莲丝纤维的研究与应用

2017-12-15陈镇邓继勇汪泽幸周衡书

纺织科学研究 2017年12期

关键词：纺织学报纤维

陈镇邓继勇汪泽幸周衡书

1 湖南工程学院化学化工学院湖南湘潭 411104

2 湖南工程学院纺织服装学院湖南湘潭 411104

莲丝纤维的研究与应用

陈镇1邓继勇1汪泽幸2周衡书2

1 湖南工程学院化学化工学院湖南湘潭 411104

2 湖南工程学院纺织服装学院湖南湘潭 411104

莲丝纤维是一种新型生物质纤维，具有生态、绿色、环保、健康、时尚等特点。本文介绍了莲丝纤维的提取方法、形态结构、性能及应用现状，以期为莲丝纤维的深入研究和应用提供参考。

莲丝纤维提取结构性能应用

1 莲丝纤维的提取方法

莲丝纤维（又称莲纤维、荷纤维）是指存在于莲秆（莲叶或莲蓬到莲藕之间的柄、秆、茎）内管状分子（导管或管胞）次生壁部分天然生长延长的纤维。其原材料天然、来源广泛，是一种新型的生态、绿色、环保、健康、时尚的生物质纤维，纺品性能优异，日渐受到市场的追捧。

莲丝纤维的加工提取方法目前主要有物理法、化学法、物理化学法、生物法等，其主要过程及工艺特点[1,2]，见表1。

2 莲丝纤维的形态结构

从图1、图2、图3可以看出[3,4]，未经前处理的莲丝纤维为淡棕黄或乳黄色平直状短纤维，见图1，并以扁平带状复丝形式呈纵向螺旋转曲存在，见图2，该独特结构使纤维具有较好的弹性，不易起皱，其单丝纤维的横截面为不规则的近圆形或椭圆形实心结构，见图3。但莲丝纤维的形态结构也易受到品种、生长环境、收割季节、摘取位置、提取方法等的影响，略有差异。

3 莲丝纤维的基本性能

3.1 主要成分

莲丝纤维的主要成分及含量[5]，见表2。

从表2可以看出，莲丝纤维的主要组成与棉、麻纤维相似，均为纤维素，这也决定了莲丝纤维的基本性质。

3.2 基本性能

（1）物理性能

莲丝纤维的基本物理性能，见表3。从表3可以看出[6-8]：莲丝纤维密度较小，质量轻，纤维柔软、飘逸，有利于织造比较轻薄的织物；莲丝纤维较细，有利于成纱强力和条干均匀度，可纺高支高密纱；莲丝纤维的取向度较高，说明莲纤维大分子链沿轴向排列较整齐，但其结晶度并不高，说明其分子结构中无定形区比例较大；莲丝纤维回潮率高，具有较好的吸、放湿性能，原因是纤维无定形区居多，微晶尺寸小，半纤维素含量高，纤维表面积大等。

（2）力学性能

图1 莲丝纤维

图2 莲丝纤维纵向SEM图

图3 莲丝纤维横截面SEM图

表1 莲丝纤维的提取方法

表2 莲丝纤维的化学组成

表3 莲丝纤维的物理性能

表4 莲丝纤维的力学性能

表5 莲丝纤维的热学性能

莲丝纤维的力学性能，见表4。

从表4可以看出[9]：莲丝纤维的初始模量和断裂强度较大，而断裂伸长率较小，属于强伸性纤维，说明莲纤维在小应力作用下不易变形，刚性较好，这主要是受到莲丝纤维的形态结构及结晶性能影响。莲丝纤维大分子排列规整，分子之间的作用力较大，使大分子在拉伸过程中断裂较困难，断裂强度高；同时莲丝纤维的高结晶度，使得破坏大分子结合力后所产生的滑移较小，因而纤维的断裂伸长较小。莲丝纤维的静、动摩擦素数及其差值（△μ）均较大，因而莲纤维的手感略显涩糙。

（3）热学性能

莲丝纤维的热学性能，见表5。

从表5可以看出[10]：莲丝纤维在160℃以下时热稳定性较好；莲丝纤维的沸水及干热空气收缩率均较小，说明莲丝纤维在湿热条件下尺寸较稳定，这得益于其较高的结晶度及致密规整的分子结构；莲丝纤维的LOI值为17%～19%，低于21%，属于易燃纤维。莲丝纤维在接近火焰时不熔不缩，在火焰中迅速燃烧，离开火焰后还能继续燃烧，残渣为黑色粉末，有烧纸味。

图4 纤维素结构式

3.3 化学性质

莲丝纤维的主要化学成分为纤维素(C6H10O5)n，从纤维素大分子结构来说，见图4，会具有较高的结晶性能及具有一般醇基的特性。

总体来说，莲丝纤维的耐碱性较好，但在高温及高浓度下对纤维的损伤较大；对强酸的稳定较差，但对弱酸的稳定性较好；对氧化剂的稳定性较差，对次氯酸钠反应敏感，但对双氧水较稳定；对还原剂的稳定性较好；不溶于一般的有机溶剂如二甲苯、甲酸、间甲酚、冰乙酸等[11]。

莲丝纤维作为纤维素纤维，染色时可以选用的染料种类很多，如活性染料、直接染料、硫化染料等；同时，其纤维表面丰富的缝隙和网孔及低结晶度和高无定型区特性使染料上染时扩散速度快，上染率高[12]。

4 莲丝纤维的应用现状

4.1 纺织服装

莲丝纤维可纯纺或混纺，其纺品贴身抗皱、吸湿快干、舒适透气、冰凉清爽、防霉抑菌、抗紫外、护肤塑身、保健美容，且含有多种对人体健康有益的微量元素，是制作外套、衬衫、T恤、运动装、健身服以及防晒服等夏季服装及高档时装的理想面料，特别适合在热湿环境下穿着[13]。如意大利、日本等欧美服装公司，已开始以莲丝纤维为基础原料和其他纤维进行混纺，设计、制作高档西服、夹克、围巾等，售价极其高昂。

4.2 医疗卫生

莲丝纤维具有良好的生物相容性，可用于医疗卫生领域，例如医疗手术缝合线、医用纱布、止血条、止血带等；同时，莲丝纤维所含有的17 种氨基酸中，有7 种为人体所必须，对人体具有一定的抗肿瘤、抗辐射和降血脂等保健作用；此外，利用其优良的吸湿透气排汗性能和防霉杀菌的功能，还可以制作成尿布、卫生巾、餐巾纸等[14]。如用莲丝纤维制作的医用纱布，具有对伤口止血快、不沾连、无需拆取、完全自行吸收降解等功能，同时，其独特的清热降温性能特别适合于烫烧伤病人。