罗布麻纤维的改性及染色性能的研究
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作者: 邱文 单小红 单家昱 韦创民
摘要 人们生活水平的日益提高和生活观念的逐步改变都使得消费者对纺织品的舒适程度和保健功能都提出了更高的新要求。罗布麻纤维作为一种新型可供作为纺织原料的植物纤维自开发和利用以来，一直受到纺织界的关注，对其性能的研究也从未间断过。本文就罗布麻的改性和染色性能做出相应的分析和研究。
关键词 罗布麻纤维；改性；染色性能
中图分类号TS102 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）58-0038-02
罗布麻是一种多年生野生植物，具有耐盐碱、耐风沙和耐寒的特点，其培植近年来取得重大突破。罗布麻纤维属于植物纤维中的韧皮纤维，是一种高分子聚合物，由两端封闭的厚壁长细胞组成。与其他麻类纤维一样，罗布麻的纤维刚性强。因其脱胶不净造成的罗布麻织物穿着使用过程中易产生刺痒感，影响舒适性；染色性能差，织物产品颜色大多偏浅，并且染色持久度较差，影响了该类织物的应用范围。针对这些性能缺陷，本文采取对其改性和染色性的试验分析，来研究如何提高罗布麻的适用性能和扩大使用范围。
1 罗布麻纤维的改性研究
对罗布麻的改性研究就是指利用生物、化学或者物理等方式对试验品进行处理，观察其在不同的物理和化学环境下纤维自身的物理机能的改变情况，并针对其物理性能向着适于被开发利用为纺织品原料的方向加强试验分析的过程。目前，对罗布麻改性的方式主要有四种：第一种是以改变纤维组织的排列为方向，第二种是用生物化学的方式，人工的改变其生物性能，以接枝的手段改变生物分子组成结构来改变性能为方向；第三种是以化学手段改变纤维生物分子间的链接方式来改变性能的方式；第四种是新兴的通过对生物菌种的筛选培养，选取可以有效降解罗布麻韧皮中胶质的生物酶，以生物酶的作用来改善罗布麻因脱胶差而导致纤维粗糙的性能。
国内使用较多的纤维改性方法为化学方法，利用酯醚化反应改变纤维的性质：
1）碱化改性
改性原理为高浓度氢氧化钠溶液与麻纤维素反应生成碱纤维素，所得到的改性麻纤维素为Na-纤维素I或者Na-纤维素II等水化麻纤维。由于该反应为放热反应，常温下即可进行，试验环境较为简单易行。
实验过程如下：实验原料取用本地植物园内的罗布麻，打成麻并用温水沤麻加工。在实验试剂的选区中，对比LiOH、NaOH、KOH、NH4OH等，发现LiOH的碱化改性效果最佳，但因为试剂取材价格偏高，不利于实现扩大化生产，于是选用改性效果较好，但是来源更广泛的NaOH溶液。试验基本原理为麻纤维中的胶质与NaOH发生反应，将纤维中的果胶物质溶解去除，植物脂肪蜡质发生皂化反应，同时纤维中的木质素与NaOH发生生物化学反应――氧桥键断裂，并与氢氧化键组合，产生具有酚羟基的木质素复合物，再以钠盐的形式溶解于碱溶液中，最终降低甚至消除造成麻纤维粗糙“元凶”的木质素。在化学变化的同时，产生的纤维素结构排列的物理变化和结构变化，纤维素大分子中的葡萄糖基环相对位置的改变，造成洁净度和取向度的改变，最后产生了碱纤维素这一新物质，也即是前文所提到的Na-纤维素I和Na-纤维素II，这种碱纤维素因为发生反应而产生润胀膨化效果，使得反应后得到的纤维毛细管得到改善因而具有弹性，纤维渗透性得到改善因而光色鲜艳。
2）尿素法改性
改性原理为尿素中的羰基与碱化改性后的碱纤维素反应，得到优质麻纤维。这种试验方法工艺成本低、操作简便，改性后的麻纤维物理机能较适于用作纺织。这种改性方法得到的纤维在制作成纱线和纺织物后，其染色持久度好，光泽度好，穿着舒适度也有了较大的提升。
2 罗布麻纤维的染色性研究
与亚麻的染色性能相似，罗布麻的染色均匀性较差，而纤维的染色性能与其化学成为关系十分紧密，与亚麻进行化学成分的对比，罗布麻的纤维素含量低于亚麻，而果胶、半纤维素和木质素等无规则分布的小分子量天然共生物的含量比亚麻高出许多。一般来说，麻纤维中果胶物质中的果胶酸钙、半纤维素中的葡萄甘露聚糖和镁盐等物质在碱环境中稳定性较好，不易被着色，因此为了便于着色，在麻纤维的生物、化学脱胶过程中，都希望果胶、半纤维素等物质的含量尽可能的处于较低水平。同样，造成麻纤维粗糙感的木质素，在着色过程中会影响纤维的光泽，一般条件下，纤维中的木质素含量越低，纤维的光泽感越好，弹性越好，并且印染均匀性较高，但是由于木质素分布于植物细胞壁中，若含量降低到一定水平之后，将会影响细胞壁的支撑作用和粘结纤维素的作用，因此，客观上来说，木质素不能完全消除，否则麻纤维的可纺织性能则会随之丧失。
利用上述改性处理后的罗布麻，经试验表明，其染色性也随之发生了改变。罗布麻纤维在经过碱溶液改性处理后，纤维的结晶度、取向和聚合程度都发生了不同程度的改变，且这个改变主要是趋向下滑方向的改变。在统计了试验中不同处理时间段的纤维特性后，总结出纤维改性的规律为：在碱溶液处理的初期，性能下降速率很快，但是随着时间的推移，其变化程度逐渐降低；同时改性的变化程度与碱溶液的浓度变化也呈现出一定的规律性。对比未加工过的麻纤维，煮漂过的罗布麻纤维在改性过程中，其铜值和亚甲基蓝的值均呈较低水平，可见煮漂过程提高了碱溶液的改性效率。通过第一章对罗布麻改性的分析也可以得出，改性对染色率的提高也有较大的帮助。
分析具体原因，在用X射线衍射法对罗布麻纤维的结晶程度、晶体尺寸和分子取向度进行了测定，并绘制罗布麻纤维在超声波处理前后的X射线衍射图，对比结果表明，处理后的麻纤维收到超声波的影响，其结晶程度、晶体尺寸和分子取向度均受到影响，进而得出结论，超声波对于麻纤维的染色性提高有很大的推动作用。同时在对染液的分析结果也表明，超声波处理后的染液其分子渗透和扩散系数都有明显的增强，所以，超声波技术在罗布麻纤维的染色性能的提高上，具有双向的推动作用。
参考文献
[1]蒋少军，吴红玲，李志忠，张新璞，李渊.罗布麻纤维的改性及染色性能的研究[J].燃料与染色，2004，4.
[2]范世超.超声波作用下罗布麻纤维染色性能的研究[D]，2004.
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