O引言
香蕉麻纖維蘊藏于香蕉莖桿和葉柄內,通常取自莖桿的纖維歸屬韌皮纖維類。天然麻類纖維紡織品具有優良服用性能,在生活需求不斷提高,重視綠色時尚和生態環保的消費潮流推動下,其發展空間和市場前景廣闊。廣西是中國香蕉的主產區,香蕉資源非常豐富;以南寧市西鄉塘區壇洛鎮為例,全鎮香蕉種植面積逾lxl04Hm2。,香蕉總產量超3x105t,每年豐收季節也留下了6x105t香蕉莖桿,豐富的香蕉資源為本地區開發利用香蕉麻纖維提供了良好的條件。
香蕉麻纖維具有一般麻類纖維的優缺點,例如強度高,伸長小,回潮率大,吸濕排濕快,纖維粗硬,初始模量高等。香蕉纖維作為一種源于綠色植物的新型天然纖維,具有涼爽、透氣、抗菌和防紫外線等諸多特點,使之成為一種十分具有競爭力的新型春夏季紡織服裝面料,業內專家將香蕉纖維服裝面料譽為“2l世紀最具有發展前景的紡織健康面料”。
我國對香蕉纖維的研究探索已有不少報道,總體上說,真正進入產業化并有知名品牌的生產企業較少。香蕉纖維是一種新型的環保天然材料,可以棉、麻及化纖混合紡紗。該紗線可制作服裝、窗簾、毛巾、床單和帽子等。
天然蕉麻纖維在長度、細度上有很大的離散率,加上高強低伸性能特征使它在加工中很容易因“脆斷”而成為更短的纖維,在成紗工藝中一次制成率很低,影響到常規與高檔紡織品的開發;天然蕉麻纖維存在“粗、硬、脆”等性能問題,從本質而論,對天然短纖維的提取與性能優化是一項系統工程,涉及到原理、工藝流程和關鍵技術等復雜問題,由此可見這方面的研究將更富有學術和社會價值。蕉麻纖維是從香蕉莖桿剝刮或壓榨、脫膠提取而成
的一種新型纖維素纖維,香蕉莖桿采集、刮壓、脫膠及纖維后處理是優化蕉麻纖維性能的關鍵技術。課題總體目標是運用機械、綠色化學、生物等多種先進工藝技術優化蕉麻纖維性能,并對纖維理化性能進行系統測試分析,最終達到提取適紡性優良蕉麻纖維的目的,為蕉麻
纖維材料的產業化應用奠定基礎。
1試驗部分
1.1材料與儀器
1.1.1原材料
香蕉麻原纖維,取自南寧市西鄉塘區壇洛鎮中北村馬彰然香蕉種植基地的威廉斯香蕉品種;用香蕉刮麻機制取,并經水洗、曬干而成。
1.1.2主要藥劑
工業用NaOH、三聚磷酸鈉、30%雙氧水、純堿、ZY一1苧麻油劑。
1.1.3儀器
SH一82水浴恒溫振蕩器(金壇市醫療儀器廠);XSZ一0800顯微鏡(梧州奧卡光學儀器有限公司);FNIO1—5型鼓風干燥箱(長沙儀器儀表廠);TIO00型電子天平(常熟市測試儀器廠);AR244CN高精度數字天平(上海奧豪斯)。
1.2基本技術路線
香蕉莖桿收割一破片一分類分級一壓榨或刮雜一干燥一脫膠一纖維后處理一檢驗一蕉麻纖維成品。
1.3膠質分析與纖維形態結構觀察
目前香蕉莖桿纖維還沒有制定相關檢驗標準,可參照采用GB5889—86苧麻化學成份分析方法,對纖維的形態觀察按光學顯微鏡操作規程進行。其中送檢測樣品有原麻和化學脫膠麻。
化學脫膠流程:煮練一排液一凈洗一熱洗(95oCx20min)一冷洗一脫水一給油一脫水一晾干。
煮練:固堿質量濃度8g/L,三聚磷酸鈉質量濃度2g/L,浴比1:20,加熱95℃,時間3h。
凈洗:洗滌劑質量濃度2g/L浴比1:20,加熱95℃,時間40min。
給油:ZY一1油劑2%owf,浴比1:20,加熱50℃,時間20min。
1.4氧化預處理
氧化預處理脫膠流程:氧化預處理一煮練一排液一凈洗一熱洗(95℃x2Omin)冷洗一脫水一給油一脫水一晾干。
氧化預處理配方:尿素3g/L,30%雙氧水6mL/L,pHl0(以固堿調節)。浴比1:20。
氧化預處理工藝條件(三種工藝方案):
1#:60℃x2h
2#:80℃x20min
3#:室溫16h。
其它后續加工與1.3方案相同。
1.5膨化工藝試驗
膨化預處理脫膠流程:膨化一氧化預處理一煮練一排液一凈洗一熱洗(95℃x2Omin)一冷洗一脫水一給油一脫水一晾干。
膨化工藝條件
1#:清水
2#:純堿液3g/L
3#:固堿液1L
注:3種工藝方案浴比1:20,95℃x30min。
2結果與分析
麻纖維的提取技術隨著科學技術的進步已日臻完善。麻纖維脫膠技術實際上包括兩類,一類是長纖維脫膠,以苧麻脫膠為代表;另一類是短纖維脫膠,包括大麻、黃麻、菠蘿麻和香蕉麻等。脫膠技術已從傳統的粗放型(強堿高溫)向集約化(氧堿一浴)、生物法和生化聯合法方向發展。苧麻脫膠技術更多的是考慮膠質以快速、高效和生態的方式去除,而不用顧慮成品精干麻受損,因為苧麻長纖維具有優異的抗酸堿氧化劑特性。短纖維脫膠最后是以工藝纖維成型,膠質的去除與留存必須多方面統籌兼顧:一是膠質不可完全去除;二是膠質成份與含量隨纖維種類的不同有較大的差異;三是加工纖維可紡性能指標符合后續加工要求。有鑒于此,短纖維脫膠亟需找到一條切合實際的技術路線,并通過不斷探索研究完善其理論內涵。
2.1香蕉麻化學成份
香蕉麻原纖維的化學成分:主要是由纖維素、半纖維素、木質素和果膠等物質組成,其纖維素含量相對亞麻和黃麻較低,半纖維素與木質素含量較高,故纖維的光澤、柔軟性、彈性和可紡性等均稍遜于亞麻和黃麻。香蕉纖維化學成分含量測試按照GB5889—86《苧麻化學成分定量分析方法》規定進行,本地香蕉纖維的測試結果如表1所示。
另外產地不同,原麻分類除雜過程不同,都對化學成分測試結果帶來較大的影響。
表二是陳敏碩士論文的相關數據
2.2香蕉麻短纖維結構
植物纖維可分為草本纖維(麻類),子實纖維(如棉花)和木本纖維(木材)等類別。草本纖維來源于草本植物莖桿和葉片,單纖維細胞形態和大小是決定纖維用途的重要指標。紡織材料對纖維指標有專業要求,細度和長度的不同將直接影響紡紗工藝類型。如棉花單纖維細度3600~3800Nm,羊毛600Nm左右,苧麻變化于800~3500Nm,黃麻320~480Nm。香蕉莖纖維長2.0
2.3氧化預處理對膠質的影響
氧化預處理,是利用氧化方法將香蕉原麻中半纖維素、木質索和果膠等高分子切斷,降解成小分子。雙氧水在酸性條件下很穩定,分解速率低;而在堿性條件下可以被激活,為促進有效氧分解,可以加入尿素添加劑。從目測白度、纖維細度和手扯強度綜合實際效果看,3#>2#>1#。說明冷堆氧化預處理更好。
2.4膨化技術對纖維精細化過程的作用
清水條件下香蕉原麻纖維變化小,僅有少量可溶物和色素溶于水中。3#固堿液處理纖維外觀呈軟爛,已有部分纖維分絲。2#純堿液處理纖維變軟,略有纖維分絲。膨化處理的目的是促進原麻纖維細胞間質溶解,一方面減輕對氧化預處理的雜質干擾,另一方面促進氧化作用效果。
3結語
短纖維脫膠最后是以工藝纖維成型,膠質的處理技術必須考慮一是保留適量膠質;二是膠質成份因麻而異,需調整流程和加工工藝。本研究探索了氧化預處理對膠質的影響與膨化技術對纖維精細化過程的作用,結果表明對解決香蕉麻纖維“粗、硬、脆”性能問題是十分見效的,在一定程度上探究了短纖維脫膠技術原理;但還需對相關工藝進一步優化。
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