黄麻纤维的性能及应用

2016-05-10孙晓婷

纺织科学与工程学报 2016年2期

关键词：黄麻改性纤维

郭　亚，孙晓婷

(青岛大学纺织服装学院，山东青岛 266071)

黄麻纤维的性能及应用

郭亚，孙晓婷

(青岛大学纺织服装学院，山东青岛 266071)

摘要：黄麻纤维是一种性能优良、产量高、价格低廉的天然纤维。论述了黄麻纤维的基本结构和性能、黄麻纤维产品的开发与应用，以及几种常用的改性处理方法，提出了黄麻纤维在服装、家纺及产业用纺织品中存在的问题及应用前景。

关键词：黄麻纤维性能应用改性处理

0引言

黄麻为一年生草本植物，主要生于热带和亚热带。黄麻纤维是最廉价的天然纤维之一，它与苎麻、大麻、亚麻、洋麻等同属于韧皮纤维，被称为“黄金纤维“，具有吸湿强、凉爽透气、染色性好、抗张强度大、价格低廉、易生物降解等优良特性，其种植和产量仅次于棉花。但黄麻纤维中木质素和杂质含量相对较高，可纺性差，一般用于制作工作服、鞋类用布、装饰用布、汽车用布以及地毯和家具等用品。随着现代纺织技术的发展，黄麻纤维的应用领域不断被拓展，相继出现许多高附加值的新产品，具有广阔的市场应用前景。

1黄麻纤维结构和性能

1.1结构

黄麻属于纤维素纤维，主要成分为纤维素，另含有半纤维素、木质素、果胶等物质(见表1)。在几种常见的麻类纤维中，黄麻纤维的木质素含量最高，刚性较大导致其织物硬挺并产生刺痒感。纵向呈竹子节状或X型节状，纤维细胞厚度整齐，呈圆筒状，两端渐细，顶端偶呈钝角形，无转曲，光泽好；横截面为五角形、六角形或多角形，中间有圆形或椭圆形大小不一的空腔，断面有倾斜龟裂条痕(如图1)。黄麻单纤维长度很短，一般为1mm～2.5mm，无法单独纺纱，需采用成束的工艺纤维进行纺纱。黄麻工艺纤维平均断裂强度为2.7cN/dtex，断裂伸长率为2.3%～3.5%，胞壁密度为1.21g/cm3，通常用来制作麻绳、麻袋的黄麻工艺纤维长度为80mm～150mm，细度为18dtex～35dtex；制作麻布的工艺纤维长度为18mm～25mm，细度为5.5dtex～8.5dtex[1，2]。

表1　几种纤维的化学成分对比

图1黄麻纤维横截面

黄麻纤维截面为不规则的多角形，纱线及织物易产生漫反射现象，同时，纤维初始模量大，产品挺括大方、悬垂典雅、纹理自然、色调柔和，无矫揉造作之感，给人以淳朴、亲和的视觉感受。将黄麻独特的纹理与现代风格相融合，通过纹路与色彩的丰富变化，呈现出一种简约、优雅的自然韵味[3]。

1.2性能

1.2.1热湿舒适性

黄麻纤维中的纤维素等物质含有大量亲水性基团，另外由于具有不规则的截面形状，可以形成毛细效应，具有极好的吸放湿性能，可快速的排出人体产生的汗液，调节人体与外界环境之间的微气候，使人体始终处于一种热湿平衡的适宜环境中，穿着舒适性好。

1.2.2抗菌性

黄麻纤维具有天然抗菌性，目前对其抗菌机理主要有两方面的作用：一是黄麻纤维独特的孔腔结构，纤维内部富含氧气，致使厌氧菌无法生存；二是黄麻纤维本身含有麻凿醇等抗菌物质，抑制了细菌的生长和繁殖，甚至将其杀死[4]。对黄麻纤维织物进行的接触法抗菌实验结果显示，12h后金黄色葡萄球菌的存活率仅为6%，大肠杆菌为8%。

1.2.3抗紫外线

由于黄麻纤维具有不规则的横截面结构，对光波和声波可以起到很好的反射和消散作用，制成的织物有较强的抗紫外线功能，既环保、经济，又有益于人体健康。

2黄麻纤维产品的开发与应用

2.1服饰用品

黄麻纤维面料舒适性好，凉爽、透气、易生物降解，且价格低廉，是麻类服装较理想的天然原料。虽然目前黄麻纤维制品在高档服饰产品的开发中存在很多不足，但是随着其面料品种和性能的不断改进，在服饰用品中受到了越来越多的关注。产品主要用于衬衫、裙子、夹克衫等，完全可替代中高档苎麻、亚麻类服装制品。

将黄麻纱线与棉、涤纶进行混织，形成具有双重特性的针织物。该混织面料可在外观上呈现出黄麻织物粗犷、挺括的风格，给人一种朴实、自然的田园享受；同时可改善黄麻织物手感粗硬和涤纶织物透气性差、易气球等缺点。并可通过组织花型结构以及颜色的多种搭配提高混织面料的设计和应用[5]。

在对黄麻混纺面料进行服装组织结构设计时，既可采用折褶的工艺手法形成丰满的轮廓特征，又可通过抽褶的装饰手法形成自然褶裥，并在衣摆处进行散边、脱线，以无明显收腰的宽松款式为主，设计出优雅、惬意的时尚麻类服装。

2.2家纺用品

黄麻纱线颜色偏黄，自然、古朴，非常适合用于暖色调的卧室装饰用品。可用黄麻纤维编织成方形、扇形、圆筒形等多种形状的灯罩，织物透光性好，外观挺括、简洁实用，呈现出温馨、浪漫的风格。黄麻与合成纤维的混纺织物还可以用于织造轻型窗帘。

黄麻纤维与毛、粘胶、聚丙烯或聚丙烯腈等进行混纺制成的粗支纱，可采用簇绒、枪刺等手段生产各类毛毯、地毯、装饰物等，与纯羊毛毛毯相比耐磨性好，具有较高的强力、伸长和较好的热绝缘性，价格却远低于纯羊毛毯[6]。而且，由于黄麻纤维具有防虫、防螨、天然抑菌等性能，可避免滋生病菌。

2.3包装用品

黄麻纤维与其他麻类纤维相比，色泽更亮丽，混纺后经漂白、染色和涂层，可给人以淳朴、舒适、简约的美学风格，是制作手工艺品和包装用品的最佳天然纤维材料。而且，由于黄麻纤维具有抑菌、防霉、防潮等特性，可作为食品、蔬菜、酒类、茶叶等的外包装材料[7]。

由于电子产品在储存和运输过程中，极易受到外界环境的影响而发生质变，因此，对其包装材料必须要具有防水、防潮等防护性能。采用黄麻纤维制作的礼品袋，既可以防止手机、相机等电子产品受潮，又能给产品增添一些自然之风，让人感受到返璞归真的纯朴气息。

2.4产业用品

目前黄麻在产业用品中主要以复合材料和土工布的形式出现。黄麻复合材料具有低成本、高模量、耐冲击、耐腐蚀等优点。35%的黄麻与65%的热塑性树脂(聚丙烯)合成的复合材料—“麻塑粒子”，其物理机械性能优于纯聚丙烯，绿色环保、可生物降解，可代替木材，广泛用于汽车制造、家具、房屋、管件等。

将黄麻纤维下脚料织成独特网眼结构的管状物，生产出的土工布可改善土壤微环境，降低水流速度，增加土壤渗入量，防止产生沟蚀，具有很好的水土保持效果。主要用于控制水土流失；水库、堤坝和高速公路等的边坡加固；防止土壤沙漠化；环境装饰等方面[8]。

黄麻纤维进行阻燃处理后，可与聚丙烯纤维混合针刺制成非织造汽车内饰材料，该衬板材料的顶破强力、断裂强力以及透气性能均能满足汽车行业的要求，而且含有大量天然黄麻纤维，与现在广泛使用的玻璃纤维等内饰材料相比，具有价格低廉、环保性好等优点[9]。

3黄麻纤维的改性处理

由于黄麻单纤维太短，木质素含量高，脱胶困难，纤维粗硬，导致其可纺性差，服用性能受到影响。因此可采用物理或化学方法对纤维进行改性，以提高其纤维制品的可纺性和最终服用性能。

3.1黄麻纤维的精细化

虽然黄麻纤维可以解决长度问题，但一般纤维较粗，难以纺制高支纱，因此，必须对其进行精细化脱胶处理，是指通过一种或几种脱胶工艺制得更高细度的黄麻纤维。目前最常用的细化方法是化学脱胶、微生物脱胶、生物化学联合脱胶、生物酶脱胶等。

金佳燕等[10]利用化学助剂和碱液的共同作用，去除黄麻纤维中的胶质，使纤维径向均匀，然后通过梳理和牵伸，使纤维沿轴向劈裂，纤维间相互滑移，减少了工艺纤维截面的单纤维根数，在保证纤维长度的前提下，使其细度明显变细，比去除部分非纤维素物质所能达到的细度更细，精细化效果更佳。

李亚滨等[11]采用多种生物酶制剂对黄麻纤维进行处理，通过测试分析总结出，不同成分的酶制剂对黄麻纤维外观和性能有不同程度的影响。在酶处理前可使用双氧水对纤维进行预处理，可明显提高纤维表面胶质和木质素的去除率，强度和径向均匀度也有明显改善。而且生物酶不含有毒的化学成分，可在低温下进行，具有较好的生态节能效用。

3.2黄麻纤维的柔软化

韩菊等[12]采用环氧交联剂(二甘醇二缩水甘油醚)对黄麻纤维进行改性处理，并对交联温度、交联时间以及交联剂用量等因素对黄麻纤维物理性能的影响程度进行分析。结果表明，环氧交联剂具有明显的交联作用，使黄麻纤维的断裂伸长率和柔软度都得到明显的改善。

利用生物酶和化学柔软整理剂相结合的方法对黄麻/棉针织物进行柔软处理，可以充分发挥化学方法的强除杂和生物酶方法的温和高效，使其在达到整理效果的同时，改善黄麻/棉针织物的柔软性，减轻织物的刺痒感，降低整理后黄麻/棉针织物强度的损失和对其他服用性能指标的影响[13]。

3.3黄麻纤维的羊毛化

黄麻纤维与粗羊毛具有相似的物理机械性能，但由于羊毛纤维具有卷曲结构，因此可使用碱液对黄麻进行改性处理，使其具有羊毛的卷曲外观，以改善其弹性、柔软性和可纺性。

黄麻纤维的羊毛化处理是指在一定温度下，用一定浓度的氢氧化钠溶液对处于松弛状态的黄麻纤维进行浸渍处理，赋予纤维羊毛状的卷曲外观，其卷曲率、强度、伸长率都有所提高。而且，随着NaOH浓度的升高，黄麻纤维的卷曲率提高，强力降低。羊毛化处理虽然去除了纤维中的部分木质素、半纤维素和果胶，同时也去除了有用的蜡质，使纤维受到损伤，易脆折，难以达到纺纱要求，因此，可采用氨基硅微乳对碱液浸渍后的黄麻纤维进行处理，使被损坏的纤维内部结构得以调整和修复，改善其可纺性[14]。

3.4黄麻纤维的表面改性

黄麻纤维价格低、质量轻，具有较高的强度和模量，适合作树脂复合材料的增强体。但由于黄麻纤维独特的分子结构与组成，使其表现出较强的极性和亲水性，而树脂属于疏水性物质，两者间的相容性较差，影响复合材料的性能[15]。因此，可在复合材料制备前对黄麻纤维进行适当表面改性处理，增强纤维与树脂间的粘合性，提高材料的强度。

汤栋等[16]分别采用碱处理、氰乙基化、轻度乙酰化等5种方法对黄麻纤维毡进行改性处理，通过对复合材料的拉伸强度和弯曲强度的测试分析，5种改性方法均可降低黄麻纤维的结晶度与表面能，提高了纤维与树脂界面的相容性，同时拉伸和弯曲性能得到增强。

刘晓烨等[17]将MPP乳液与NaOH溶液按一定比例组合对黄麻/聚丙烯增强复合材料进行表面改性处理，经过二者的表面涂覆作用后，黄麻纤维的吸湿率下降、热稳定性提高，与聚丙烯具有较好的相容性，力学性能得到进一步改善。

4黄麻纤维应用中存在的问题

由于黄麻纤维自身的缺点，使其在传统纺纱形式上受到一定限制，因此，黄麻纤维的加工方法相对其他天然纤维有很大的不同：在对纤维的混纺以及织造、染色、后整理等加工方面也存在一定困难，致使黄麻纤维长期以来只能被大量用于工业中，品种较单一，限制了其在高档服装、家纺面料中的应用[18]。但由于黄麻纤维具有多种优良性能，可以利用其特性开发出更多品种的的黄麻产制品，扩大其应用范围，满足人们的需求。

5结语

黄麻纤维作为一种生态环保纤维，能以廉价的原料生产高附加值的产品，获得良好的社会经济效益。但对于消费者来说黄麻纤维制品的应用局限于麻绳、麻袋、地毯底衬等低档产品，而对黄麻纤维的服用、家纺、产业用制品则比较陌生，因此，必须要加快对黄麻纤维加工技术的深入研究，提高纱线支数，改善后整理工艺，开发出更多精细纺织面料和产业用复合材料。随着黄麻纤维外观和服用性能的不断完善，黄麻制品定会以其独特的风格和性能吸引广大消费者。

参考文献

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