汉麻纤维的结构性能与加工技术

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ｏ
３
４
５
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－ＡＷＳａｎａｌｙｓｅ
２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
Ｆｉｇｕｒｅ９Ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ｏｆｃｈｉｎａ－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－ｈｅｍｐａｎｄｆｌａｘ
ｆａｂｒｉｃ
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
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本文链接：/Periodical_gfztb200812008.aspx。