1、2011年第2期 上海毛麻科技 2 养生处理对黄麻纤维性能的影响研究 赵磊 (盐城纺织职业技术学院，江苏盐城，224005) 擒 ：黄麻纤维较为粗、硬，可纺性差，难以纺制高品质纱线，必须在纺纱前对黄麻纤维进行养生处 理。采用精细化黄麻纤维进行养生处理技术试验，研究养生助剂的配比、养生温度及养生时间对黄 麻纤维柔软度、强力、细度等性能的影响并优选养生工艺。通过试验得知养生处理的最佳工艺为：平 滑剂、柔软剂、渗透剂和植物油的浓度分别为25gL、25gL、20gL、20gL，养生温度为90Y：，养 生时间为90min。 关诩：黄麻纤维；养生处理；可挠度工艺 0 前言 黄麻纤维较为粗、硬，可纺性差，难
2、以纺制高 品质纱线，经精细化改性后，各项性能已经得到提高， 但由于黄麻纤维自身依然存在一定的缺陷，如木质素 含量偏高且难以去除等，使得黄麻纤维仍然存在刚性 大、易脆断、纤维摩擦系数大、抱合力差等可纺性差 的问题，在很大程度上无法满足纺纱要求。养生处理 即用养生助剂对黄麻纤维进行处理，可以提高纤维的 可挠度、降低纤维表面的摩擦系数，改善黄麻纤维高 初始模量对纺纱产生的不利影响。养生助剂的膨化作 用使纤维内部结构松散，养生黄麻纤维易产生劈裂， 从而进一步提高黄麻纤维的细度，为生产高支高比例 黄麻棉混纺纱提供优质的纤维原料卜 。本文旨在 研究养生助剂的配比、养生温度及养生时间对黄麻纤 维柔软度、强力
3、、细度等性能的影响并优选养生工艺。 1 试验 11材料及仪嚣 纤维原料：精细化黄麻纤维； 原料性能：细度254tex，强度345cNtex， 可挠度28捻回1OOmm，断裂伸长率46； 养生处理助剂：柔软剂、平滑剂、渗透剂、植物 油； 仪器：7312一I型电动搅拌机，DK-S28型电热 收稿日期：201 1412 作者简介：赵磊男。1984年生。硕士生助教。主要研 究方向为纺织新材料。新技术。 恒温水浴锅、电子秤。 12养生处理实验 121平滑剂处理 平滑剂的浓度分别为：OgL、5gL、lOgL、 15gL，20gL，25gLl lOOgLl 200gL，300g L、4 0 0 gL、5 0
4、0 gL。柔软剂、渗透剂、植物 油的浓度分别为：25gL、20gL、20gL且保持 不变。用电动搅拌机搅拌均匀2h，搅拌机转速为1000 rmin，取黄麻纤维浸入上述溶液中，然后放入温 度50的密封容器中处理40mir取出后在7O的烘 箱中预烘6h，然后在恒温恒湿室(温度20士2，相 对湿度655)中调试24 h，待用。 122养生温度 在实验121所得的最佳工艺中选取两种有代表 性的纤维进行养生温度的实验。养生温度分别为：20 、30、40、50、60、70、8O、90、 100。 123养生时间 在实验122所得的最佳工艺中选取两种有代表 性的纤维进行养生时间的实验。处理时间分别为 40m
5、in 60min，90min，120min，150min，180mino 124柔软剂浓度 在实验123所得的最佳工艺中分别选取两种有 代表性的纤维进行柔软剂浓度的实验。柔软剂浓度 分别为：0gL、1 25gL、25gL、375gL、 50gL。 13纤维性皂测试 测试条件：将所用纤维在70C干燥烘箱内预调 3 上海毛麻科技 2011年第2期 湿45min，然后在温度为20，相对湿度为65的 大气条件下平衡24h，在标准大气条件(温度20 2，相对湿度655)下进行。 测试项目及方法：采用中段切断称重法测试纤 维的细度；按照GBT 1241 121990在Y162型强 力试验机上进行纤维强度的
6、测试；参照GBT1241 1 41 990黄、洋(红)麻纤维柔软度试验：疗法一 捻度计试验法测试黄麻纤维的可挠鹿采用Y151型 纤维摩擦系数测定仪测定纤维的动静摩擦系数；采用 DXSIOA智能化扫描电子显微镜测试纤维的纵向形态 和横截面；采用NICOLETTM 5700红外光谱仪分析黄 麻纤维表面。 2 结果与讨论 21养生处理对精细化黄麻纤维可挠度的影响 211平滑剂浓度的影响 平滑剂浓度与纤维可挠度的关系如图1所示。由 图1(a)可知，当平滑剂浓度较低时，随着平滑剂浓 度的增加，纤维可挠度呈线性增加。在一般养生用 平滑剂浓度范围内，当平滑剂的浓度为25g L时， 可挠度达到最大值为35捻l
7、OOmm。为了深入研究平 滑剂浓度对纤维可挠度的影响，进一步扩大平滑剂 一40 昌35 螽30 25 。20 宦 0 0 星 一 寒 旨 0 5 10 15 20 25 平滑剂浓度(gL) (a)低浓度平滑剂 0 5 10 15 20 25 平滑剂浓度(gL) (b)高浓度平滑剂 图1 平滑剂浓度与纤维可挠度的关系曲线 浓度范围(05O0gL)，如图1(b)所示，当平滑 剂浓度较高时，纤维的可挠度随着平滑剂浓度的增加 呈先增加后减小的趋势。当平滑剂的浓度达到300g L的时候，纤维的可挠度达到最大值为39捻回lOOmm。 212养生温度的影响 养生温度对黄麻纤维可挠度的影响如图2所示。 由图2
8、可知，平滑剂浓度为25 gL和300 gL时， 纤维可挠度随着温度的变化趋势是类似的，均为先增 加后减小的趋势。但是，养生温度在60100范围 内，平滑剂浓度为300 gL时，养生温度对纤维可挠 度的影响更加明显。当处理温度达到90时，平滑 剂浓度为25 gL时，纤维可挠度为37捻回lOOmm； 平滑剂浓度为300 gL时，纤维的可挠度可达45捻 回1OOmm。 平滑剂浓度25gL g 0 0 一 、 国 一 嚣 詹 0 1O 20 30 40 50 60 70 80 90 1O0 110 120 养生温度() 图2 养生温度与纤维可挠度的关系曲线 213养生时间的影响 养生时间的变化对黄麻纤
9、维可挠度的影响如图3 所示。由图3可知，当平滑剂浓度为25gL，养生温 度为90C时，随着养生时间的增加，可挠度呈先增加 后下降的趋势；当养生时间为90min时，可挠度达到 最大值39捻回1OOmm；当平滑剂浓度为300gL， 5O 一45 占40 0 35 l口 30 25 20 L gL 0 20 40 60 80 1O0 120 140 160 180 200 养生时间(min) 图3 养生时间与纤维可挠度的关系曲线 2011年第2期 上海毛麻科技 4 养生温度为90时，随着养生时间的增加，可挠度 呈先增加后下降的趋势；当养生时间为40min时， 可挠度达到最大值45捻回lOOmm。上述
10、结果表明， 当平滑剂浓度较高时，可以较快地提高纤维可挠 度。 214柔软剂浓度的影响 柔软剂浓度对黄麻纤维可挠度的影响如图4。由 图4可知，当平滑剂浓度为25 gL，养生温度为 度25gL 度300gL 度对养生黄麻纤维可挠度的影响较大。 黄麻纤维刚性有余而柔韧不足，很难适应纺织 过程，通过养生处理，黄麻纤维的可挠度最高可提 高61，极大的降低了黄麻纤维的刚性，为纺纱工 序提供了优质的纤维原料。 22养生处理对精细化黄麻纤维细度及强伸性的影响 由表1、表2、表3(括号内为置信区间)可知， 纤维经养生处理后细度在23 tex之间，处理前细 度254 rex，表明养生处理前后纤维细度没有明显 的变
11、化。通过对黄麻纤维的精细化改性，在很大程度 上提高了黄麻纤维的细度以适应纺纱的要求，而养生 处理不会对纤维的细度产生明显的影响， 因而不会 对后道纺纱工序造成不利影响。 由表1、表2、表13可知，经养生处理后的黄 1D 2O 瑚40 柔软耕浓度(gL) 表 1弹滑剂浓度对纤维细度及拉伸性能的影构 图4柔软剂浓度与纤维可挠度的关系曲线 90。养生时间为90 min时，髓着柔软剂浓度 的增加，可挠度呈先增加后下降的趋势，当柔软剂 浓度为25 g!L时，可挠度达到最大值：39捻回 100m当平滑剂浓度为300 gL，养生温度为9O ，养生时间为40 min时。，随着柔软剂浓度的增 加，养生荑麻纤维的
12、可挠度赔有先增大后减小的趋 势，但变化趋势极不明显，当柔软剂浓度为25 g L时，可挠度达到最大值45捻圊lOO嗍 随着柔 软剂浓度的变化，平滑剂浓度为125 gL养生温 度为90，养生时饲为90 IUin时，柔软剂的浓 平滑jl浓廖 细度tex 啬裂强度 el峨ex) 断烈帐搴 0 ：43(043) ：11(-53) 406f圣tQ32 5 2：32(045) 27S(土051) 376(盘固 5 10 2_12任051) 2 国f：士 D：52) 405(士 B4 15 253 055l 蕊 (I)：6) 383(囝l磷3 20 2 窘(t 049) 翻l履(生055) 435(-I-_。
13、露6】 25 2 f048) 29jo=(D 2) 4O2( l 10O 2$ 047) 275菅056) 430(083j 200 258( 059) 279fO57) 404f03列 ： 3OO 263f D54) 282(043) 352(021 l4O0 272(，Q51l 286r054) 366(0331 50O 2 “4-n49) 290f0。37) 344(021 平滑剂浓度2Nlk 平滑剂浓度3o0aL 养生温度 细度， 断裂强度 断裂伸长率 细度 断裂强度 断裂伸长率 ， tex ，(cN，嗽) tex (cNtex) 2O 205(047) 271057) 349(054
14、) 245(048) 31 (039) 412f0。43) 30 247(046) 305f士0S4) 397(4-058) 270(049) 303f046) 418(037) 40 254(4-044) 299f0391 393(047) 269(0571 318f045) 436f054) 50 234(048) 290(052) 402(0371 263(土0541 282(士0431 352(021) 60 239f058) 269(051) 374(4-051) 243f 4-055) 284f037) 308(035) 70 262(i-0571 255(051) 376(021
15、l 257(043l 247f033l 323f0261 80 259(054) 246f044) 370(035) 26(046l 235(0231 352(017) 90 256(046l 309f1-055) 368(0151 278(047) 292(4-03) 352(036l 100 217(049) 252f0411 352(0261 269(044) 237(036) 428(075l 5 上海毛麻科技 2011年第2期 表3养生时间对纤维细度及拉伸性能的影响 平滑剂浓度25 L 平滑剂浓度300cl，L 养生时间 细度 断裂强度 断裂伸长率 细度 断裂强度 断裂伸长率 min
16、 rex (cNtex) tex (cNtex) ， 40 256f046) 309f055) 368(0151 278(047) 292(031 352f036) 6O 264f056) 245f054) 350f04) 297(043) 296f046) 373f041) 90 272(057) 307(059) 331(055) 274(042) 261f042) 380(04) 120 231(054) 249f042) 389f054) 282f054) 295f059) 350(055) 150 223(047) 294f048) 334(057l 25(053) 244f052)
17、 369(0541 180 249(045) 275f049) 322(047) 283f042) 232f051) 384f057) 麻纤维的强度在23cNtex32cNtex之间，而处理 前为345cNtex。经养生处理后的黄麻纤维的断裂 伸长率在345之间，养生处理前为46。由 此可见，黄麻纤维进行养生处理后，强伸性略有下降， 但未对黄麻纤维的强度产生明显的损伤，因而 会影 响到后道纺纱工序的正常进行。 23养生处理对精细化羹麻纤维摩擦性的影响 通过前文所述得知养生处理的优化工艺：(1)平 滑剂浓度为25gL时，、养生温度为90、养生时间 为90mi12，柔软剂浓度25gL，表示为“25
18、gL一 90C-90min一25gL”；(2)平滑剂浓度300gL、 养生温度为90、养生时间为40min，柔软剂浓度 25gL，表示为“300gL一90一40min一25gL”。 表4纤维的摩擦性能 U静 U动 U糟 一U动 末处理黄麻纤维 056 047 ()09 25(：1L一90一90min一25qL 042 035 007 300filL90oc40min25flL 017 014 ()O3 注：U 为静摩擦系数；U 为动摩擦系数； 一 l动为静、动 摩擦系数偏差 三种黄麻纤维的摩擦系数如表4。 由表4可知，精细化黄麻纤维经过养生处理后， 纤维表面的静摩擦系数、动摩擦系数均减小。经
19、“25gL一90一90min一25g几”工艺处理后的黄麻纤 维静、动摩擦系数均降低了25：经“300gL一90 一40min一25gL”工艺处理后的黄麻纤维静、动摩 擦系数均降低了70。黄麻纤维脆硬，在纺纱过程中 容易纠缠在一起，纤维经养生处理后，表面摩擦系数 的显著降低有利于纺纱的顺利进行。 24养生处理前后黄麻纤维的红外光谱分析 三种黄麻纤维的红外光谱如图5所示。由图可 知，纤维“25gL一90一90min一25gL”与末处理 黄麻纤维的红外光谱类似；纤维“300gL一90一 4Omin一25gL”与末处理黄麻纤维相比，在波数 i000与3500附近出现出现两个较高的波峰，这是亲 水性氨基
20、硅油的波峰；纤维“25gL一9O一90min一 25gL”在波数1000与3500附近没有出现波峰，可 赵 波度(cm ) 图5纤维的红外光谱图 能是因为在对纤维“25gL一90一90min一25gL”进 行处理时，平滑剂的浓度比较低；在纤维“25gL一 90一90min-25gL”与纤维“300gL一90C一40min一 25gL”中并末出现新的光谱，这说明在整个养生过 程中，养生助剂并末与纤维发生反应生成新的物质。 25养生处理前后黄麻纤维表面形态的变化 精细化黄麻纤维经养生处理后，纤维横截面、纵 向形态的变化如图6所示。图6(a)中“末处理黄麻纤 维”的横截面中孔隙较多，且纵向有明显的沟
21、槽；图 6(b)中纤维养生处理后，纤维横截面已看不到明显的 2011年第2期 上海毛麻科技 6 (a)末处理黄麻纤维 (b)纤维“25gL一90一90min一25gL” 图6纤维的横截面及纵向形态 孔隙，而且纵向也没有明显的沟槽：图6(C)中纤维 经养生处理后，纤维横截面基本看不到孔隙，纵截 面则较光滑，基本看不到原有的沟槽；但从纤维的 横截面上可以看出，在单根纤维横截面内，纤维内 部结构松散，这可能与养生助剂对纤维的膨化作用 有关，为纺纱过程中的梳理工序的细化提供了条 件。由于精细化黄麻纤维并未与养生助剂发生反应 生成新的物质，因而，养生纤维表面形态的变化可 能只是简单的养生助剂对纤维的表面
22、包覆。这种包 覆作用可以填平纤维表面的某些缺陷，使得纤维表 面摩擦系数减小。同时，养生助剂对纤维内部结构 的膨化作用有利于松解纤维内部的致密结构，进而 有利于后道梳理工序对纤维的细化，进一步提高了 黄麻纤维的可纺性。 3 结论 31最佳养生工艺 经研究得出较优化养生工艺为：(1)平滑剂、 柔软剂、渗透剂和植物油的浓度分别为300gL、 25gL、20gL、20gL，养生温度为9O，养生 时间为40mi n；(2)平滑剂、柔软剂、渗透剂和植 物油的浓度分别为25gL、25gL、20gL、20g L，养生温度为90，养生时间为90min。对于实 际生产而言，工艺(1)所采用助剂成本较低，且已 改善
23、黄麻纤维的可纺性，因而，本文认为工艺(1) 为最佳养生工艺。 32养生冀麻性能的改变 黄麻纤维经最佳养生工艺处理后，纤维可挠度 可提高40，静、动摩擦系数可降低25，而对纤 维的强度没有显著的影响。 33鼍IE生黄麻纤维可纺性的提高 经过养生后的黄麻纤维表面摩擦系数降低，纤 维发生膨化，对黄麻纤维的梳理提供了良好的条 件，因此可纺性提高。 参考文献 f11钱章武杨松年黄麻与洋麻的脱胶和分级检验IM1北 京：纺织工业出版杜(第一版)1982 f21郭安平。龚有才。程新奇黄麻工艺纤维细度的研究fJ1 作物学报19942O(6)：727732 31 Ray DSarkar Bk Charaterizati0n of Alkalitreated Jute Fibers for Physical and Mechanical PropertiesJour nal of Applied polymer Science，2001(6)：1013 1020 f41金佳燕程隆棣薛文良黄麻纤维细化工艺探讨J1 纺织导报2006(4)：6O一64 f51 T N Chakraborty。A SarkarJute processing withwith out Softener MachineThe Indian Textile Journa1 199899(1)：9096
