时间：2023-03-05 02:13:38
目前有竹纤维的原料标准,FZ/T 51002―2006《粘胶纤维用竹浆粕》、FZ/T 52006―2006《竹材粘胶短纤维》和FZ/T 54012―2007《竹浆粘胶长丝》。还没有专门针对竹纤维产品的标准,对于竹纤维产品,是采用现有的纺织品标准来考核,比如用竹纤维制作的针织内衣,就用现有的针织内衣标准来考核。其实,单是就竹纤维的产品来说没必要专门为其制定标准。对竹纤维的功能性方面,比如生产企业所介绍的抑菌性等,现在也没有标准可循,抑菌功能性方面的试验我们也没有做过,而且目前没见到有这方面系统的研究和报道。
竹浆纤维的鉴别――竹浆纤维产业发展的瓶颈问题
目前我们说的竹纤维其实都是竹浆纤维,竹浆纤维也叫竹粘胶纤维,就目前的检验手段鉴别不出竹纤维和普通的粘胶纤维,对竹纤维产品或者竹纤维给出的检测结果只能是将其判别为粘胶纤维。由于竹纤维是将竹子打碎成浆粕然后按照粘胶纤维的生产加工方式纺丝制得,传统的粘胶纤维是用棉短绒做成浆粕纺丝制得的,二者的加工工艺基本相同,原材料虽有不同,但是最终得到的纤维,用化学的方法不能将二者区分,物理感官的方法也很难。有些研究将竹纤维的横截面与其他纤维的截面加以对比用来鉴别,个人认为此方法目前还不成熟,因为竹浆纤维虽然取材于天然,但是并不是天然纤维,在制取的过程中有许多人造的痕迹,是由喷丝获得的,并非天然生长获得的截面,所以这种判别方法很不客观。我们(国家纤维监督检验中心)也在这方面积极地进行了一些探索,感官和化学的方法都不能鉴别。而目前的竹纤维的标准只是对竹纤维的一些性能进行了规定,前提是已经知道纤维是竹纤维,对竹纤维的鉴别没有帮助。
最早出现鉴别竹纤维的问题是在两年多前,吉藁化纤的一个客户某纺织品公司使用竹纤维生产的一批纺织品出口到日本,被客户要求提供竹纤维成分的检验报告,于是该公司找到了吉藁化纤,而吉藁化纤就带着竹纤维样品和一些由竹纤维生产的面料找到一些纺织品的检测机构,希望能够得到一份证明该面料中含有竹纤维的检测报告,但是得到的检测报告认为这些面料为粘胶纤维,后来找到我们(国家纤维质检中心),我们也是尝试了现有的检测手段,得到结果仍是粘胶纤维。现在我们正在研究一种新的方法,和原来传统的方法有所区别,认为竹纤维和粘胶纤维还是有所区别的,但是目前做的验证试验还不足够多,所以还不能将此方法公布出来,还需要进一步研究。我们也跟吉藁化纤提出要求,要亲自看到竹子变成纤维,这些纤维制成面料,然后我们再拿来检测,以保证研究过程的准确。所以吉藁化纤在这方面也配合我们做了大量的工作。
竹浆纤维产业的发展前景
关键词：竹浆纤维；家用纺织品；应用；功能性产品
中图分类号：TS195.1 文献标志码：A
随着人们生活水平的不断提高，消费者对家纺类产品的舒适性和功能性有了更高的要求。竹浆纤维由于具有吸湿性强、柔软亲肤的特性，在与人体皮肤直接接触的家纺产品中正得到日益广泛的应用。
1.竹浆纤维的性能
竹浆纤维的制备方法与普通粘胶纤维相似，是一种再生纤维素纤维。相关研究表明：竹浆纤维横截面布满孔洞，具有优良的吸湿透气性能；纤维纵截面有多条沟槽，有利于纤维排放湿，也有利于纤维之间饱和形成纱线，具有较好的可纺性。以竹浆纤维为原料的织物具有干爽舒适、柔软悬垂、色泽亮丽等优点，适用于家纺等与人体直接接触的纺织品。一般来说，当今市场上家纺类产品中所宣传的竹纤维基本为竹浆纤维。
2.竹浆纤维在家纺类产品中的应用
2.1巾类产品
竹浆纤维巾类产品具有吸湿快干、柔软舒适的特点，在市场上属中高档产品。目前市场上的相关产品主要包括浴巾、毛巾、方巾等，常以棉纱线作为地纱和纬纱，竹浆纤维纱线作为毛圈而织成。表1是浙江和也健康科技有限公司开发的两种竹浆纤维毛巾的相关参数。
表1中两种产品的设讹思路主要基于3个因素：一是竹浆纤维的湿强较低，尺寸稳定性较差，以棉纱作为地纬纱，可增强织物的机械性能；二是棉纱价格相对便宜，可以降低产品成本；三是竹浆纤维毛圈触感良好，体现了竹浆纤维亲肤性良好的优势。
2.2床上用品
竹浆纤维床上用品主要包括两类：床品套件和被毯产品。其中，床品套件主要包括床单、被套和枕套，常用的原材料为竹浆纤维，也可将竹浆纤维与精梳棉、苎麻、亚麻、天丝、蚕丝、羊毛等混纺。不同的原料可形成不同风格的竹浆纤维床品，如竹浆纤维与亚麻混纺可优化床品的干爽透气性；与羊毛混纺使产品更加柔软保暖；与蚕丝混纺可增加织物的高贵气质，提升产品档次。此外，不同织物组织结构对产品外观也会产生较大的影响。竹浆纤维床品中常用的织物组织有平纹、变化的斜纹和缎纹、提花组织等，也可配置不同细度的纱线，达到产品的风格要求，如高支纱线、中粗配合纱线的配置等。表2是浙江和也健康有限公司开发的两种竹浆纤维床单的相关参数。
竹浆纤维被毯主要指以竹浆纤维为填充物的保暖被和竹浆纤维与天然动物纤维、涤纶或者腈纶混纺而制成的毯类产品。以竹浆纤维为主要原料，混合超细纤维、热熔棉等作为填充物的保暖被，具有蓬松丰满、质轻保暖的特点；竹浆纤维毯则具有柔软滑爽、贴肤舒适等特点。此外，竹浆纤维还广泛应用于家居服装、浴衣等家纺的延伸领域。
3.竹浆纤维家纺产品开发存在的问题及发展趋势
3.1竹纤维家纺市场存在的问题
尽管竹浆纤维家用纺织品已在市场上得到较普遍的认可，但其在产品开发和市场营销中还存在一些问题，具体如下。
①名称问题。一般来说，目前市场上所谓的竹纤维家纺产品基本都为竹浆纤维产品，生产商在成分标签上应明示。另外只有当竹浆纤维含量超过50%后，产品才有资格被称为“竹浆纤维产品”。
②标准问题。目前，竹浆纤维家纺产品缺乏相应的标准，织物的透气透湿性、吸湿排湿性、抗菌抑菌性等性能均需相关标准予以规范。
③机械性能问题。竹浆纤维的某些性能欠佳，比如易吸湿但湿强低、易变形等，因此常和其它纤维混纺以改善缺点，但含量较低又不足以充分体现竹浆纤维的优势。
④产品的功能性拓展。若要使竹浆纤维家纺产品具有较高的附加值，就需要为其开发更多的功能。而目前市场上对竹浆纤维家纺产品的功能性宣传主要集中在其所谓的“天然优势”带来的抗菌功能，但事实上，在经过复杂的纺丝及其他后处理工序后，竹材原先所具有的功能特别是抗菌抑菌性基本已消失，因此竹浆纤维本身在不添加任何功能性助剂的情况下几乎是没有抗菌功能的。
3.2竹浆纤维家纺的发展趋势
通过对不同规格的竹浆纤维/棉混纺交织面料悬垂性能的测试发现：随着纬纱中竹浆纤维含量增加，动、静态悬垂形态特征图中的凸条数明显增多，织物的悬垂感和形态效果得到有效改善。但考虑到服用织物的形态对称性，应避免选用55竹浆/45棉混纺纱与棉纱交织；当织物组织、原料及经密相同时，随着织物中纬密的增大，混纺交织物的悬垂性能呈下降趋势。
关键词：竹浆纤维；悬垂性；动、静态悬垂特征；测试分析
Abstract: By testing the draping property of different bamboo/cotton interweave fabric, it is found that the number of the raised line in dynamic and static draping graph, increases obviously by the increase of bamboo fiber in weft yarn, the drape and appearance of fabric have been improved effectively. Considered the configuration symmetry of garment textile fabric, it should be avoided55/45 Bamboo/cotton blended yarn interweave with cotton yarn; When the tissue, raw materials and precision of textile fabric is the same, draping property of interweaved declines as the number of weft yarn increase.
Key Words: bamboo fiber; draping property; dynamic and static draping property; test analysis
织物因自重而下垂的程度及形态称为悬垂性。悬垂性好的面料能充分体现服装的轮廓美，适合比例均匀的曲面造型要求。现代消费者对服装面料不仅要求美观，还在生理、感觉、运动上要求舒适，而竹浆/棉混纺交织物就具有以上所有优点。本文对10种不同规格的竹浆纤维/棉混纺交织面料的悬垂性进行了测试比较与分析，研究了竹浆纤维/棉混纺交织面料中，纬纱的竹浆纤维含量的变化对面料悬垂性能的影响，为进一步开发竹浆/棉混纺交织面料提供依据。
1试样的技术指标
为了使试验结果更加具有可比性，在样品织造中均采用14.5 tex的纯棉经线与14.5 tex不同混纺比的竹浆/棉混纺纬纱交织，织物组织为2/2斜纹，经密相同，仅改变纬纱原料和规格，并对其悬垂性能进行了测试。试样材料规格与结构参数见表1。
2悬垂性能测试
2.1测试方法
悬垂性是指织物在自重条件下形成造型线条的能力和特点，反映了织物的赋型效果，通常用悬垂程度和悬垂形态来评价织物悬垂性的优劣。
测试标准：FZ/T 01045―1996《织物悬垂性试验方法》。
试验仪器：LLY-351织物动态悬垂仪（伞式法）。
(1)静态测试方法。织物悬垂性能测试方法采用伞式法，如图1（a）、（b）所示。将直径为240 mm的圆形试样1平放在直径为120 mm的试样托盘2上，放置1min测试。托盘上的织物试样因自重下垂,呈自然悬垂形态3,如图1(a)。试样的下垂形成若干个凹凸变化的褶裥，即凸条，这些凸条的特征和数目反映了织物形成线条的能力和线条的形态特征，通过垂直方向的投影,得到试样悬垂后的投影图形,如图1(b)所示。
（a）试样覆盖在圆盘上（b）试样悬垂后投影图形
图1织物悬垂性测试方法示意图
织物悬垂性能评价指标，通常用悬垂系数FS来度量织物的悬垂程度。其表达式为：
式中：AD――试样面积；
AF――试样的投影面积；
Ad――小圆盘面积。
由式（1）可知，悬垂系数小，表示织物较为柔软，悬垂性能较好；反之，表示织物较为刚硬，悬垂性较差。
为了能够较为准确地反映织物的悬垂性能，尽可能避免非纤维物质对试验结果产生误差，用碱退浆法对样品进行处理，退浆后将布取出用冷水冲洗3~4次并晾干。测试前，将织物样品放在二级标准大气即温度为（20±2）℃、相对湿度为（65±3）%的条件下放置48 h以上，使试样在吸湿状态下达到平衡后再进行悬垂性能测试。
（2）动态测试方法。在样品离布边100 mm 内，裁取直径为240 mm、无折痕试样两块。在每块圆形试样的正面，用半圆仪定出经纬向以及与经纬向呈45°角的4个点A、B、C、D，分别与圆心O连成半径线(如图2)，即OA、OC 代表织物的经向和纬向；OB、OD 代表与织物经向和纬向呈45°夹角方向。
图2动态测试方法图
在每块圆形试样的圆心上剪(冲)直径为4 mm的定位孔，按仪器使用规定进行校验。剪取与试样大小相同的制图纸，在天平上称重。把仪器调整到描图法状态。将试样托放在夹持盘上，使OA 线指向操作者，再依次放上有机玻璃划样块，制图纸以及上盖，轻轻向下按三次，静止3 min，开始描图，然后剪下图形，再次称重，并按式(2)求出悬垂系数。
式中：F――悬垂系数，%；
G1――与试样相同大小的纸重，mg；
G2――与试样投影图相同大小的纸重，mg；
G3――与夹持盘相同大小的纸重，mg。
2.2试验结果与分析
两种不同纬密的竹浆/棉混纺交织物静、动悬垂形态特征见图3~图6。
1＃3＃5＃ 7＃9＃
图3纬密为354根/10cm 5种试样的静态悬垂图
1＃3＃5＃ 7＃ 9＃
图4纬密为354根/10cm 5种试样的动态悬垂图
2＃ 4＃ 6＃8＃10＃
图5纬密为393根/10cm 5种试样的静态悬垂图
2＃4＃6＃ 8＃ 10＃
图6纬密为393根/10cm 5种试样的动态悬垂图
从图3~图6中可以直观地看到，纯竹浆纱做纬纱的交织物（1＃、2＃试样）投影面积小，有凹凸明显的圆弧和波浪形轮廓，凸条数多（达到7个），对称性较好，表明织物质地柔软，悬垂感好，造型有较好的对称性。而纯棉织物（9＃、10＃试样）的投影面积较大，凸条数少（只有4个），轮廓波纹对称性较好但无起伏，表明纯棉织物比较刚硬，成裥能力差，线条不丰富，造型单调而缺少美感，其悬垂性明显差于其他混纺织物和交织物。从图4~图7中还可以看出，选用竹浆/棉70/30、55/45和30/70的混纺纱作为纬纱与棉纱交织时，虽然其凸条数明显多于纯棉织物，但交织物的静、动悬垂形态有明显的不对称性，尤其是用混纺比为55/45的竹浆纤维/棉混纺纱（5＃、6＃试样）做纬纱的时候，其形态对称性最差。测试结果表明，竹浆纤维/棉混纺交织，能有效改善织物的悬垂感和形态效果。另外，若竹浆/棉混纺交织物的经密不变，随着纬密的逐渐增大，织物的投影面积增大，凸条数逐渐减少，织物的悬垂性变差。
竹浆纤维/棉混纺交织物的静、动态悬垂性测试结果如图7、图8所示。
从图6、图7中可以看出，纯棉织物的静、动态悬垂系数明显大于竹浆/棉混纺交织物；两种不同纬密的竹浆纤维/棉混纺交织物悬垂性测试结果的共同规律是：随着纬纱中竹浆纤维含量的增加，织物的静、动态悬垂系数均呈下降趋势，表明竹浆纤维/棉混纺交织物的悬垂性能逐渐得到改善；当纬纱为纯竹浆纤维纱时，其静、动态悬垂系数达到最小，其悬垂性明显得到提高。
由图6、图7中还可以看出，对于同种原料的织物，当经密相同，纬密增大时，织物的静、动悬垂系数曲线明显上移（重合点除外），这是因为纬密增加，织物的紧度增加,纱线间松动的自由度变小，阻碍了织物的悬垂；同时纬密增大，织物厚度增加，刚性增大，因此织物的悬垂性变差。
3结论
竹浆纤维/棉混纺交织物的静、动态悬垂系数，随着纬纱中竹浆纤维含量的增加均呈下降趋势，悬垂感和形态对称性好，交织物的悬垂性能得到显著改善。测试结果表明，用竹浆纤维/棉纱线与棉纱混纺交织，能有效改善织物的悬垂感和形态效果。但考虑到服用织物形态特征的对称性，应避免选用55竹浆/45棉混纺纱做纬纱与棉纱交织。
在几种不同混纺比的竹浆纤维/棉混纺交织物中，当原料、织物组织和经密都相同时，随着织物中纬密的增加，织物的刚性增大，悬垂性变差。此外，竹浆纤维/棉混纺交织面料的悬垂性能除了与经、纬纱原料有关外，还与纱线的线密度和捻度、织物经纬密度和紧度、织物组织等关系密切，在织物设计开发中必须综合考虑。
分析了竹浆纤维、竹炭纤维和长绒棉的性能特点，并结合原料的性能对混纺纱工艺进行探讨，对各工序的关键技术进行优化，最后对所开发的纱线性能进行测试，产品符合相关技术要求，可为针织企业开发具有抗菌防臭功效和柔软舒适手感的针织面料提供差异化的选择。
关键词：竹浆纤维；竹炭纤维；混纺纱；针织；性能测试
为了适应消费者的个性化需求，产品的差异化发展是未来纺织企业寻求突破的关键所在，多种纤维的混纺和交织已经成为行业发展的主流趋势。目前，针织产业呈现出以舒适和健康为主题的发展特征，特别是功能性纤维的应用越来越广泛。本文采用竹浆纤维和竹炭纤维两种新型纺织材料与长绒棉进行混纺，开发具有抗菌防臭功效和柔软舒适手感的针织用纱线。
1 原料选配
竹浆纤维是将自然生长的竹子做成浆粕而后喷丝而成的再生纤维素纤维，它具有有良好的透气性、瞬间吸水性和良好的染色性等特性[1]。竹炭纤维是以毛竹为原料经高温煅烧制得具有蜂窝化的竹炭微粒，然后与聚酯改性切片熔融纺丝制成，具有抑菌除臭、吸湿透气等特点[2]。选用的竹浆纤维、竹炭纤维和长绒棉纤维的性能如表1所示。
2 纺纱工艺设计
2.1 纺纱流程
竹浆纤维/长绒棉/竹炭纤维40/30/30混纺针织纱的纺纱工艺采取先分别制取竹浆纤维/竹炭纤维生条和棉生条，然后将两者进行并条、粗纱和细纱的加工。
竹浆纤维/竹炭纤维生条制作：FA002型抓棉机A006C型混棉机FA106 型开棉机FA141型单打手成卷机FA201B型梳棉机。
棉生条制作：FA006型抓棉机A006BS型混棉机FA106B型开棉机FA141型单打手成卷机FA201A型梳棉机。
竹浆纤维/长绒棉/竹炭纤维混纺针织纱：竹浆纤维/竹炭纤维生条+棉生条FA303型并条机（三道）FA456型粗纱机FA503型细纱机。
2.2 纺纱工艺
2.2.1 竹浆纤维/竹炭纤维生条制作
竹浆纤维和竹炭纤维均为化学纤维，整齐度和洁净度较高，适合一起进行前纺加工，为了减少静电现象并增加纤维之间的抱合力，可加3%抗静电剂进行预处理，然后在FA002型抓棉机上按照4：3的比例进行投料。根据两种纤维的特点，以“低速、少打”为原则，刀片伸出肋条距离为2.2mm，FA106型开棉机豪猪打手转速为480r/min，FA141型单打手成卷机综合打手转速为860r/min，棉卷干定量为400g/m。
FA201B型梳棉机采用变频器实现道夫无级调速，设有数控显示仪和多处安全自停装置。为了减少纤维的损伤，锡林与盖板和刺辊的隔距均应偏大掌握；为了利于纤维的转移，针布的工作角要偏小控制。梳棉工艺参数为：锡林转速340r/min，道夫速度为6.2r/min，刺辊转速810r/min，盖板速度105mm/min，盖板-锡林隔距为0.30mm、0.28mm、0.28mm、0.28mm和0.30mm，生条干定量为19.97g/5m。
2.2.2 棉生条制作
长绒棉的细度和强力较低，为了减少纤维在抓取过程中的损伤并且降低短绒和棉结的产生，FA006型抓棉机尽量采取精细抓棉的工艺设置，打手速度降低到1200r/min，抓棉小车的速度控制在10m/min左右。FA106B型鼻形打手是在FA106型豪猪开棉机基础上进行改造，增加了打击点，除杂效率更高。FA141综合打手转速760r/min，棉卷干定量为390g/m。
长绒棉在梳棉工序采取“轻定量、低速度、紧隔距”的工艺原则[3]，锡林转速330r/min，刺辊转速790r/min，盖板速度为100mm/min，盖板与锡林隔距为0.18mm、0.16mm、0.16mm、0.16mm和0.18mm，生条干定量为17.27g/5m。梳理过程较为充分，并且降低了棉网结杂现象的产生。
2.2.3 并条工艺
将竹浆纤维/竹炭纤维混合生条和棉纤维生条按照70：30（4根混合生条和2根棉生条）的比例进行头道并条，然后分别采用8根进行二道和三道并条加工。并条工序采用“轻定量、慢车速和大隔距”的工艺原则，为了降低罗拉绕花现象，适当加大罗拉隔距和摇架加压。头并工艺参数：定量为18.95g/5m，后区牵伸为1.48倍，出条速度为165m/min；二并工艺参数：定量为18.5g/5m，后区牵伸为1.48倍，出条速度为168m/min；三并工艺参数：定量为17.65g/5m，后区牵伸为1.35倍，出条速度为171m/min，罗拉隔距均为9mm×14mm。
2.2.4 粗纱工艺
粗纱工序采用低车速和小的伸长率，以确保粗纱条干均匀；为了降低细纱工序的牵伸负担，粗纱采用轻定量。粗纱工艺参数：粗纱定量4.9g/10cm，前罗拉转速278r/min，罗拉隔距25mm×35mm，牵伸倍数7.32，捻系数62，捻度28.55捻/米。
2.2.5 细纱工艺
考虑到竹浆纤维和竹炭纤维的表面光滑和纺纱过程中易于出现毛羽等因素，细纱工序需要合理选择钢领及钢丝圈，并使用软弹胶辊来拓宽纵向的摩擦力界[4]。FA503细纱机工艺参数为：牵伸倍数为28.25，捻系数315，捻度73捻/10cm，锭子转速15000r/min，前罗拉速度260r/min，罗拉隔距18mm×27mm。
3 纱线性能测试
通过采取以上工艺流程和技术措施，开发的竹浆纤维/长绒棉/竹炭纤维40/30/30混纺针织纱的成纱质量指标为：单纱断裂强度为22.8cN/tex，强力CV值为9.5%，条干CV值为11.5%，+50%粗节为14个/km，-50%细节为11个/km，+200%棉结为25个/km。
4 结束语
由于竹浆纤维具有良好的吸湿透气性，竹炭纤维具有优异的抑菌及除臭性能，加之长绒棉的柔软舒适性，所开发的竹浆纤维、竹炭纤维和长绒棉三组分混纺针织纱可作为针织内衣、袜子等的原料，为针织面料产品的差异化和高附加值提供新的选择，必将受到市场的欢迎和消费者的喜爱。
参考文献：
[1] 姚桂香.长绒棉/竹浆纤维/Modal混纺细特纱的开发[J].上海纺织科技，2007，（12）：44-45.
[2] 胡利强，刘进秀，等.竹炭纤维/圣麻纤维/天丝混纺面料开发实践[J].山东纺织科技，2011，（6）：16-18.
[3] 孟昭民.精梳长绒棉5.8tex纱的节棉实践[J].棉纺织技术，2010，（4）：47-49.
[4] 詹树改，周海敏.纯竹浆纤维14.8tex纱的生产实践[J].棉纺织技术，2009，（5）：34-37.
关键词：织物组织 ；生产工艺计算 ；织物性能；织物开发
中图分类号：TS104.5 文献标志码：B
The Design and Development of Cotton/Modal/Bamboo Viscose Fiber Blended Fabric Collection
Abstract： By using Cotton/Modal/Bamboo Viscose fiber blended yarn， fabrics in 9 different weaves were designed， as the wearing property varies greatly depending on fabric weave. The looming parameters and production process were calculated， and the fabrics in nine different weaves were woven on sample loom. Then the key production and technical points were analyzed and the scheme for optimizing fabric properties was summed up， offering reference to textile enterprises for developing such fabrics.
Key words： fabric weave； calculation of production process； fabric property； fabric development
随着人们生活水平的不断提高，其对衣着的要求已经不再局限于手感、保暖和式样，追求个性化、舒适化的需求越来越多。为了迎合这种需求，仅仅从原料和纱线上创造舒适性、个性化，会造成产品的单调。为了在保证性能的同时，又确保风格多样，需要从产品的组织结构进行分析，不同组织结构织物的风格和性能有很大差异。木代尔、竹浆纤维都是新型纺织纤维，棉与木代尔、竹浆纤维混纺纱兼有两种纤维的优良性能，采用这种纱开发不同风格的织物，提高了产品的品味与档次，具有巨大商机，发展前景比较广阔。
1 织物主要结构参数设计
1.1 原料
选用山东鲁泰棉/木代尔/竹浆纤维混纺股线40S×2，混纺比例是40/30/30，分别设计 9 种不同组织结构的织物，并进行织造参数规格设计，织成实物，为企业大批量进行不同组织、不同风格织物的设计和生产提供依据。
1.2 织物紧度
本次设计的主要意图是选用不同的织物组织进行试织，通过组织的变化来研究织物的服用性能。对于不同组织织物的上机织造，首先要确定相同的经、纬密度，然后测试对比上机参数及织物性能之间的差异。因此，进行了一系列不同组织结构织物紧度的选择，设计的织物紧度值如下： 经向紧度Ej = 50%，纬向紧度Ew = 42%；总紧度E = 71%。
1.3 织物密度
在混纺织物设计中，到目前为止确定织物密度的方法一般采用的是经验法，即根据织物用途，参考对比现有的类似织物（系指织物组织、经纬纤度等相接近，且性质相仿的织物）的密度加以调整，初步拟定织物的密度，然后经过试织观察织物的性能及特征是否达到要求。本次织物密度的选择是根据其用途考虑的，要研究织物的服用性能，则所设计的织物密度就要满足一定的范围要求，根据式（1）：
1.4 织物组织及参数
本次织物设计主要是研究不同织物组织结构对纺织品服用性能的影响。对于不同组织结构的织物，在相同原料、相同紧度设计前提下，改变织物组织，共设计 9种组织，分别为平纹组织、2/2右斜纹组织、纬山形斜纹组织、绉组织、鸟眼组织、麦粒组织、蜂巢组织、透孔组织和3/1左斜纹组织。
地组织每筘穿入数： 均为 2 入。
边组织每筘穿入数：不同组织织物，3 入。
边纱根数：不同组织织物，12根。
穿综方式：均为顺穿法。
上机图：不同组织织物的上机图如图 1 所示。
2 织物上机规格设计及计算
2.1 不同组织织物小样织机的缩率计算
（1）织造长缩率（aj）：通过对不同组织织物下机后进行机上长度和机下长度的测量，根据式（2）可计算出织物织造长缩率。
（2）织造幅缩率（aw）：通过对不同组织织物下机后进行机上宽度和机下宽度的测量，根据式（3）可计算出织物织造幅缩率。
2.2 不同组织织物的生产工艺计算
2.2.1 匹长
匹长的计算公式如下。
（1） 坯布匹长
因为本次设计的织物不需后整理的染整加工，所以坯布匹长 = 成品匹长= 60 cm。
（2） 整经匹长
每米全幅成品重（g）= 每米成品经线重量+每米成品纬线重量 式（14）
不同组织织物规格参数见表 1。
3 生产技术要点
3.1 浆纱
木代尔、竹浆纤维与棉纤维的混纺纱单纱强力与精梳纯棉纱相近，但毛羽高出数倍，而且摩擦易产生静电，造成经纱粘连、开口不清，织造时停经片处易积聚飞花、经纱相互缠绕，致使经纱断头增多。所以，浆纱过程中采用“高浓低粘”浆料，使浆液具有足够的含固量和较好的流动性。
浆料配方要做到“以贴伏毛羽为主， 渗透、被覆并重”的原则，所以选用以PVA为主，变性淀粉和丙烯酸类浆料为辅， 并配有适当的后上蜡保证纱线表面光滑。选用PVA-1799 54 kg、变性淀粉19 kg、XZW-1丙烯酸78 kg，浆纱膏4 kg 、PVA-205MB 9 kg。由于木代尔、竹浆纤维与棉混纺纱较纯棉纱吸浆性能好，所以将浆液的含固量设计为10.7%，通过少量使用PVA-205MB来减轻浆纱分绞时对浆膜的破坏程度，降低毛羽的再生。
3.2 织造
在ZA203喷气织机上生产木代尔、竹浆纤维与棉混纺纱织物， 织机速度为550 m/min，确定合适的经位置线，采用“早开口、低后梁、大开口量”工艺， 使布面丰满细腻，色泽光亮，同时减小了打纬阻力，使织物形成区缩短，经纬纱的抱和摩擦减弱，减少了断纬疵点的产生。
（1）后梁及停经架：后梁高低位置决定着打纬时上下层经纱之间的张力比例。为使其更好体现布面效应，采用低后梁织造， 即后梁高度60 mm，前后 8 刻度；将停经架位置定为高 3格/前后 5 格。缓解了上下层经纱对纬纱的切向作用力，减少破洞产生。
（2）开口量：开口清晰程度是决定织机效率的重要因素，而开口清晰度是由开口量决定。由于该品种经密大， 织造时毛羽粘连严重，为进一步开清梭口，使纬纱顺利通过织口，可增大开口量。
4 结语
通过对棉、木代尔、竹浆纤维混纺织物不同组织结构参数的设计，并进行试织，分析生产技术要点，总结出织物性能优选方案，为纺织企业进行此类织物的开发提供了参考依据。
参考文献
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关键词：天丝；木代尔；竹浆纤维；蜂巢组织；透孔组织
中图分类号：TS106 文献标志码：B
Development of Tencel/Modal/Bamboo Blended Antibacterial Breathable Fabric
Abstract： The production of synthetic fibers will be increasingly constrained by the reduction of arable land and the increasing depletion of oil resources， while people will be increasingly influenced by healthcare and environment protection concepts in the process of consumption. The waffle-stitch openwork fabric knitted with Tencel/Modal/bamboo fiber blended yarn and the combination of Bratton waffle stitch， openwork knitting stitch and plain stitch is absorbent， comfortable， soft， skin-friendly， antibacterial， breathable and has special appearance， which offers a new choice to garment producer.
Key words： Tencel； Modal； bamboo fiber； waffle stitch； openwork knitting stitch
由于石油资源的日益消减以及耕地面积的减少，合成纤维的产量也将会受到更多的限制。受健康环保意识、崇尚自然等因素的影响，穿着健康、舒适、休闲已成为人们的时尚话题，正因如此，再生纤维素纤维又回归人们的视野。该产品采用绿色再生纤维素纤维天丝、木代尔与竹浆纤维混纺交织。天丝具有棉的柔软性和涤纶的高强力，良好的吸湿性、悬垂性、舒适性和硬挺度，且生产消费回收无污染，被称为“21世纪绿色纤维”；木代尔纤维吸湿性、柔软性好，但其织物挺括性差；竹浆纤维具有良好的物理机械性能、优良的染色性、透气性好、较强的耐磨性等，并且还具有天然抗菌、抑菌等功能，是一种优良的功能性纤维。利用天丝、竹浆纤维及木代尔混纺交织，使各种纤维的特性得到很好的优化互补，从而使面料的服用性能得到改善，形成具有独特风格的产品。这种具有滑爽柔软的手感、良好的吸放湿性能以及无污染的自然降解性的纤维素纤维面料，符合当今消费者的需求。面料利用勃拉东蜂巢组织、花式透孔和平纹组织联合，配以合理的配色循环，颇具田园风格，所织制的具有特殊外观效果的蜂巢透孔组织面料手感柔软，纹路清晰，简约而不简单，雅致而不失自然。
1 织物风格与组织设计
1.1 蜂巢组织的形成机理
1.1.1 基本蜂巢组织
蜂巢组织是利用在一个组织循环内，既有长浮线又有短浮线，也就是松组织和紧组织，这样形成的花纹是规则的边缘高中间低的凹凸花纹。这种独特的凹凸花纹的机理可解释为：在平纹组织位置，交织点最多，因此较薄；在经纬浮长线位置，因为没有交织点，所以织物较厚。在平纹组织处，织物的表面是凸起的或是凹下的两种情况：如图 1 的甲处，以甲为中心的平纹组织的上面以及下面都是经浮长线，然而在其左面以及右面都是纬浮长线，也就是说，组成该处平纹的经纬纱都是浮在织物表面的浮长线，从而将平纹带起，形成了表面凸起部分；另一种相反的情况，在图 1 的乙处，在平纹组织以乙为中心的上面及下面都是纬浮长线（也就是在织物的背面是经浮线），在其左面和右面都是经浮长线（也就是在织物的背面是纬浮线），所以将平纹在织物反面带起从而在织物表面形成凹下。
1.1.2 变化蜂巢组织（图 2）
根据巢形花纹的构成原理，通过改变组织循环内斜线（由左右交叉的组织点构成的）与组织点的配置，可构成不同种类的复杂的蜂巢组织。用单根和双根斜线交叉排列，构成了 1 个循环 4 个大小不一的蜂巢形的复杂蜂巢组织。
1.2 透孔组织的形成机理
图 3 为Rj=Rw=6 的透孔组织。从经纱看（图3（b）），1、6 和 3、4 为平纹组织经纱，在一个完全组织中，交织点多达 3 次，而 2、5 为三上三下两根经纱，在一个完全组织中只交织 1 次。因此在织物形成过程中，交织点多的平纹经纱，势必向交织点少的三上三下经纱方向移动，故 1、3 向 2 移动，4、6 向 5 方向移动（如图 3 中箭头所示），致使 2、5 两根经纱受左右挤压力而向上或向下产生较大的屈曲波，这样 1、2、3 及4、5、6 成为两组紧密结合的经纱束，在 1、6 与 3、4 之间便产生纬向空隙，空隙的大小是 1、6 与 3、4 位移量之和。经向如此，纬纱方向（图3（c））亦以同样原理产生经向空隙。经纬向空隙的组合，在织物上便形成方形透孔，如图3（a）中“О”所示。
1.3 织物组织设计
该织物采用勃拉东蜂巢组织、透孔和平纹组织联合而成（图 4、图 5）。蜂巢组织结构松软，手感轻薄但布面显得丰满，对简单蜂巢加以变化而得到的勃拉东变化蜂巢，保留蜂巢组织特有的外观形态的同时，还在蜂巢周围形成菱形小格，经退浆处理后蜂巢外观效果更为突出。利用透孔组织得到的织物多孔、轻薄、凉爽、易于散热，在织物表面可形成满地规则的细小空隙。二者联合形成的织物密度小，而平纹处密度大，从而使织物呈现厚薄搭配、凹凸相间的特殊外观效果。具有特殊外观和手感的变化蜂巢和透孔组织联合制得的织物经适当后整理后，蜂巢处织物布面丰满手感松软，透孔处织物布面平整有孔，增加织物的吸湿排汗性，若用于制作窗帘还具有一定的吸收噪音的作用。加上经纬纱细度不同，整体使织物表面厚薄搭配立体感强。
3 种组织的联合不仅使 3 种组织的优点集结于一起，保持了其舒适的特性，利用与经纱粗细不同的纬纱线，将色彩进行合理的比例搭配，加上田园风的色调，制得的织物吸湿透气、绿色环保，纹路清晰、性能优良，具有略显粗犷又不失细腻的风格，迎合人们向往回归自然的主流意识。
2 产品规格的确定
通过多次试验，最终确定了该产品的品种规格。经纬纱号数：经纱9.8 tex，纬纱9.8 tex×2；混纺比∶天丝40%/木代尔30%/竹浆纤维30%；经纬纱密度：经纱340.5根/10 cm，纬纱320根/10 cm；幅宽：10 cm；织物组织结构：蜂巢透孔平纹联合组织。
3 工艺流程和各工序关键技术
3.1 工艺流程
3.2 各工序关键技术
3.2.1 整经工序
整经要求片纱张力均匀，力求做到张力、排列、卷绕三均匀。在使用张力圈加压时，采用了弧形分段，按照上中下实施张力分层，以求卷绕密度适中，卷绕质量好，有较好的平整度。
3.2.2 浆纱工序
工艺以“被覆为主，兼顾渗透，增强耐磨”为目的。浆纱速度为35 ～ 40 m/min。浆料配方：PVA1799 12.5 kg，CP 45 kg，GM8-60 37.5 kg，QL-89 15 kg，SLMO-96 2.5 kg。
3.2.3 织造工序
在SL800半自动小样织机上织造，筘号110，地边经筘入数 3，综框数16。采用“小开口、大张力”工艺配置。为了开清织口，采用早开口。同时在满足引纬的前提下，应偏小掌握开口动程，这样可以降低断经。该坯布物理指标见表 1。
4 结语
（1）天丝具有棉的柔软性和涤纶的高强力，良好的吸湿性、悬垂性、舒适性和硬挺度，且生产消费回收无污染，被称为“21世纪绿色纤维”；木代尔纤维吸湿性、透气性良好，有丝绸一般的光泽，混纺交织产品滑爽、柔软飘逸、光泽柔和等特点；竹浆纤维独有的特点是天然抗菌性，且抗菌性持久，其织物吸湿性好、手感柔软、舒适凉爽、悬垂性好、染泽靓丽，并且具有良好的天然抗菌效果。
（2）采用勃拉东蜂巢组织、透孔和平纹组织联合，利用粗细不同的经纬纱线再配以特殊的配色模纹，织造出纹路清晰、性能优良、具有特殊外观效果的蜂巢透孔组织面料。不仅使 3 种组织的优点集结于一起，保持了其高贵典雅舒适的特性，更有服用和装饰用皆可的特点。
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论述了近年来竹纤维鉴别方法的研究现状,分析了各种鉴别方法的特点,并对竹纤维鉴别方法的发展进行了展望。
关键词:竹纤维;竹浆纤维;竹原纤维;鉴别方法;研究进展
Abstract: The recent studies on the methods of determining bamboo fiber are reviewed in this article.The characteristics and developments of different determination methods are analyzed.
Key words:Bamboo Fiber;Natural Bamboo Fiber;Bamboo Pulp Fiber;Determination Methods;Research Progress
竹纤维是我国自行研发并产业化的新型纤维素纤维,按加工方法不同,有竹原纤维和竹浆纤维两类。竹原纤维采用物理方法进行加工,不添加任何化学试剂,为100%的天然纤维[1]。竹浆纤维采用化学方法加工,经水解(碱法)及多段漂白制成浆粕,再由化纤厂进行纺丝制成竹浆纤维[2-3],是类似粘胶纤维的一个化学纺丝过程。
竹纤维作为一种来源丰富、可再生、可降解的资源性纤维,开发利用前景广阔,受到了越来越多人的关注。人们对竹纤维的基本化学组成、组织形态、理化性能进行了大量的基础研究[4-8],并通过不同方法对竹纤维及其产品进行了开发[9-11]。竹原纤维为纯天然纤维,纤维性能优异,产品具有特殊的风格,并且具有优异的抗菌性能,夏季干爽舒适性好。竹浆纤维则由于纺丝过程而在性能上受到很大损伤,强力低、结晶度低、大分子排列较稀疏,回潮率高,属于与普通粘胶纤维相似的再生纤维素纤维[12]。竹浆纤维虽然改善了竹原纤维的强度不匀率,伸长率、纤维韧性和耐磨性等都有所增加,但其一些天然特性也遭到破坏,纤维的除臭、抗菌、防紫外线功能出现一定程度的下降,湿强力也下降较多[13]。
由于竹原纤维与麻类纤维、竹浆纤维与粘胶纤维的形态结构和理化性质相近[14-15],给鉴别工作带来很大困难。国内外有关竹纤维鉴别方面的标准,只有SN/T 1901―2007《七种纺织纤维的系列鉴别方法》中提及竹浆纤维及另外6种纤维的定性鉴别方法。但是没有说明如何鉴别与其结构、性能相近的粘胶纤维、竹原纤维、麻类纤维及其混纺产品。
1竹浆与竹原纤维的鉴别方法
竹原纤维和竹浆纤维虽然都以竹作为基础原料,但制作工艺完全不同,性能差异很大。周建萍[4]通过对竹原纤维和竹浆纤维的对比认为,竹浆纤维的性能更为优越,表现为强伸度变异系数小、伸长率大,纤维韧性、耐磨性、可纺性较好。其对两种竹纤维化学和热学性能研究结果见表1。
王越平等[12]、孙居娟等[16]研究发现,从结构上看,竹原纤维属典型的纤维素I型结晶,结晶度高,大分子排列规整;截面形态呈腰子形,有中腔,壁上有裂纹。而竹浆纤维属典型的纤维素II型结晶,结晶度低,截面形态与普通粘胶纤维没有差别,呈多边形不规则状,边缘呈锯齿形,纵向表面有许多凹槽,使得竹浆纤维具有较好的吸湿、放湿性,同时增强了纤维之间的抱合力,有利于纺纱加工。从性能上看,竹原纤维的结晶度、热稳定性和抗菌性能均好于竹浆纤维;竹原纤维属高强低伸型纤维,而竹浆纤维属低强高伸的柔弱型纤维;竹浆纤维的回潮率与粘胶一致为13%,而竹原纤维的回潮率为6%~7%。
周秋宝等[17]报道,竹原纤维与竹浆纤维能溶解于不同浓度的硫酸、盐酸和硝酸中,溶解速率表现各异,竹浆纤维的耐碱性比竹原纤维要好,都可溶解于氯化钙与甲酸混合液、次氯酸钠溶液和铜氨溶液中,而两者均不溶于其他所试24个有机溶剂。竹原纤维的抗紫外能力明显高于竹浆纤维,而两者着色样的抗紫外性能比原样有较大提高。杨庆斌等[18]研究了热处理对竹原纤维和竹浆纤维力学性能的影响。结果表明,竹原纤维具有较高初始模量,湿态时纤维力学性能较之干态有明显下降。竹浆纤维除断裂伸长外,其各项拉伸断裂力学性能指标均远远低于竹原纤维。
以上研究表明,竹原纤维和竹浆纤维在结构和性能上有一定的差异,如外观形态、晶体结构、结晶度、力学性能、热稳定性、着色性能等方面。但是由于操作复杂或当粘胶和麻类等结构、性能相近的纤维存在时,快速、准确地鉴别这两种纤维存在较大的困难,至今没有相应的标准。
2竹浆纤维鉴别方法研究进展
陈宝喜等[19]通过试验,确定了在硫酸溶液浓度(60±0.5)%、溶解温度(25±2)℃、溶解时间(20±2)min等条件下可准确、便捷地确定竹浆纤维/棉纤维混纺产品纤维含量。刘兰芳等[20]提出,37%盐酸在温度25℃、时间为10min条件下和甲酸-氯化锌溶液在温度50℃、时间90min条件下,可利用溶解法测定棉纤维与竹浆纤维的双组分纺织品混纺比。
马顺彬等[21]研究表明,竹浆纤维和粘胶纤维的燃烧特征相同,只是在残渣的颜色上有所区别,竹浆纤维的残渣颜色是深灰色,粘胶纤维残渣颜色是灰白色。二者纵向均有沟槽,横向截面的边缘有不规则的锯齿形,只是竹浆纤维无皮芯结构,而粘胶纤维有皮芯结构。二者溶解性能相同、红外光谱吸收图谱相似,无法用于鉴别。隋淑英等[3]利用X射线衍射法测得竹浆纤维结晶度为31.6% ,粘胶纤维的结晶度为30% ,二者的结晶度基本相同。阎贺静等[22]通过扫描电镜分析发现竹浆纤维横截面布满了孔洞,说明它具有优良的吸湿透气性。粘胶纤维形态结构与竹浆纤维相似,但横截面没有孔洞。对纤维的热失重分析表明,竹浆纤维耐热分解性能比粘胶纤维差。张涛等[23]通过研究提出粘胶纤维―OH较竹浆纤维活泼性大,竹浆纤维在3450cm-1~3250cm-1处的―OH吸收比粘胶纤维明显弱,这是鉴别这两种纤维的有效手段之一。李志红等[24]提出通过显微镜观察纵向形态特征,可快速区别于Lyocell、棉以及甲壳素纤维;用37%盐酸,常温下观察溶解情况,Modal迅速溶解,普通粘胶纤维溶解但比Modal稍慢,竹浆纤维只有部分溶解。用密度梯度管测定密度,竹纤维密度明显低于普通粘胶、Lyocell、Modal和棉。杨元[25]通过研究指出可通过着色法和燃烧法或通过比较拉伸性能来区分竹浆纤维和粘胶纤维。杨建平等[26]利用浓度55%―90%的硫酸溶液来定性鉴别竹浆纤维和Modal纤维,并通过对溶液粘度的定量分析鉴定粘胶和竹浆纤维的混合体中竹浆纤维的混合比。
竹浆纤维和棉纤维的定性定量分析方法取得了一定的进展,但是竹浆纤维和粘胶纤维目前正在进行的密度法研究、溶解度法研究、显微镜观察法等研究,因操作复杂或区分效果不明显,在应用中都有很大的局限性,始终没有被推广。
3竹原纤维鉴别方法进展
竹原纤维与麻类纤维的结构及性能相似,其显微形态与麻类纤维有许多相似之处,不易区分。石红等[14]研究指出,常规方法中纤维投影法、密度法、溶解法等方法不适合定性鉴别竹原纤维和亚麻纤维。根据亚麻和竹原纤维分子结构中―CH、―CH2、―CH3个数(聚合度)的差异,发现红外光谱图在2900cm-1和2850cm-1处存在较为明显的差异,利用此光谱图可以定性鉴别亚麻和竹原纤维。田慧敏等[27]指出竹原纤维的表面有明显的沟槽和节纹,次生层呈三层同心层结构,次生外层的微纤与纤维轴近乎平行排列,内部有大量的空洞。通过红外光谱计算的结晶度指数表明竹原纤维的结晶度仅次于苎麻纤维,高于亚麻纤维和棉纤维。竹原纤维具有更强的分子间的氢键,纤维素的晶型以Iβ为主,其Iβ的含量低于棉纤维,但是高于亚麻纤维。何建新等[28]测得了毛竹与苎麻、亚麻原料的化学组成和单纤维尺寸,见表2。通过X射线衍射表明竹原纤维的结晶度和晶粒的取向度与苎麻相近,高于亚麻和棉纤维,竹原纤维的晶粒尺寸大于其他三种纤维。
高路等[29]对几种纤维做出了初步鉴别并得出以下结论:纤维长度在3mm左右,截面呈卵圆形且中腔较大、无麻节的可确定为黄麻纤维;单纤维长度大多在80mm~120mm,截面较粗、腰圆形、中腔压扁、壁上有裂纹、纵向有麻节的为苎麻纤维;截面呈多边形且中腔较小、纵向有麻节的为亚麻纤维;单纤维粗细差异较大,长度在25mm左右,截面形状腰圆形、中腔压扁、纵向表面较粗糙、有横节竖纹的为大麻纤维;纤维极短,在3mm左右,截面近似圆形且中腔较小、纵向粗糙、似树皮状、无竹节的为竹原纤维。但是其又同时指出单纤维的分离效果对纤维尺寸测量结果的准确性起着至关重要的作用,同时也直接影响到纤维纵横向形态的观察。蔡玉兰等[30]通过13C NMR分析结果计算竹原纤维和苎麻、亚麻、棉纤维样品的晶型含量,与棉纤维和亚麻纤维相比,竹原纤维具有较大的晶粒尺寸,和苎麻纤维接近,见表3。X射线衍射和核磁共振两种分析结果均显示,竹原纤维的结晶度与苎麻纤维相近,大于棉纤维和亚麻纤维。
表3由13C NMR图谱计算的纤维的结晶度和晶型含量[30]
竹原纤维与麻类纤维的鉴别方法,目前正在进行的显微镜观察法、核磁共振法、红外光谱法研究,由于其制样难度及准确性等问题,无法实际应用,因此没有形成相应的鉴别方法标准。
综上所述,国内外对于竹纤维的鉴别方法虽然进行了大量的研究,但是由于操作复杂或因区分效果不明显,在应用中都有很大的局限性,始终没有被推广。因此,竹纤维快速、简便、有效的鉴别方法是今后的研究方向。
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本文介绍了竹纤维的分类，概述了竹浆纤维与竹原纤维的关系，重点介绍了实验室及日常生活中对竹纤维的鉴别方法。
关键词：竹纤维；分类；鉴别
竹纤维就是从自然生长的竹子中提取出的一种纤维素纤维，是继棉、麻、毛、丝之后的第五大天然纤维。竹纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，同时又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能。
1 竹纤维的分类
1.1 竹浆纤维
竹浆纤维又称再生竹纤维、竹粘胶纤维。竹浆纤维对竹子原料适应性强，采用化学方法制成，即以竹材为原料，经人工催化将甲种纤维的含量提高到93%以上，采用水解―碱法（多段漂白），精制成可满足生产要求的竹浆粕，然后由氢氧化钠溶解，经纺丝、凝固等工艺制成，同时确保天然抗菌成分“竹醌”不受破坏。纺丝工艺类似粘胶，其程序为：竹浆粕粉碎浸渍碱化磺化初溶解溶解头道过滤二道过滤熟成纺丝前过滤纺丝塑化水洗切断精练烘干打包。
竹浆纤维可根据要求做成棉型短纤维、毛型短纤维、纯纺纱或与其他天然纤维、化学纤维混纺制成混纺纱线，也可直接纺成长丝，品种较多。竹浆纤维纵面外观类似粘胶纤维，但横截面有很多大大小小的空隙，因此具有良好的透气性、吸湿性、放湿性，染色性能优良，具有天然抗菌功能。竹浆纤维则通过粘胶生产工艺加工成的新型粘胶纤维，在显现粘胶纤维特性的同时，也体现出竹子特有的手感柔软、滑爽、悬垂性好、飘逸、凉爽等优点。
1.2 竹原纤维
竹原纤维又称天然竹纤维。常采用出产的毛竹或簇生竹为原料，将天然竹竿锯成生产上所需要的长度，长度可根据用途在生产过程中加以确定，以满足与其他化学纤维或天然纤维混纺的需要，然后采用机械、物理的方法，通过浸煮、软化等多道工序，去除竹子中的木质素、多戊糖、竹黏、果胶等杂质，从竹竿中直接提取原生的纤维。这种纤维在获取过程中不含化学添加剂，是一种真正意义的纯天然纤维。
竹原纤维有良好的透气性、吸湿性，手感、光泽接近于麻纤维，初始模量高，目前市场提供的品种较少，适合纯纺粗、中支纱。此外，它还具有较强的抗菌和杀菌作用，抗菌效果具有一定的光谱效应。对氨气的除臭率为70%～72%，对酸臭的除臭率达到93%～95%；具有抑制大肠杆菌、金黄葡萄球菌和白色念珠球菌的作用；还具有良好的防紫外线作用。
无论是竹浆纤维还是竹原纤维，它们都属于纤维素纤维。它们的物质组成均由线性纤维素、半纤素、三维网状高聚物木质素、果胶等组成，自身都是环保型产品。但前者的制备属化学方法，后者的制备属物理方法。在制备过程中，前者造成环境的污染，后者不造成环境的污染。前者可用各种各样的竹材为原料，而后者在原料的适应性上有一定的限制。现有竹纤维纺织制品大多是将竹纤维浆化以后，再与棉或其他纤维混在一起织成竹棉等制品，但这样制作出来的竹棉制品已经使纤维的特性受到了或多或少的破坏，其纱线中的竹纤维已基本上不再具备原竹纤维的优良特性，许多发达国家已经不再认为这种竹制品或竹棉制品仍是竹纤维制品。“青出于蓝而胜于蓝”这句话可以恰当地说明竹原纤维与竹浆纤维的关系。真正让竹原纤维走上时代舞台的重要原因是，竹浆纤维有它自身的宿命，它仍属于粘胶纤维：湿强低，湿强大约是干强的一半，使得竹浆纤维不耐洗，洗后尺寸不稳定。由此可见，竹原纤维产品必将成为将来一段时间内的竹纤维纺织品的主流产品。
2 竹纤维的实验室鉴别
2.1 燃烧法
燃烧法是利用纤维的化学组成不同，燃烧特征不同来鉴别纤维，即借助各类纤维燃烧过程的状态、燃烧的气味和灰烬，可以区别出纤维素纤维、蛋白质纤维和化学合成纤维等大类纤维。鉴别方法是取少量纤维，用酒精灯燃烧，仔细观察纤维在接近火焰、在火焰中以及离开火焰时的燃烧状态、燃烧气味及最后灰烬等燃烧特征。两种纤维的燃烧特征见表1。
2.2 显微镜观察法
通过JSW-840型或DXS-10A型扫描电子显微镜观察纤维的纵向表面形态和横截面形态特征。鉴别方法是将竹纤维手扯平行伸直，抽取少量纤维置于载玻片上，用蒸馏水覆盖载玻片，在显微镜下观察纤维纵向形态。再用哈氏切片器将整理好的适量纤维嵌入切片器凹槽中，用火棉胶凝固，切出10μm～30μm的薄片，在显微镜下观察纤维横截面的形态，并与棉纤维、苎麻纤维、普通粘胶纤维的外观与截面形态对比，以鉴别竹纤维。
竹原纤维纵横面的结构形态见图1和图2。竹原纤维纵向表面有许多微细的凹槽，伴有少许裂纹。用显微镜观察纤维纵向形态，可以看到其横向有明显的横节，精细颁不均匀，没有天然转轴。竹原纤维截面呈扁圆腰子形，内有中腔。在中腔中分布有分裂的丝状纤维，部分截面上有辐射状裂纹。苎麻纤维与原竹纤维重量分布状态是相似的，长度与细度指标也非常接近，所以，苎麻纤维与竹原纤维很难鉴别。其实两种纤维纵向、横向的形态还是有区别的：苎麻纤维的纵向有明显的横节和竖纹；横截面中纤维细胞排列疏松、零星，没有明显的束状组合，断面形状有扁圆形、椭圆形、半月形、多角形、菱形等，细胞大小差异较大。
竹浆纤维纵向、横向结构形态见图3和图4。竹浆纤维、普通粘胶纤维、Modal纤维都是再生纤维素纤维，它们纵向形态，特别是横断面形态存在相似之处。制取竹浆纤维又采用生产粘胶纤维的工艺路线，两者更有相似之处。竹浆纤维纵向表面笔直，无扭转，较光滑均一，沿纤维纵向的平行沟槽细密，沟槽深度可达1.2μm；粘胶纤维表面部分微弯，有扭转，这种扭转是纤维本身具有的，粘胶纤维沿纤维纵向平行沟槽较竹浆纤维多，可明显看到粘胶纤维不同于竹浆纤维的纵向形态。竹浆纤维横向截面形态不规整，截面内有分布不均、大小不一的微孔，这些微孔缩成类似椭圆形的孔隙，其椭圆长轴一般小于0.5μm，短轴一般不小于0.1μm。竹浆纤维横截面边缘有不规则锯齿形。粘胶纤维横截面接近圆形，边缘也有锯齿形，有皮蕊层，横截面内也存在许多不同尺寸的孔隙，但孔隙比竹浆纤维少得多。可明显看到粘胶纤维不同于竹浆纤维的横截面形态。
2.3 药品着色法
药品着色法是利用纤维化学组成不同而对化学药品（着色剂）呈现不同颜色的方法来鉴别纤维的一种方法。方法是取少量纤维（未染色的纤维），浸于I-KI着色试剂中草药1min以上时间，取出用清水洗净，晾干，观察纤维湿态和干态着色的情况。两种纤维的着色反应见表2。
2.4 溶解法
溶解法是利用各种纤维在不同化学溶剂中的溶解性能来鉴别纤维的方法。溶解法除能够定性分析纤维品种外，还能对多组分的纤维的混纺成分进行定性和定量分析，这种方法较为正确、可靠。两种纤维的溶解性能见表3。
利用溶解法鉴别纤维时，必须注意纤维的溶解性能不仅与溶剂的种类有关，而且与溶剂的浓度、溶解时的温度与作用时间等因素有关。因此具体测定时，必须严格控制试验条件。
3 竹纤维产品在日常生活中如何鉴别
在日常生活中，我们可以通过以下这些辨别方法来验证它的特殊身份：
1）看，晶莹亮丽。捧起竹纤维内衣，在光线比较好的条件下，从各个角度仔细观察内衣表面，你会发现竹纤维内衣色彩亮丽，自然流畅，其表面光圈的色泽特殊晶莹亮丽，排列紧密有序。
2）摸，柔软舒适。把竹纤维内衣贴在脸颊静静地感受一下，你会充分感受到它像婴儿的肌肤一样非常的细腻、柔软、滑顺、舒适，像绸缎。竹纤维内衣特有的“如绸似缎”的效果。
3）闻，淡淡竹香。贴近竹纤维内衣闻一闻，你会闻到竹纤维淡淡的芳香气味，没有其他任何刺激气味。
4）洗，自清自洁。在试验之前，请准备：酱油、食用油。将竹纤维内衣打湿，目的是充分活化竹纤维分子，使其达到最佳去污状态。然后，将酱油、食用油分别倒在内衣上，再拿到水管下搓洗，不用任何洗涤剂，依然干净如新。这是因为竹纤维特有的“竹琨”成分，使其具有超强去污、自清自洁的性能。
5）抖，悬垂挺直。双手将竹纤维内衣一边的两角提起，悬空起来，轻轻抖动几下，您会明显看到竹纤维内衣良好的动感和悬垂感，再抖动一个普通内衣，只能感到轻飘、浮动，难有垂度。
6）拉，纵横拉力强。双手紧握竹纤维内衣，用力拉扯，看会不会撕裂、断线。
7）烧，绝对天然。从竹纤维内衣中抽出一两根纱线，用火点燃，仔细观察燃烧现象，竹纤维燃烧迅速、彻底、无味、不结球，说明是100%的纯天然植物，而含有化学纤维的燃烧，有煳味、臭味、结球现象产生。
关键词：栀子；竹浆纤维；媒染；正交试验；生态染色
天然染料染色既是绿色生态纺织的需求，也符合科学的发展观。栀子黄是从茜草科植物栀子的果实中提取的天然色素，其主要着色成分为藏花素，系异戊二烯类衍生物，在中性或弱碱性条件下可染得鲜艳的黄色[1]。竹浆纤维被业内专家称为“会呼吸的纤维”，能100%降解，其生产过程对环境、空气及水质无污染，具有良好的生态环保性。栀子色素对蛋白质纤维有较好的染色效果，对纤维素纤维染色效果不佳。本文选取栀子对竹浆纱线进行染色，选取合适的媒染剂进行染色，其颜色自然、朴素，并且染色的天然化增加了竹浆纤维织物的生态环保性。
1 试验
1.1 试验材料与仪器
试验材料：竹浆纱线（16S），栀子（盐城市中药饮片有限公司），FeSO4·7H2O、KAl（SO4）2·12H2O、乙醇、盐酸、碳酸钠和氢氧化钠等，以上均为分析纯。
试验仪器：YG600型恒温水浴振荡器（南通三思机电有限公司），CX 350多功能高度粉碎机（上海市晟喜制药机械有限公司），Y571B型摩擦色牢度仪（南通三思机电有限公司），SW-12B型耐洗色牢度试验机（南通三思机电有限公司），Datacolor 600型分光光度计（Datacolor公司），UV-1801型紫外/可见分光光度计（北京瑞利分析仪器公司）。
1.2 栀子色素染液的制备
栀子色素中含有羧基，故易溶于水，可以用水提取，且提取工艺简单。称取一定质量的栀子（已利用高速多功能粉碎机粉碎，40目金属筛网过滤），加入50倍的水，在90℃水浴锅中浸1.5h，过滤，滤渣同法再提，合并两次滤液，滤液定容至一定体积，以此为染液。
1.3 染色
采用不同媒染工艺，恒温法对竹纱线进行染色。染色浴比1：30，保温时间60min，升温速率：1.5℃/min～2℃/min，媒染剂[FeSO4·7H2O、KAl（SO4）2·12H2O]用量：0.4g/L～2.8g/L，植物染料栀子质量浓度（将染液中栀子色素含量全部折算成植物栀子质量）2g/L～14g/L，染色温度50℃～100℃，染液pH值为3.5～9.5。预媒、后媒时间为30min，温度60℃，浴比1：25。染后皂洗（雕牌洗衣粉2g/L，80℃，1min），温水洗（40℃，60s），冷水洗净，阴凉处晾干。
1.4 测试方法
1.4.1 颜色特征值的测定
使用Datacolor 600型分光光度计测试染后纱线L*、a*、b*、c*、h*、K/S等值， 条件为 D65光源，10?视场。
1.4.2 色牢度的测试
耐摩擦色牢度按GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》进行；耐皂洗色牢度按GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验 耐皂洗色牢度》进行。
2 结果与分析
2.1 栀子色素的提取
将栀子色素提取液稀释至一定倍数，测其吸收光谱曲线，见图1。从图1可以看出，栀子色素的最大吸收波长为445nm。
2.2 染色工艺对染色性能的影响
2.2.1 媒染剂对染色性能的影响
采用预媒、同浴和后媒染色工艺，恒温法对竹浆纱线进行染色。媒染剂[FeSO4·7H2O、KAl（SO4）2·12H2O]用量2.0g/L，浴比1：30，媒染时间30min，栀子植物染料用量8.0g/L，染色温度80℃，利用冰醋酸调节染液pH值为5，染色时间60min。
用媒染剂进行媒染都会影响试样的颜色，主要是由于染料和金属离子的配位体会改变染料对光的吸收[2]，从表1可见，纱线经媒染后，不但可以获得不同的色光，还可以获得理想的染色效果。本文主要选取Al3+作为媒染剂，对竹纱线进行预媒染。
2.2.2 pH值不同对染色性能的影响
采用Al3+预媒染，恒温法对竹浆Data color 600型分光光度计测染后纱线在（max=440mm）的K/S值，纱线进行染色。利用冰醋酸、碳酸钠调节染液pH值为3.5～9.5。使用不同pH值对K/S的影响见图2。从图2可以看出，K/S值随pH 值变大先增大后减小，这是因为栀子主要成分随着pH值增大，电离度增大，溶解度增大，有利于染色的进行，但当pH值超过一定值后，色素阴离子受到带同种电荷的纤维素阴离子的排斥作用，上染率下降，故染色pH值应选5.5为宜[3]。
2.2.3 染色温度对染色性能的影响
资料显示[4]，随着温度的提高，栀子色素的最大吸收波长445 nm保持不变，而且色素溶液的吸光度随温度的升高基本不变。说明栀子色素有较好的热稳定性，可以用于竹浆纱线的染色。浴比1：30，染色时间60min，栀子植物染料用量8.0 g/L，染液pH值为5.5，染色温度为50℃～100℃。不同染色温度对K/S的影响见图3。
从图3可以看出，K/S值在温度比较低的条件下，开始随着染色温度的升高而逐渐增大，当温度达到80℃后开始下降。因为在一定温度范围内，随染色温度的升高，染料分子的动能增加，吸附扩散速率增大，有利于染料的上染；但由于栀子黄色素分子量较小，在一定的时间内，在80℃便可达到染色平衡，超过这一温度，上染到织物上的染料反而降低[5]，所以，染色温度应选80℃左右为宜。
2.2.4 染料用量对染色性能的影响
采用Al3+预媒染，在其他染色条件相同的条件下，改变染料用量对竹浆纱线进行染色。纱线进行染色，不同染料用量对K/S的影响见图4。从图4可以看出，随着染料用量的增加，染色样品的K/S值升高，即样品的颜色能随着染料用量的增加而加深。但当染料用量超过12 g/L，上染到纱线上的染料量也趋于饱和，故合适的植物染料用量应该为12 g/L左右。
2.2.5 媒染剂用量对染色性能的影响
在其他染色条件相同的条件下，采用不同用量的铝媒染剂对竹浆纱线进行媒染，不同媒染剂用量对K/S影响见图5。从图5可以看出，随着铝媒染用量的增加，染色竹浆纱线K/S先迅速增加，逐渐缓慢直至降低，媒染剂用量为2.4 g/L时，染色竹浆纱线K/S达到最高。因为预媒染色时，随着媒染剂用量的增加，与竹浆纱线结合的媒染剂也增加，上染到竹浆纱线上的染料量也随之增加，因此，竹浆纱线的K/S值变大。继续增加媒染剂用量，与竹浆纱线维结合的媒染剂逐渐达到饱和，吸附与解吸接近动态平衡，上染到竹浆纱线上的染料量也趋于饱和，故染色竹浆纱线K/S值的变化趋于平缓。当媒染剂用量继续增大时，减弱了染料与竹浆纱线的亲和力，造成K/S值下降，故合适的媒染剂用量应该在2.4 g/L左右。
2.3 正交试验
栀子色素对竹浆纱线的染色选取染色温度、染色pH值、媒染剂用量、染料用量4个因素，浴比1：30，恒温染色，铝预媒染，不考虑交互作用，用正交表L9（34）安排试验，考察指标竹浆纱线染色浓度（K/S），得试验结果如表2所示。染色竹浆纱线的颜色特征值，各试样的皂洗牢度、耐摩擦牢度见表3。
从表3正交试验结果可以看出，每个试验的耐摩擦色牢度中干摩擦牢度、湿摩擦牢度、皂洗牢度中的白布沾色、原样褪色均较好，达到3级以上，且变化不大。
由表2试验结果和级差分析可知，影响K/S值的先后顺序为：A>D>B>C。植物染料用量对染色竹浆纱线的K/S值影响最大，随着染料用量增加，染液中染料分子数目增多，纤维同染料分子结合率增加。其次是染色温度，这是因为温度升高，染料扩散动能增加，有利于更多染料向纤维内部扩散，上染百分率随着染色温度的升高而增加，故K/S值也逐渐增加，但染色温度超过一定值后，上染到织物上的染料反而降低。媒染剂用量和pH值对颜色特征值的影响相对较小。
栀子染料对竹浆纱线的染色效果以色度K/S为依据，优化组合为：A3B1C2D1，即在浴比1：30条件下，媒染剂用量2.2 g/L，植物染料用量13g/L，染液pH值为5.5，温度为75℃。
3 结论
（1）竹浆纱线经媒染后，可以获得不同的色光及理想的染色效果，铝预媒染媒染剂用量应该在2.4 g/L左右。
（2）栀子染料染竹浆纱线的pH值应选5.5左右为宜。
（3）栀子染料染竹浆纱线的染色温度应选80℃左右为宜。
（4）染竹浆纱线的栀子植物染料用量应该为12g/L左右。
（5）栀子染料铝预媒染竹浆纱线的最优工艺为：浴比1：30条件下，媒染剂用量2.2 g/L，植物染料用量13g/L，染液pH值为5.5，温度为75℃。
参考文献：
[1] 柴丽琴，邵建中，周岚，等. 栀子黄在棉织物上的染色动力学研究[J].纺织学报，2010（9）：56-61.
[2] 张丽平，付少华.天然栀子黄对丝绸织物的染色[J].印染助剂，2007（4）：37-40.
[3] 焦林，刘书华.亚麻织物的天然染料栀子黄无媒染工艺研究[J].染料与染色，2009（3）：25-28.
[4] 刘建，孟春丽.栀子色素的提取及对羊毛的染色工艺探讨[J].毛纺科技，2007（8）：19-22.
[5] 刘书华，焦林.亚麻织物栀子黄无媒染工艺[J].毛纺科技，2009（6）：36-40.
关键词：竹（Bambusa emeiensis）浆粕；反应介质；含水率；羧甲基纤维素；增重率；黏度
中图分类号：Q81 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）03-0661-04
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2015.03.039
Effects of Reaction Medium and Its Moisture Content on Carboxymethyl Cellulose
WANG Jie，JIN Zhen-fu，HONG Chao
（School of Engineering， Zhejiang Agricultureal & Forestry University， Linan 311300， Zhejiang，China）
Abstact：Bamboo（Bambusa emeiensis）pulp was converted to carboxymethyl cellulose by carboxymethylation using sodium hydroxide and monochloroacetic acid in different moisture contents of isopropyl alcohol and ethanol. The product and bamboo pulp were characterized with gas chromatography （GC）， Fourier transform infrared （FTIR） and X-ray diffraction（XRD）spectra.The results indicated that the preparation conditions were bamboo pulp 5 g，30% sodium hydroxide 17.5 mL，chloroacetic acid 11.5 g，basification temperature 25 ℃，etherification temperature 60 ℃，the best organic solvent was ethanol with ten percent of moisture content， and under the optimum conditions，the mass increase and viscosity of CMC were 30% and 1 720 mPa・s.
Key words：bamboo（Bambusa emeiensis）pulp；organic solvent；moistrure content；carboxymethyl cellulose；mass increase；viscosity
羧甲基纤维素（Carboxymethyl cellulose， CMC）是一种用途广，发展迅速的重要水溶性高分子纤维素醚，因具有优良的增稠、乳化、悬浮、分散、稳定、保水、膨化、赋形等功能，被广泛应用于食品、日化、医药、造纸、纺织、石油、建筑等领域，有着很好的应用前景，享有“工业味精”的美誉[1]。CMC是天然纤维素与氢氧化钠在溶剂中反应生成碱纤维素，再与氯乙酸反应生成CMC产品。CMC的重要指标有取代度和黏度。取代度是纤维素分子中葡萄糖基的羟基被羧甲基钠取代的数目，由于每个葡萄糖基上只有3个自由羟基可发生取代反应，所以其取代度最大是3[2]。CMC的黏度高低与原料的聚合度和α-纤维素含量有关，生产高黏度的CMC，就需要以高聚合度的精制棉[3，4]为原料加以制备，这是工业生产的普遍做法，具有一般代表性。本试验以竹（Bambusa emeiensis）浆粕为原料，采用淤浆法制备羧甲基纤维素，并且以黏度为主要评价指标，寻找合成高性能CMC的最优反应介质，以期为制备羧甲基纤维素提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
材料：粉碎过40目的四川永丰造纸厂慈竹（Bambusa emeiensis）硫酸盐浆粕（竹浆粕）。
试剂：无水乙醇、氢氧化钠、氯乙酸、乙酸，均为分析纯。
1.2 仪器与设备
恒温水浴锅、恒速搅拌器、循环水式多用真空泵、微型植物粉碎机（FZ 102型）、送风定温干燥箱（WFO-710型）、分析天平（BS 224 S型）、旋转黏度计（HAAKE Viscotester 6 plus型）、气象色谱仪（GC-2010型）、傅里叶变换红外光谱仪（IR Prestige-21型）、X-射线衍射仪（XRD 6000型）。
1.3 试验原理
纤维素与碱反应生成碱纤维素，简称碱化。碱化、醚化等主要反应参考文献[5]。
1.4 竹浆粕糖基组成及含量分析
糖基组成分析采用硫酸水解法，将高聚糖完全水解为中性糖和酸性糖，采用气相色谱法定量（Alditol-acetate procedure）[6]。在10 mL容积的玻璃试管中放入约20 mg材料，加入0.125 mL的72%硫酸，在室温下反应1 h后，加去离子水稀释成4%的硫酸，在121 ℃下水解60 min，冷却后加入内标肌醇充分混匀。用氨水将反应物pH调至中性，加入氢硼化钠还原反应液使其成为糖醇，用乙酸酐将糖醇乙酰化后，转入到2 mL小试管中，用高压氮气浓缩，按照以下条件进行气相色谱分析。分析柱用TC17毛细管柱 （25 m×0.25 mm，id），柱温210 ℃、恒温保持30 min，进样口温度和氢火焰检测器温度均为250 ℃。
1.5 CMC的制备
量取不同含水率的异丙醇和乙醇溶液150 mL倒入250 mL三口圆底烧瓶中，然后再向三口圆底烧瓶滴加30%的NaOH 17.5 mL，并用玻璃棒搅拌均匀，最后加入5 g竹浆粕，在25 ℃下恒温搅拌60 min。碱化60 min后，向三口圆底烧瓶中加入11.5 g氯乙酸，并且在60 ℃下恒温搅拌120 min，得到CMC粗品。随后加入一定浓度的乙酸，在室温下中和至pH 7～8，然后用80%的乙醇洗涤2次，再用无水乙醇洗涤1次，每次200 mL，抽滤后在50 ℃下干燥至恒重，制得CMC成品。
1.6 CMC增重率测定
竹浆粕质量为W0，CMC干燥至恒重测量其质量，记为W，则增重率公式为：
增重率=（W-W0）/W0×100%
1.7 CMC黏度的测定
采用黏度计（HAAKE Viscotester 6 plus型）测定2% CMC水溶液的黏度：称取绝干的CMC 2 g，配成2% CMC水溶液，通过搅拌使其全部溶解均匀，然后倒入小瓶内，选定合适的转子，于25 ℃下测定CMC的黏度。
2 结果与分析
2.1 竹浆粕糖基组成及含量分析
α-纤维素含量是表征浆粕质量最重要的指标，浆粕中α-纤维素含量高，有利于均匀地吸收碱液制得膨化均匀的碱纤维素，提高醚化反应的效率和反应均匀性，从而提高CMC产品的黏度和取代度[3]。α-纤维素是由β-D-吡喃型葡萄糖基以1，4苷键连接而成的线型高分子，其葡萄糖基的数量，即聚合度直接影响CMC水溶液黏度[7]。葡萄糖主要是α-纤维素的降解产物，得率为79.0%（为竹浆粕绝干重的百分比）。木糖得率为20.3%，是竹浆粕半纤维素的主要组分。阿拉伯糖得率为0.7%。半纤维素是具有支链、分子质量较纤维素低的非均一高聚糖，因此半纤维素的存在使α-纤维素含量减少，聚合度降低，但在工业生产中，为保证浆粕得率，尽量保留半纤维素。本研究采用半纤维素含量为20.3%的竹浆粕为原料，采用淤浆法制备CMC，研究不同反应介质及其含水率对CMC增重率和黏度的影响，确立最佳工艺条件。
2.2 最优反应介质及其含水率的确定
为了取得高黏度CMC的最优反应介质及其含水率，分别选取常用的异丙醇和乙醇作为反应介质，然后设计不同含水率，分别是0、5%、10%、15%，共进行了8组试验，结果如图1和图2所示。由图1和图2可知，无论反应介质是异丙醇还是乙醇，均是在含水率10%时所制得的产物CMC的增重率和黏度最大。但是含水率10%的乙醇溶剂相对于含水率10%的异丙醇制得的CMC性能更优。说明该工艺制备CMC的最优反应介质是含水率10%的乙醇溶剂，所得到的CMC的增重率和黏度分别是30%和1 720 mPa・s。
2.3 CMC的结构表征
如图3和图4所示，试验制得的羧甲基纤维素均在1 605 cm-1附近出现了强烈的吸收峰，这是羧甲基纤维素-CH2COONa基团中-C=O的伸缩振动，从而证明了羧甲基化反应的完成[8]，进而说明了试验所得的产物均是羧甲基纤维素。3 441 cm-1附近的吸收峰表示羟基-OH的振动吸收峰，2 922 cm-1附近的吸收峰表示亚甲基-CH的伸缩振动，1 417 cm-1和1 325 cm-1附近的吸收峰分别代表-CH2和-OH的伸缩振动峰，1 065～1 160 cm-1是纤维素骨架-CH-O-CH2的振动区域[8，9]。
2.4 原料与碱性纤维素的结晶性能
原料与碱性纤维素的XRD谱图如图5和图6所示。原料的X射线衍射峰的半圆锥角（2θ）出现在16.3 °、22.2 °、34.3 °，分别为天然纤维素101、101、002晶格面的衍射峰[10]，属于典型的纤维素Ⅰ型的特征峰。除了f和g在16.3 °有明显的衍射峰，其他的碱性纤维素在该处的衍射峰基本上消失了。f和g在22.0 °附近有较强的衍射峰，说明它们的纤维素Ⅰ型结构发生了较小的晶型变化。h和i的主要衍射峰出现在21.0 °左右，b、c、d和e的主要衍射峰均出现20.6 °左右，而22.2 °的衍射峰基本上消失了，这说明它们经过碱化后已经由纤维素Ⅰ型的结构变成了另外一种结构。由衍射峰的位置可以推断，这种结构为纤维素Ⅱ型[11]。结合表2中碱性纤维素结晶度的变化可知，天然纤维素的结晶已经被不同程度地破坏了。
由纯异丙醇为反应介质制备的碱性纤维素的结晶度较纯乙醇制备的碱性纤维素小[12]。这是因为在纯乙醇溶剂中，由于乙醇的极性大，NaOH在乙醇中的溶解度高，NaOH、水和乙醇几乎属于均相共存，当碱用量一定时，乙醇的存在使体系中的NaOH浓度明显降低；另外，由于Na+外层同时吸附有乙醇和水分子，水化离子半径较大，不利于其向纤维原纤间渗透，过渡区氢键打开迟缓，更难进入结晶区。而NaOH在异丙醇中的溶解度较低，减小了水合离子的尺寸，易于渗进原纤之间，拉大原纤间距离，过渡区大分子间、分子内氢键被迅速破坏。相对于纯乙醇溶剂，Na+在异丙醇体系中的浓度更高，并且其水合离子外层更多的是水分子，尺寸较小，易于渗透并被纤维素有效吸附，可有效拉大原纤间距离，加速过渡区乃至结晶区分子间、分子内氢键的破坏，所以其结晶度相对较小，碱化效果更好。
对于同一反应介质，随着含水率的增加，碱性纤维素的结晶度呈先减小后增大的趋势。这是因为溶剂中含水率的增加可能使部分贯穿于竹浆粕纤维素中的半纤维素分离出来，从而使得Na+更易于渗透并被纤维素有效地吸附，加速了过渡区红外结晶区分子间、分子内氢键的破坏；但是随着含水率的继续增加，NaOH浓度明显降低，且Na+的水合离子半径变大，不利于其向纤维原纤间渗透，以及对过渡区和结晶区氢键的破坏。所以，反应介质含水率的增加使得碱性纤维素的结晶度呈先减小后增大的趋势。
由于碱性纤维素结晶度的减小更有利于氯乙酸的充分反应，从而使制得的CMC的性能指标更优，这与本试验结果中CMC的增重率和黏度的变化相一致。
3 结论
1）以半纤维素含量20.3%的竹浆粕为原料，可制得高增重率（30%）和高黏度（1 720 mPa・s）的羧甲基纤维素产品。
2）以竹浆粕为原料制备高性能羧甲基纤维素的最佳反应介质是含水率为10%的乙醇。
3）纯异丙醇相较于乙醇制备的碱性纤维素，前者的碱化效果更好。对于同一种介质，随着含水率的增加，碱性纤维素的结晶度呈先减小后增大的趋势。
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