伊犁野生荨麻纤维性能初探

康玉萍

(新疆应用职业技术学院,新疆 奎屯833200)

荨麻是荨麻科荨麻属多年生草本植物(图1),其蜇毛有毒性,皮肤接触后立刻引起反应,出现瘙痒、红肿等症状[1]。荨麻耐瘠薄,抗寒、抗旱,在新疆可进行大量种植[2],该植物在新疆伊犁地区还是一种常用的民族药和民间药[3-6],很多牧民都会将其割倒、晾晒、打垛成为冬季牛羊的饲草料。荨麻亦是一种具有较高经济价值的野生植物和农作物,可供纤维、食物用等[7]。荨麻皮中富含丰富的纤维素,可作为纺织原料使用。目前对荨麻的研究主要集中在其化学成分及生物活性方面[8]。本文对新疆伊犁地区的野生荨麻进行脱胶处理,并对得到的荨麻纤维的性能进行测试,分析了荨麻纤维的基本性能。

1 荨麻皮的制取

到伊犁采集野生荨麻后对其麻皮进行手动剥取。由于其茎叶上有独特的刺毛,触及皮肤会出现红斑并痛痒[9],故在剥取时需带上橡胶手套。先将荨麻叶子都切去,切的时候不能连带纤维,然后进行剥皮刮青,目的是将一些粘连的其他物质刮去。用刀面在荨麻杆上轻轻往复刮取,将麻杆上的刺刮去,只留下麻皮上的纤维,然后手动剥取荨麻皮,得到如图1(b)所示的荨麻皮。采集完荨麻皮后,要进行晾晒,把麻纤维摊开进行晾晒,晾晒之后的麻纤维有点横向卷曲、干枯。

2 脱胶试验

荨麻的化学脱胶是利用胶质成分对无机酸、碱和氧化剂作用的不稳定性,破坏胶质大分子使其变成能溶入溶液的小分子,从而将胶质与荨麻纤维分离的过程。

图1 荨麻

2.1 仪器及药品

仪器:电子天平、恒温水浴锅、过滤网、橡胶锤等。

药品:软水、氢氧化钠颗粒、5%亚硫酸钠、10%硅酸钠、5%高效渗透剂、5%螯合剂、10%纯碱、p H 试纸、5 g/L双氧水、醋酸、5%硫酸、特制油剂等。

2.2 脱胶工艺

预处理→一煮→二煮→打纤→酸洗→晾干→精干荨麻纤维。浴比为1∶15,荨麻5 g。

(1)预处理。将5 g荨麻置于75 ml溶液中浸润20 min。溶液中含0.4 ml双氧水、0.2 ml高效渗透剂原液,p H 值调至6.5。

(2)一煮。将氢氧化钠颗粒配成10 g/L的氢氧化钠溶液,加入2 ml亚硫酸钠溶液、1 ml硅酸钠溶液、0.2 ml高效渗透剂,将经过预处理的荨麻放在其中,在100℃恒温水浴锅中煮1 h,每10 min用玻璃棒搅拌一次。

(3)二煮。配制10 g/L 的氢氧化钠溶液,取2 ml亚硫酸钠溶液、1 ml硅酸钠溶液、0.2 ml高效渗透剂,将一煮后的荨麻放在其中,在100 ℃恒温水浴锅中煮2.5 h,并每10 min用玻璃棒搅拌一次。

(4)打纤。打击荨麻5 min,利用橡胶锤打击作用将荨麻纤维表面的木质素、胶质等杂质打碎去除,同时破坏荨麻皮中的束状结构,使荨麻纤维的分离性能较好,也使纤维更松散[10]。

(5)酸洗。在软水中加入2 ml硫酸溶液、0.2 ml高效渗透剂,放入打纤后的荨麻,并用玻璃杯轻轻顺时针搅动2 min。

(6)晾干。挤干,晾晒。

(7)得到荨麻纤维。

3 荨麻纤维性能测试

3.1 荨麻纤维的纵横形态

荨麻纤维的横面结构和纵面结构如图2所示。

图2 荨麻纤维的结构

从图2中看出,荨麻纤维表面平滑,形态笔直,没有明显扭转,纤维表面有明显的竖纹,两侧有结节,纤维壁上有不规则缝隙,横截面接近椭圆形,内部有空腔,成熟纤维的纤维壁较厚且空腔较小。

3.2 荨麻纤维性能测试

3.2.1 测试仪器

YG(B)008E 型电子单纱强力仪、Y171型纤维切断器、夹子、Y111 型罗拉式纤维长度分析仪、扭力天平、玻片、盖玻片、黑绒板、镊子、电子天平、恒温烘箱、干燥皿等。

3.2.2 测试方法

(1)长度采用罗拉法测定。

(2)细度采用中断称重法。称出中段纤维重量(Gp)和2端纤维重量(Gc),数出纤维根数(n),根据公式Nm=10n/Gp可计算出单纤维支数Nm。切段的长度为10 mm。

(3)采用YG(B)008E型电子单纤维强力机测试脱胶后纤维的断裂强力。强力测定按等速伸长(CRE)原理测定试样断裂强力及伸长。

(4)吸放湿性。参照GB/T 5883-1986《苎麻回潮率、含水率试验方法》,吸湿过程初始重量为5.00 g,放湿过程初始重量为5.71 g。

3.2.3 测试结果

(1)荨麻纤维长度测试结果见表1。

表1 荨麻纤维长度测试

由于荨麻纤维的长度有长有短,离散系数大,在试验过程中梳去的短纤维的含量较多。荨麻纤维长度平均值为42.57 mm,亚麻纤维的长度在10～26 mm 之间,荨麻纤维的长度远大于亚麻纤维的长度,一般来说,纤维的长度越长,其可纺性能越好。

(2)荨麻纤维细度测试结果见表2。

表2 荨麻纤维细度测试

由表2中数据可以看出荨麻纤维的公制支数为1 453.33,亚麻纤维的支数在3 000～6 000之间,荨麻纤维的细度远小于亚麻纤维的细度。

(3)荨麻纤维强力测试见表3。

表3 荨麻纤维强力测试

由表3可以看出荨麻纤维的平均断裂强力、断裂强度、断裂伸长及其断裂伸长率很大,但荨麻纤维断裂强力差异非常大,在34.69 c N 到156.27 c N 之间,且荨麻纤维手感硬挺,刚性大,抱合力较差,在纺纱过程中可能会有一定难度。

(4)荨麻纤维吸放湿过程见表4、表5,回潮率如图3所示。

表4 吸湿过程表

表5 放湿过程表

图3 荨麻纤维吸放湿图

荨麻纤维在0～80 min内吸湿较快,80 min以后吸湿缓慢,逐渐趋于平稳。而放湿过程比较平稳缓慢,在150 min左右时有一些波动,最后趋于稳定,可能是因为称量误差引起的。从2个曲线中可以看出放湿过程比吸湿过程慢。总体而言,荨麻回潮率大,吸放湿性能好,用于服装有较好的吸湿排汗性。

4 结语

通过采集、剥取、脱胶等工艺得到了荨麻纤维,并对荨麻纤维的外观和物理性能进行了初步检测,荨麻纤维表面较平滑,纵向有竖纹,横截面呈近椭圆形,内部有空腔,具有韧皮类麻纤维的共同特征。荨麻纤维长度平均值为42.57 mm,公制支数为1 453.33,平均断裂强力较大,为60.43 c N,回潮率为9.2%,有吸放湿快、导湿性强的纺织服用特征。

从荨麻纤维的长度、细度、强力等指标可以看出,荨麻纤维具有较好的可纺性,有纺织应用价值。但也应注意到,做为野生麻纤维,其长度、细度有较大离散性,在纺织加工过程中制成率较低。采用对纤维长度离散要求不高的纺纱生产为宜,或者与其他纤维混纺,开发具有特殊风格、性能的产业用和家用纺织产品。