黄麻、洋麻纤维性能研究

摘要：

为拓展黄麻、洋麻纤维在纺织领域的应用，笔者对精细化处理后的黄、洋麻纤维进行SEM分析和回潮率、力学性能、柔软度、表面摩擦系数及比电阻等性能进行了测试，并将黄、洋麻纤维与苎麻纤维性能进行比较，研究其可纺性。从SEM图可发现黄、洋麻纤维的表面有沟槽，而且其摩擦系数与苎麻相接近，可说明纤维之间有一定的抱合力;黄、洋麻纤维和苎麻纤维的断裂伸长率都在4%～5%之间，而且黄麻纤维的断裂强度比苎麻的高136.48%，洋麻纤维断裂强度比苎麻高70.13%;虽然黄、洋麻纤维的柔软度比苎麻低50%左右，但综上可得：黄、洋麻纤维具有一定的可纺性，说明黄麻、洋麻纤维在纺织领域具有很大的发展潜力。

关键词：黄麻;洋麻;苎麻;性能测试;可纺性

随着人们生活水平的提高，环境问题日益受到人们的关注，绿色环保的生活方式已渐渐成为我们这个时代的生活主题。因而，近年来，天然纤维尤其是麻类纤维以其优良的性能又一次受到了人们的重视。

黄麻、洋麻种植与生长容易、产量高、来源广泛、资源丰富，我国是世界上主要的黄麻、洋麻种植与生产国。黄麻、洋麻与苎麻、亚麻等麻类纤维一样，有着优良的吸湿、透气性，同时，还具有较好的力学性能。目前，苎麻、亚麻类产品在国际市场上深受青睐，自从我国“入世”以来，我国的纺织品在国际市场上占有了更大的份额，麻类产品的热销导致麻类原料严重的紧缺[1-2]。因而，黄麻、洋麻纤维的具有很大开发潜能和广阔的市场前景。但是，由于自身的某些特性致使黄麻、洋麻还只局限于麻袋麻绳、土工布、工业纸浆、再生麻浆等用途[3]。所以，为了让黄麻、洋麻纤维在纺织领域得到更为广泛的应用，故本文以试验为基础，在理论的指导下对黄麻、洋麻纤维的基本性能进行探讨与分析，研究其可纺性，为黄麻、洋麻能够最大限度应用于纺织领域提供一些借鉴。

1 试验

1.1 试验样品

精细化处理后黄麻纤维;精细化处理后洋麻纤维;苎麻纤维。

1.2 试验设备

表1 设备型号

1.3 试验内容及方法

（1）麻纤维表面形貌属性

采用SEM 扫描电子显微镜对麻纤维的表面进行观察。

（2）纤维回潮率测试

参考标准GB5883―86 《苎麻回潮率、含水率试验方法》对黄麻、洋麻纤维进行回潮率测定。

（3）麻纤维单纤强力测试

利用光学显微镜测试单根纤维直径，从而得到纤维细度，然后使用Instron3369万能强力机得出单纤维拉伸性能。参考标准为ASTM D3822―2007《单根纺织品纤维拉伸性能的试验方法》，夹持间距为10 mm，拉伸速率为1 mm/min。

（4）麻纤维柔软度测试

利用捻度计测试麻纤维的柔软度。参考标准为GB/T 12411.4―90 《黄、洋（红）麻纤维柔软度试验方法―捻度计试验法》，试验单个样品重0.1g，束纤维长250mm，夹持距离200mm。

（5）纤维表面摩擦系数测试

利用纤维摩擦仪对麻纤维进行摩擦系数测定。试样为三种麻单纤，钢棍速度选择为30 r/min。

（6）纤维质量比电阻测试

利用纤维比电阻仪测试纤维的比电阻。参考标准为GB/T14342―1993 《合成短纤维比电阻试验方法》，试验样品为在（20±2）℃，相对湿度在（65±2）%条件下处理4小时以上的纤维，每份15g。

2 结论与分析

2.1 处理后黄麻、洋麻纤维性能

SEM分析

图1 黄麻纤维SEM照片 图2 洋麻纤维SEM照片

由图1和图2可得，精细化处理的黄麻、洋麻纤维纤维表面有很多纵向沟槽，且较粗糙，非纤维素类杂质较少。纤维经精细化处理，束纤维胶质被去除使单纤维分裂，但仍有部分胶质使单纤维粘结，单纤维的分离和纤维表面较大的粗糙度使得工艺纤维间的接触面积和滑动阻力增大，这些特点有利于成纱强度的提高;纤维表面杂质少使得纤维间抱合更加紧密，有利于利用工艺纤维纺纱[4]。然而由图3可得，苎麻纤维一般以单纤状态存在，相对较粗，表面有横节，单纤表面光滑，并且可以看出处理后的黄、洋麻工艺纤维直径与苎麻单纤维直径相差不大。虽然黄、洋麻纤维不能以单纤维纺纱，但与苎麻相比，相对较细的工艺束纤维以及相对较大的纤维表面粗糙度，在一定程度上有利于纤维的可纺性。同时，黄麻纤维的杂质比洋麻纤维略少，纤维略细，所以黄麻纤维的可纺性在一定程度上优于洋麻纤维。

图3 苎麻纤维SEM照片

纤维回潮率分析

综合来说，纤维吸湿有利有弊，但赋予纤维适当吸湿利远大于弊，因为这可提供使用的舒适性和抗静电性[2]。

表2 黄麻、洋麻纤维回潮率测试数据及苎麻、棉纤维公定回潮率数据

由表2可得，实测的精细化处理后的黄麻、洋麻纤维的回潮率值相对于苎麻纤维的公定回潮率要小，但是都比棉纤维的公定回潮率要大，且根据苎麻和棉纤维的吸湿性能可以判定黄麻、洋麻纤维可提供较好的舒适性和抗静电性，从这个角度来说黄麻、洋麻具有较好的可纺性。

纤维力学性能分析

纺织纤维的基本物理机械指标与纺织加工及纱线质量密切相关，纤维的长度和细度、断裂伸长、断裂强度、拉伸模量等对可纺性能具有重要的影响。一般来说，长而细、断裂伸长大、断裂强度高、拉伸模量适中的纤维的纺纱性能比较好，这些有利于纺织生产加工过程的顺利进行，这样的纤维纺成的纱线质量也较好[5]。

表3 黄麻、洋麻及苎麻纤维力学性能测试

一般来说，长而细的纤维的纺纱性能比较好。由表3得，黄麻、洋麻纤维直径与苎麻纤维相差不大，所以从纤维细度方面看，黄麻、洋麻纤维与苎麻纤维相似具有较好的可纺性，且黄麻略好于洋麻。

纤维的断裂强度及断裂伸长率越高，其成纱的断裂强度及断裂伸长率也高[6]。由表3可以发现，黄麻、洋麻纤维的断裂伸长率与苎麻纤维十分接近，都在4%～5%之间。同时，黄麻纤维的断裂强度比苎麻的高136.48%，洋麻纤维断裂强度比苎麻高70.13%。所以从断裂伸长和断裂强度的角度来看，黄麻、洋麻纤维的可纺性较好，且黄麻纤维的可纺性优于洋麻纤维。

纤维的拉伸模量是指其抗拉伸形变的能力，纤维的拉伸模量越大，说明其抗拉伸形变的能力就越强[7]。由表3可知，黄麻、洋麻纤维的拉伸模量均略大于苎麻纤维。也就是说，黄麻、洋麻纤维的抗拉伸形变能力较苎麻纤为要强，纤维的刚度较苎麻的略大，柔软性相对苎麻略差。从这一点看，黄麻、洋麻纤维的可纺性略低于苎麻纤维。

纤维柔软度分析

在纺织加工过程中，纤维要经过反复的梳理、牵伸、加捻、卷绕等十几道工序的作用，最后形成纱线。所以纤维的柔软度对纺织生产有着很重要的影响。纤维的柔软度高，则纤维间抱合力和摩擦力大、纱线容易加捻且捻度稳定，同时纱线表面光洁，毛羽少，纱线的强力高而均匀[5]。所以柔软度是纤维可纺性能的一个重要指标。

表4 三种麻纤维柔软度测试数据

从表3测试数据可以分析得，经精细化处理后的黄麻、洋麻纤维的断裂捻回数接近，说明处理后的黄麻、洋麻纤维的柔软度大致相等。但黄麻、洋麻纤维的断裂捻回数比苎麻纤维低50%左右，而纤维的柔软度对成纱性能有着重要的影响。要让黄麻、洋麻在纺织领域得到更为广泛的应用，改善黄麻、洋麻的柔软性是非常关键的。

纤维表面摩擦系数分析

纤维的摩擦性质是指纤维与纤维或纤维与其它物质表面接触并发生相对运动时的行为[8]，摩擦系数是纺织纤维表面特有的一个重要参数，纤维的摩擦性能不仅直接影响梳理、牵伸、卷绕等工艺，并影响纱布性质，还影响成品的手感风格[9]。摩擦系数过大，织造过程中单纱毛羽增多、飞花增大、从而影响织造效果;摩擦系数过小，在成纱时纤维间的抱合力较小，影响纱线强力。

表5 三种麻纤维摩擦系数测试数据

由上文SEM分析得，黄麻、洋麻纤维的表面相对于苎麻较粗糙。理论上讲，黄麻、洋麻纤维的表面摩擦系数应该大于苎麻纤维。但从表4数据分析得，黄麻、洋麻纤维表面摩擦系数略小于苎麻。在测试时我们发现，纤维与摩擦辊接触时贴服效果较差，其主要原因是由于黄麻、洋麻的柔软度相对于苎麻略差，纤维较硬，致使纤维与钢辊间的接触面相对较小，从而导致的摩擦系数较小，这也从侧面反映了，改善黄麻、洋麻纤维的柔软度将是一个很有研究意义的课题。

纤维质量比电阻分析

纤维的比电阻对其加工性能有很大影响。当纤维比电阻大于一定数值时，纤维在加工过程中将产生明显的静电效应，致使纤维易缠结罗拉、胶辊等，影响纤维的可纺性[10]。

表6 三种麻纤维质量比电阻测试数据

由表6数据可以得出，黄麻、洋麻纤维的质量比电阻均小于苎麻纤维，其中，洋麻与苎麻的质量比电阻相差一个数量级。在标准情况下，纺苎麻时一般不会产生静电现象。所以，可以判定黄麻、洋麻纤维在纺纱时一般不会产生静电现象影响纺纱加工的。在实际操作中我们也证实了这一点。从这个角度来说，黄麻、洋麻纤维具有较好的可纺性。

3 结论

（1）精细化处理后黄麻、洋麻纤维的细度与苎麻纤维接近，表面有沟槽、相对较粗糙。纤维的断裂伸长率与苎麻纤维的接近，断裂强度比苎麻的大很多，说明黄麻、洋麻纤维具有较好的可纺性。

（2）精细化处理后黄麻、洋麻纤维的断裂捻回数较之苎麻的相对较小，拉伸模量略高于苎麻纤维，说明要让黄麻、洋麻在纺织领域得到更为广泛的应用，改善黄麻、洋麻纤维的柔软性是非常关键的。

（3）精细化处理后黄麻、洋麻纤维的质量比电阻均小于苎麻纤维，纤维的实际回潮率在棉与苎麻纤维的公定回潮率之间，说明黄麻、洋麻纤维可提供较好的舒适性和抗静电性，具有较好的可纺性。

参考文献：

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[10] 张玉彩，刘涛，王志红.涤纶短纤维比电阻的影响因素探讨[J].化纤与纺织技术，2005，（1）： 4-6.

（作者单位：天津工业大学）