、晾曬、打垛成為冬季牛羊的飼草料。蕁麻亦是一種具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的野生植物和農(nóng)作物,可供纖維、食物用等[7]。蕁麻皮中富含豐富的纖維素,可作為紡織原料使用。目前對(duì)蕁麻的研究主要集中在其化學(xué)成分及生物活性方面[8]。本文對(duì)新疆伊犁地區(qū)的野生蕁麻進(jìn)行脫膠處理,并對(duì)得到的蕁麻纖維的性能進(jìn)行測(cè)試,分析了蕁麻纖維的基本性能。

1 蕁麻皮的制取

到伊犁采集野生蕁麻后對(duì)其麻皮進(jìn)行手動(dòng)剝?nèi)?。由于其莖葉上有獨(dú)特的刺毛,觸及皮膚會(huì)出現(xiàn)紅斑并痛癢[9],故在剝?nèi)r(shí)需帶上橡膠手套。先將蕁麻葉子都切去,切的時(shí)候不能連帶纖維,然后進(jìn)行剝皮刮青,目的是將一些粘連的其他物質(zhì)刮去。用刀面在蕁麻桿上輕輕往復(fù)刮取,將麻桿上的刺刮去,只留下麻皮上的纖維,然后手動(dòng)剝?nèi)∈n麻皮,得到如圖1(b)所示的蕁麻皮。采集完蕁麻皮后,要進(jìn)行晾曬,把麻纖維攤開進(jìn)行晾曬,晾曬之后的麻纖維有點(diǎn)橫向卷曲、干枯。

2 脫膠試驗(yàn)

蕁麻的化學(xué)脫膠是利用膠質(zhì)成分對(duì)無機(jī)酸、堿和氧化劑作用的不穩(wěn)定性,破壞膠質(zhì)大分子使其變成能溶入溶液的小分子,從而將膠質(zhì)與蕁麻纖維分離的過程。

圖1 蕁麻

2.1 儀器及藥品

儀器:電子天平、恒溫水浴鍋、過濾網(wǎng)、橡膠錘等。

藥品:軟水、氫氧化鈉顆粒、5%亞硫酸鈉、10%硅酸鈉、5%高效滲透劑、5%螯合劑、10%純堿、p H 試紙、5 g/L雙氧水、醋酸、5%硫酸、特制油劑等。

2.2 脫膠工藝

預(yù)處理→一煮→二煮→打纖→酸洗→晾干→精干蕁麻纖維。浴比為1∶15,蕁麻5 g。

(1)預(yù)處理。將5 g蕁麻置于75 ml溶液中浸潤(rùn)20 min。溶液中含0.4 ml雙氧水、0.2 ml高效滲透劑原液,p H 值調(diào)至6.5。

(2)一煮。將氫氧化鈉顆粒配成10 g/L的氫氧化鈉溶液,加入2 ml亞硫酸鈉溶液、1 ml硅酸鈉溶液、0.2 ml高效滲透劑,將經(jīng)過預(yù)處理的蕁麻放在其中,在100℃恒溫水浴鍋中煮1 h,每10 min用玻璃棒攪拌一次。

(3)二煮。配制10 g/L 的氫氧化鈉溶液,取2 ml亞硫酸鈉溶液、1 ml硅酸鈉溶液、0.2 ml高效滲透劑,將一煮后的蕁麻放在其中,在100 ℃恒溫水浴鍋中煮2.5 h,并每10 min用玻璃棒攪拌一次。

(4)打纖。打擊蕁麻5 min,利用橡膠錘打擊作用將蕁麻纖維表面的木質(zhì)素、膠質(zhì)等雜質(zhì)打碎去除,同時(shí)破壞蕁麻皮中的束狀結(jié)構(gòu),使蕁麻纖維的分離性能較好,也使纖維更松散[10]。

(5)酸洗。在軟水中加入2 ml硫酸溶液、0.2 ml高效滲透劑,放入打纖后的蕁麻,并用玻璃杯輕輕順時(shí)針攪動(dòng)2 min。

(6)晾干。擠干,晾曬。

(7)得到蕁麻纖維。

3 蕁麻纖維性能測(cè)試

3.1 蕁麻纖維的縱橫形態(tài)

蕁麻纖維的橫面結(jié)構(gòu)和縱面結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 蕁麻纖維的結(jié)構(gòu)

從圖2中看出,蕁麻纖維表面平滑,形態(tài)筆直,沒有明顯扭轉(zhuǎn),纖維表面有明顯的豎紋,兩側(cè)有結(jié)節(jié),纖維壁上有不規(guī)則縫隙,橫截面接近橢圓形,內(nèi)部有空腔,成熟纖維的纖維壁較厚且空腔較小。

3.2 蕁麻纖維性能測(cè)試

3.2.1 測(cè)試儀器

YG(B)008E 型電子單紗強(qiáng)力儀、Y171型纖維切斷器、夾子、Y111 型羅拉式纖維長(zhǎng)度分析儀、扭力天平、玻片、蓋玻片、黑絨板、鑷子、電子天平、恒溫烘箱、干燥皿等。

3.2.2 測(cè)試方法

(1)長(zhǎng)度采用羅拉法測(cè)定。

(2)細(xì)度采用中斷稱重法。稱出中段纖維重量(Gp)和2端纖維重量(Gc),數(shù)出纖維根數(shù)(n),根據(jù)公式Nm=10n/Gp可計(jì)算出單纖維支數(shù)Nm。切段的長(zhǎng)度為10 mm。

(3)采用YG(B)008E型電子單纖維強(qiáng)力機(jī)測(cè)試脫膠后纖維的斷裂強(qiáng)力。強(qiáng)力測(cè)定按等速伸長(zhǎng)(CRE)原理測(cè)定試樣斷裂強(qiáng)力及伸長(zhǎng)。

(4)吸放濕性。參照GB/T 5883-1986《苧麻回潮率、含水率試驗(yàn)方法》,吸濕過程初始重量為5.00 g,放濕過程初始重量為5.71 g。

3.2.3 測(cè)試結(jié)果

(1)蕁麻纖維長(zhǎng)度測(cè)試結(jié)果見表1。

表1 蕁麻纖維長(zhǎng)度測(cè)試

由于蕁麻纖維的長(zhǎng)度有長(zhǎng)有短,離散系數(shù)大,在試驗(yàn)過程中梳去的短纖維的含量較多。蕁麻纖維長(zhǎng)度平均值為42.57 mm,亞麻纖維的長(zhǎng)度在10～26 mm 之間,蕁麻纖維的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于亞麻纖維的長(zhǎng)度,一般來說,纖維的長(zhǎng)度越長(zhǎng),其可紡性能越好。

(2)蕁麻纖維細(xì)度測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 蕁麻纖維細(xì)度測(cè)試

由表2中數(shù)據(jù)可以看出蕁麻纖維的公制支數(shù)為1 453.33,亞麻纖維的支數(shù)在3 000～6 000之間,蕁麻纖維的細(xì)度遠(yuǎn)小于亞麻纖維的細(xì)度。

(3)蕁麻纖維強(qiáng)力測(cè)試見表3。

表3 蕁麻纖維強(qiáng)力測(cè)試

由表3可以看出蕁麻纖維的平均斷裂強(qiáng)力、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)及其斷裂伸長(zhǎng)率很大,但蕁麻纖維斷裂強(qiáng)力差異非常大,在34.69 c N 到156.27 c N 之間,且蕁麻纖維手感硬挺,剛性大,抱合力較差,在紡紗過程中可能會(huì)有一定難度。

(4)蕁麻纖維吸放濕過程見表4、表5,回潮率如圖3所示。

表4 吸濕過程表

表5 放濕過程表

圖3 蕁麻纖維吸放濕圖

蕁麻纖維在0～80 min內(nèi)吸濕較快,80 min以后吸濕緩慢,逐漸趨于平穩(wěn)。而放濕過程比較平穩(wěn)緩慢,在150 min左右時(shí)有一些波動(dòng),最后趨于穩(wěn)定,可能是因?yàn)榉Q量誤差引起的。從2個(gè)曲線中可以看出放濕過程比吸濕過程慢?？傮w而言,蕁麻回潮率大,吸放濕性能好,用于服裝有較好的吸濕排汗性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過采集、剝?nèi)?、脫膠等工藝得到了蕁麻纖維,并對(duì)蕁麻纖維的外觀和物理性能進(jìn)行了初步檢測(cè),蕁麻纖維表面較平滑,縱向有豎紋,橫截面呈近橢圓形,內(nèi)部有空腔,具有韌皮類麻纖維的共同特征。蕁麻纖維長(zhǎng)度平均值為42.57 mm,公制支數(shù)為1 453.33,平均斷裂強(qiáng)力較大,為60.43 c N,回潮率為9.2%,有吸放濕快、導(dǎo)濕性強(qiáng)的紡織服用特征。

從蕁麻纖維的長(zhǎng)度、細(xì)度、強(qiáng)力等指標(biāo)可以看出,蕁麻纖維具有較好的可紡性,有紡織應(yīng)用價(jià)值。但也應(yīng)注意到,做為野生麻纖維,其長(zhǎng)度、細(xì)度有較大離散性,在紡織加工過程中制成率較低。采用對(duì)纖維長(zhǎng)度離散要求不高的紡紗生產(chǎn)為宜,或者與其他纖維混紡,開發(fā)具有特殊風(fēng)格、性能的產(chǎn)業(yè)用和家用紡織產(chǎn)品。