第12期高分子通报·45·为汉麻、苎麻、亚麻三种纤维的x光衍射图,从图中测得的纤维特征衍射峰的位置见表l。
利用分峰法求得的三种麻纤维的结晶度和结晶指数,其中汉麻纤维的结晶度为84.79%,结晶指数为1.47%,苎麻纤维的结晶度为84.48%,结晶指数为1.36%,亚麻纤维的结晶度为80.33%,结晶指数为1.29%。
测试结果表明,汉麻纤维的结晶程度最高,苎麻次之,亚麻纤维的结晶度相对小一些。
图1汉麻茎邬横截面示意图FigurelCross.sectionsketchmapofchina-hempstemI:表皮角质层Ⅱ:初生皮层珊:次乍皮层Ⅳ:韧皮层V:木质部Ⅶ:髓1、气孔,2、角质细胞。
3、厚角组织,4、初生皮层薄壁细胞,5、内皮层,6、初生韧皮纤维,7、次乍韧皮纤维。
8、形成层.9、木薄壁细胞,lO、木质导管,11、木纤维,12、髓微现薄壁细胞。
13、髓薄肇细胞,14、髓管道o345图2汉麻茎部横截面示意图Figure2Sketchmapofchina-hempstem1、纤维轴向,2、次生甓s3层。
3、次生壁s2层,4、次牛壁Sl层,5,初生壁6、异向螺旋排列,7、垂直纤维轴排列图3汉麻纤维电镜照片Figure3SEMphotographsofChina-hempfiber表1汉麻、苎麻和亚麻纤维的特征衍射峰值TablelCharacteristicdiffractpeal【valueofchina-hemp,ramieandflaxfibers三种麻的结晶晶型得到了红外光谱图测试的验证,图5为三种麻纤维的红外光谱图,从图中可以看出,汉麻、苎麻和亚麻纤维的主要特征吸收峰几乎相同,说明三种麻纤维都同属于典型的纤维素I。
第12期高分子通报图7微量元素EDS分析图Figure7EDSphotoofmieroelement由于As、I、Hg、u等重金属挥发性元素在制样中会挥发掉,所以这些挥发性元素的确定时,先用微波消解法制样,然后做原子吸收光谱确定其有无。
表2列出了ICP—AES分析法测得的汉麻纤维中微量元素的种类与含量。
表2ICP-AWS分析法测得的汉麻纤维中微量元素含量Table2Thepercentofmicroelementofchina-hempbyICP-AWSanalyse2汉麻纤维的性能2.1汉麻纤维的物理性能研究表明,汉麻纤维是一种优异的服用纤维,它纤维细、强度高、吸湿排汗性好,既具良好的服用舒适性,又有一定的保健性,表3为汉麻纤维基本物理性能。
袭3汉麻纤维基本物理性能Table3Physicsmechanicalpropertiesofchina-hemp从表3中可以看出,汉麻纤维强度高,断裂伸长小,适合于作为复合材料中的增强纤维应用,但其纺织加工难度大,因此纤维处理时需要采用各种工艺对其进行改性,以适应于服用的需要。
2.2汉麻纤维的耐热性能研究表明,汉麻纤维有优异的耐热性能。
尽管受热时,汉麻纤维强度总体呈下降趋势,但当处理温度在200%以内,处理时间小于30min时,汉麻束纤维强度基本可保持在80%以上;即使处理温度上升到高分子通报2008年12月240。
C,当处理时间不大于5min时,汉麻束纤维相对断裂强度仍可保持在80%以上。
图8显示了汉麻束纤维断裂强度保持率与温度、时间之间的关系。
2.3汉麻纤维的抗菌抑菌性能根据美国AATCC90—1982定性抑菌法测试标准测试,结果表明汉麻纤维织物对白色念珠菌、大肠杆菌、绿浓杆菌、金黄色葡萄球菌有显著的抑制效果,其中对大肠杆菌的效果最好,抑菌圈直径达100mm(抑菌圈直径大于6mm即有抑菌效果),说明汉麻纤维具有天然的抑菌功效。
采用改良振荡瓶法(J)(UB8.2001)表明,汉麻纤维对这四种菌的抑菌率均达90%以上,图9为测试结果。
图8汉麻束纤维断裂强度与温度、时间关系图Figure8Therelationofruptureintensity,temperatureandtimeofchina—hempfasciculi图9汉麻纤维抑菌效率测试图Figure9Antibacterialperformanceofchina-hempfiber分析汉麻纤维天然抗菌抑菌的原因,认为主要是两种机理:一是结构抗菌。
汉麻具有多孔的结构和很强的吸附能力,在自然状态下,汉麻纤维内将吸附较多的氧气,使厌氧菌的生存环境受到破坏,这是汉麻具有较强的抑菌性的原因之一。
同时,由汉麻纤维制成的织物,能使人体的汗液较快的排出,使细菌赖以生存的潮湿环境受到破坏,宏观上表现为抑菌性;二是化学成分抗菌。
汉麻植株中含有多种活性酚类物质(四氢大麻酚THC、大麻二酚CBD、大麻酚CBN)、有机酸(齐墩果酸、熊果酸、十六烷酸)和元机盐(NaCI),这些物质对多种细菌有明显的杀灭和抑制作用。
通过前面的EDS和ICP—AES分析得知,汉麻纤维中还含有多种微量元素,其中就有具有抑菌特性的Ag、Cu、zn、Cr等元素存在。
2.4汉麻纤维的防紫外性能研究表明,汉麻纤维是目前已知的防紫外性能最佳的天然纤维,未经任何处理,以汉麻纤维为原料的织物,其防护等级即可达到极佳的程度。
图10为相同规格的苎麻、汉麻和亚麻织物的防紫外性能测试图。
从图中可以看出,汉麻织物的紫外线防护因素UPF值可达50以上,而亚麻织物的紫外线防护因素UPF值不超过26,苎麻织物紫外线防护因素UPF值更是仅为5左右。
厂]苎麻织物汉麻织物亚麻织物图lO苎麻、汉麻、亚麻织物紫外线防护因素UPF值Figure10Ultravioletradiationprotectleveloframie,china-hempandflaxfabric高分子通报2008年12月于两个1.0m3密封舱中,密封后加入TVOC,并开始计时,分别测试不同时间舱内TVOC浓度,TVOC初始浓度为3.5mg/ms。
从图中可以看出,汉麻的吸附性能明显好于棉纤维,这与其多孔中空的形态结构是密切相关的。
图13TOVC浓度随时间变化图Figure13TherelationoftimeandconcentrationofTVOC从前面的汉麻纤维形态结构分析可以发现,汉麻纤维是多孔而中空的结构,横截面形态极不规则,这种多纵向裂纹且不规则的形态,赋予汉麻较大的比表面积,从而表现出极佳的吸附性能。
此外,汉麻纤维中含有微量化学物质,可与TVOC中的化学成份发生反应,从而提高TVOC的吸附性能,这一方面的研究正在深入进行之中。
3汉麻纤维的加工技术在汉麻韧皮转变为可应用的汉麻纤维过程中,需去除果胶、木质素、半纤维素等伴生的化学物质,因此,确保脱胶工艺的环保是技术能否有生命力和可工业化的基础。
此外,汉麻单纤维长度较短,在纺织加工过程中,必须考虑采用束纤维(也称工艺纤维),所以适度脱胶以保证束纤维具有一定的长度也是众多研究关注的重点。
汉麻韧皮纤维之间主要依靠木质素粘结在一起,木质素的存在增加了纤维使用的难度,但全部去除木质素又会使纤维变得过短而难以加工。
图14为纤维加工原理示意图。
加工技术重点即在于去除大部分纤维问的木质素,从而使纤维变得细软,同时又适度保留微量木质素,作为单纤维间的粘结剂,使几根单纤维粘结在一起,从而保留了一定的长度。
/—\<;>\~,,,/—\<二>\,图14汉麻韧皮加工原理示意图Figure14Sketchmapofprocessprineipiumofchina-hempfiber为了实现原理图所提出的目标,研究者系统研制了多种加工设备和工艺,其基本思想即是采用物理方法解决化学问题,通过机械脱胶、闪爆加工去除大部分果胶和木质素,再用生物脱胶使脱胶更加均匀,最后采用液氨处理使纤维变性。
这套处理工艺,不仅环保,而且改变了汉麻纤维刚硬的特性,使其变得极汉麻纤维的结构性能与加工技术作者:张建春, 张华, ZHANG Jian-chun, ZHANG Hua作者单位:总后勤部军需装备研究所,北京,100082刊名:高分子通报英文刊名:CHINESE POLYMER BULLETIN年,卷(期):2008(12)被引用次数:4次1.陈其本查看详情 1999(01)2.Earleywine Mitch Understanding Marijuana 20023.张建春;张华;张华鹏大麻综合利用技术 20064.Starks Michael Marijuana Chemistry 19955.蒋挺大木质素 20011.杨雪征.郭凤芝.Yang Xuezheng.Guo Fengzhi功能性汉麻纤维针织产品的开发[期刊论文]-针织工业2009(12)2.张华.张建春.Zhang Hua.Zhang Jian-chun汉麻纤维加工技术研究及其在针织行业的应用[期刊论文]-针织工业2007(3)3.韩磊.杨儒.刘国强.李敏.张建春.郝新敏.张华.HAN Lei.YANG Ru.LIU Guo-Qiang.LI Min.ZHANG Jin-Chun.HAO Xin-Min.ZHANG Hua汉麻杆基活性炭表面织构与储氢性能的研究[期刊论文]-无机化学学报2009,25(12)1.俞春华.乔鹏娟.袁利华.董文洪.陈勤伟大麻织物的抗紫外线性能及其影响因素[期刊论文]-上海纺织科技2011(2)2.蒋志茵.杨儒.张建春.李敏.李慧琴.郝新敏.张华大麻杆活性炭对染料吸附性能的研究[期刊论文]-北京化工大学学报(自然科学版) 2010(2)3.金淑秋.王革辉纺织服装用大麻研究现状[期刊论文]-针织工业 2012(11)4.王玲芳.成功.覃将伟.熊重铎微波技术在麻业生产加工中的应用[期刊论文]-广西纺织科技 2009(5)本文链接:/Periodical_gfztb200812008.aspx。