苘麻纤维脱胶实验及性能研究

黄伟韩，喻红芹

（中原工学院，郑州450007）

苘麻纤维脱胶实验及性能研究

黄伟韩，喻红芹

（中原工学院，郑州450007）

对苘麻脱胶进行了分析研究.实验采用碱氧一浴法、碱煮法、预尿氧法分别对苘麻进行脱胶，并对纤维的微观形态、细度、残胶率、成分、断裂强度、红外等性能进行了测试与分析.结果表明，碱氧一浴法脱胶效果最好，其最优工艺参数为：浸酸时间1h（温度50℃、H2SO4浓度2g／L），NaOH 浓 度12g／L，H2O2浓度14g／L，沸水煮练2h.在此条件下，麻纤维残胶率为10.1%，细度为2.6tex，断裂强度为43.72cN／tex.

苘麻；脱胶；性能；测试

苘麻，又名白麻，为锦葵科苘麻属植物，在中国的种植和利用已有悠久历史.苘麻作为一种新型的天然纺织原料，具备了麻类纤维吸湿散湿快、透气性好、纹理自然、色调柔和、风格独特等优点.苘麻韧皮须经过脱胶去除果胶、半纤维素和木质素等非纤维素物质，才能获得具有可纺性的纤维.因此，脱胶是苘麻纤维制取的重要环节，脱胶质量的好坏直接影响着麻纤维的产量和质量.目前，常见的苘麻纤维脱胶方法有化学脱胶法、生物脱胶法，但脱胶技术仍存在很多问题.传统的化学脱胶工艺流程长，非常耗时，易损伤纤维，且环境污染较大；而生物脱胶处理温和，效果不令人满意，达不到纺纱要求，目前仍停留在实验室小试阶段，再加上成本高等原因，限制了它在工业上的应用.鉴于此，本文就苘麻的快速脱胶技术进行研究.

1 实 验

1.1 实验原料

实验原料为苘麻韧皮.

1.2 实验方法

碱煮法工艺流程为：浸酸→水洗→碱煮→水洗→酸洗→水洗→晾干.

预尿氧法工艺流程为：预尿氧处理→水洗→碱煮→水洗→酸洗→水洗→晾干.

碱氧一浴法工艺流程为：浸酸→水洗→碱氧一浴→水洗→酸洗→水洗→晾干.

1.3 性能测试

苘麻成分测试采用中华人民共和国国家标准GB／T5889－86《苎麻化学成分分析方法》进行取样及测试；细度测试采用中段切断称重法；强力测试使用INSTRON万能强力仪；红外测试方法为溴化钾压片法（Bio－Rad FTS－40FTIR（Cambridge，MA，USA）傅立叶转换红外光谱仪）.

2 结果与讨论

2.1 苘麻成分

表1显示了苘麻与其他麻类纤维的成分含量.由表1可知，苘麻原麻化学成分中半纤维素、木质素、果胶、水溶物等含量都较其他麻类高.水溶物、果胶在脱胶过程易溶解或降解去除，而木质素含量高且难去除.这些较多的胶质成分导致了苘麻含胶率较高.

2.2 碱煮法

此法为传统的煮练法，先经过预酸处理，H2SO4浓度2g／L，浴比1∶20，温度50℃，处理1h.碱煮时，NaOH 浓度分别为8g／L、10g／L、12g／L、14g／L（助剂Na2SiO3浓度为3g／L、NaSO3浓度为3g／L），浴比为1∶30，沸水煮练2h.处理后的重量损失率如表2所示.

表1 苘麻与其他麻类的成分含量%

表2 不同NaOH浓度下的重量损失率

由表2可知，随着NaOH浓度的增加，重量损失率虽逐渐增加，但其值仍较小，说明残胶含量较高，脱胶效果不够理想.

2.3 预尿氧法

预尿素法是利用尿氧溶液对苘麻的渗透、溶胀作用，对苘麻纤维进行前处理.碱煮时，NaOH浓度为12g／L（助剂 Na2SiO3浓度为3g／L、NaSO3浓度为3g／L），浴比为1∶30，沸水煮练2h.处理后的重量损失率如表3所示.

表3 不同H2O2浓度下的重量损失率

由表3可知，采用预尿氧法处理时，随着H2O2浓度的增加，重量损失率逐渐增大，胶质不断被降解，说明此法脱胶效果尚好.

2.4 碱氧—浴法

在其他条件完全相同的情况下，脱胶时间对重量损失率的影响情况如表4所示.

表4 不同脱胶时间下的重量损失率

由表4可以看出，随着碱煮时间的延长，苘麻的重量损失率上升很快，而2h后变化不大.这是因为在一定时间范围内，煮练时间越长，胶质降解越多，脱胶效果越好；但时间过长，残余的胶质为结构稳定的木质素，脱胶效果则不明显，且耗时会增加成本.因此，煮练时间确定为2h.

NaOH浓度对脱胶效果的影响情况如表5所示.在脱胶处理过程中，苘麻纤维的细度先是随着NaOH浓度的增加而明显减小，在NaOH浓度为12g／L时已逐渐趋于稳定.NaOH浓度的大小直接影响脱胶反应的进行.如NaOH浓度太小，很难去除胶质，从而使苘麻束纤维不能充分分离；如NaOH浓度太大，苘麻纤维的细度没有明显变化，且易使纤维素溶胀或生成碱纤维素.因此，碱煮脱胶过程中，NaOH浓度定为12g／L.

表5 NaOH 浓度对细度的影响

H2O2浓度对脱胶效果的影响情况如表6所示.随着H2O2用量的加大，苘麻纤维的细度逐渐减小，而后逐渐趋于稳定.由此可以看出，苘麻纤维细度与H2O2的用量并不成正比关系；H2O2的用量如果超过某一特定量，苘麻纤维的细度将不会发生明显变化，反而会增加成本.因此，确定H2O2的最佳用量为14g／L.

表6 H2O2浓度对细度的影响

对以上几种实验方案的结果进行对比分析，可知碱氧一浴法脱胶效果相对较好.其最佳工艺参数为：浸酸时间1h，H2SO4浓度2g／L，浴比1∶20，温度50℃.碱煮条件为：NaOH 浓度12g／L，H2O2用量14g／L，浴比1∶30，沸水煮练2h.在此条件下，苘麻的脱胶效果最好.

2.5 苘麻纤维形态的观察

苘麻原麻及最佳条件下处理后的纤维横向形态分别如图1和图2所示.可以看出，苘麻纤维截面均为不规则多边形，有空腔；脱胶前空腔大而明显，但脱胶后由于纤维的溶胀，空腔明显变小.

图1 苘麻原麻（800×）

2.6 苘麻纤维的性能测试

经碱氧一浴法最佳方案处理后，所得苘麻纤维的残胶率为 10.1%，细度为2.6tex，断裂强度为43.72cN／tex，断裂伸长率为2.71%.此细度达到了工艺纤维纺纱的细度要求，且强度较高.

2.7 苘麻纤维的红外测试

苘麻原麻和最佳条件下处理后的纤维的红外测试结果如图3和图4所示.苘麻原麻和最佳条件下脱胶后的麻纤维在2 920cm－1左右区域内呈现一个波峰，该处的吸收峰是由于非纤维素多糖的C－H不对称伸缩和对称伸缩振动产生的.根据苘麻的成分可推测出，此处的波峰可能归因于较高的蜡质和半纤维素含量.

在1 733cm－1左右区域的吸收峰表示酯化羧基的伸缩振动，它为水溶性物质的特征峰，反映了包含羧基的糖醛酸含量.由图3和图4可知，原麻在此处具有明显的特征峰，而脱胶后的纤维在此处不存在特征峰.这表明在脱胶过程中，水溶物得以去除［1－4］.由此可知，在脱胶过程中，大部分胶质得到了去除.

图2 最佳条件下处理后的苘麻纤维（800×）

3 结 语

由以上几种实验方案的结果及分析可知，碱氧一浴法脱胶效果相对较好，其最佳工艺参数为：浸酸时间1h，H2SO4浓度2g／L，浴比1∶20，温度50℃.碱煮条件为：NaOH 浓度12g／L，H2O2浓度14g／L，浴比1∶30，沸水煮练2h.在此条件下，苘麻的脱胶效果最好，残胶率为10.1%，细度为2.6tex，断裂强度为43.72cN／tex.

［1］ Blackwell J，Vasko P D，Koenig，J L.Infrared and Raman Spectra of the Cellulose from the Cell Wall of Valonia Ventricosa［J］.J.Appl.Phys.，1970，41：4375－4379.

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

［3］ Sao K P，Mathew M D，Ray P K.Infrared Spectra of Alkali Treated Degummed Ramie［J］.Textile Research Journal 1987，57：407

［4］ 于世林，夏心泉，李寅蔚，等.波谱分析法［M］.重庆：重庆大学出版社，1991：48.

Study on Retting and Properties of Chingma Fiber

HUANG Wei－han，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

黄伟韩（1981－），女，河南襄城人，硕士