玉米须纤维可纺性研究

李 浩，邢明杰，孙志豪，陶继昊，逄晓雪，黄春悦

(青岛大学，山东 青岛 266071)

1 引言

中国是玉米的主要生产国，2018年全年玉米产量仅次与美国，居世界第二位，占全球的23%。我国玉米产区主要集中在东北、华北和西南、西北，辽、吉、黑、内蒙、晋、冀、鲁、豫8省区生产了全国70%以上的玉米，尤其是东北地区(含内蒙)，常年玉米播种面积800万公顷，虽近年来播种面积有所下降，但仍是我国最大的商品玉米产地。

目前，我国对玉米种植业的副产品利用效率非常低。虽玉米秸秆、玉米皮等副产品有一定程度的利用，但玉米须大多被直接丢弃，造成资源浪费。本文通过对玉米须纤维的可纺性分析，试图发掘玉米须纤维在纺纱领域中的利用价值，从而提高资源利用率。

2 玉米须成分及性能

2.1 玉米须形态

玉米须即玉米的雄蕊花絮，如图1所示。成熟玉米须呈红褐色。形态为半透明片状长丝形。头端尖，内层及外层均透明膜质。长度12 cm～17 cm。细度不一，不同植株有明显差异。成熟纤维带有天然卷曲。

2.2 玉米须组成成分

玉米须中含纤维素、皂苷、挥发油、氨基酸、脂质、糖类等，其中挥发油以 5-烯-3-醇、β-谷甾醇、豆醇-7-烯-3 醇为主要成分；氨基酸有16 种，含人体必须氨基酸7种，如苏氨酸、谷氨酸、丝氨酸等；糖类主要有葡萄糖、戊聚糖、半聚乳糖[1]。玉米须的主要成分为纤维素以及脂质。纤维素的存在为玉米须纺纱提供了理论可行性，同时在玉米须提取物中发现了邻苯二甲酸二异辛酯，此类物质在塑料工业中常作为增塑剂使用，可削弱聚合物分子间的范德华力，从而增加分子链的移动性，降低分子链的结晶度，增加聚合物塑性，从而使聚合物伸长量、曲挠性和柔韧性得到提高[2]。

图1 玉米须

2.3 玉米须纤维力学性能

纤维的力学性能对纺纱十分重要，直接影响到其是否能够成纱与纱线质量。玉米须纤维长度为12 cm～17 cm。细度不一，不同品种玉米有明显差异。北方玉米品种的玉米须细度约在1.2 tex。湿度对纤维强力有较为显著影响。

试样为1.18 tex玉米须纤维。采用YG008E电子单纤维强力机测试其断裂强力、断裂伸长率等。测试参数见表1，测试结果见表2。

由表2可以得知玉米须纤维的断裂强度约为25.21 cN/tex，断裂伸长率约为2.20%。纤维强度越大，纺纱过程中纤维的损伤越小，成纱强力就

表1 YG008E电子单纤维强力机设定值

表2 玉米须强力测试结果

越高[3]。玉米须纤维的强力较低，尤其是韧性极差，纤维受到切向力时极易发生断裂，在开松梳理时容易造成纤维损伤掉落，因此不适应于传统纺纱方式。

3 玉米须纤维的试纺

3.1 玉米须纤维梳理

玉米须纤维较粗且韧性较差，在梳理过程中极易被损伤。为提高纤维韧性，本次试纺中先将玉米须纤维在水中浸润，然后将试纺样品与棉纤维以80/20的比例混合，一同喂入梳棉机，在低转速下对混合纤维进行梳理成网[4]。梳理后得到成网效果见图2。

图2 玉米须纤维/棉纤维混合成网效果图

从图2可知，梳理远没有达到预期效果。虽然经过了纤维韧性加强处理和放慢梳理速度，但在梳理过程中，玉米须纤维仍被锡林、刺辊破坏。断成小节。绝大多数玉米须纤维掉落。最终得到的棉网中玉米须纤维的含量不足1%。经后续多次试纺，发现玉米须纤维的强度不足以抵挡其经过现有梳棉机中锡林、刺辊等时所受的切向力。故而无法成网并进行后续纺纱过程。

3.2 结果分析

由于玉米须纤维中含有多种组成成分，尤其含有大量不规则分布的糖类小分子，纤维内部取向度较低。受到切向力时容易发生断裂。

玉米须纤维较粗，呈弯曲形态，强力较低，并且在梳理过程中受到锡林、刺辊、盖板等打击较大，因此难以形成纤网。

玉米须纤维受力具有各向异性，故而韧性较差，易折断。通过梳棉机时锡林施加的切向力打击会对纤维造成巨大伤害造成纤维断裂。因此，玉米须纤维现有条件下不具备可纺性，需进一步研究。

4 结语

玉米须纤维从成分上具备理论可纺性，但由于其成分复杂、分子取向度较低及其形态等原因，决定了玉米须纤维韧性及力学性能较差，导致其在试纺过程可纺性极差，因此需对玉米须纤维进一步研究，以改善其可纺性。