羅布麻纖維結(jié)構(gòu)、針織加工與性能研究.pdf

1、羅布麻一般為野生原料，即使種植也無須噴施肥料與殺蟲劑，且可被生物降解，是生態(tài)友好的“綠色纖維”之一，其產(chǎn)品具有一定的醫(yī)療保健功能和抗菌作用，同時羅布麻纖維是一種具有優(yōu)良物理機(jī)械性能和服用性能的纖維，被譽(yù)為“野生纖維之王”，用其制作的抗菌紡織品深受國內(nèi)外消費者的喜愛。但是據(jù)目前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀而言，人們對羅布麻纖維的研究尚不深入，主要停留在對羅布麻纖維的物理機(jī)械性能的研究上，對羅布麻單纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)以及聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的研究極少見諸報道。各種材料

2、的性能決定了其用途，而各種材料的性能又是由其結(jié)構(gòu)所決定的。形態(tài)結(jié)構(gòu)是決定材料是否具有可紡性以及產(chǎn)品性能好壞的重要因素，同時聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是決定高聚物本體性質(zhì)的主要因素，因此，本文對羅布麻單纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)以及聚集態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究，為解釋羅布麻纖維及產(chǎn)品外在特性提供理論依據(jù)奠定基礎(chǔ)。隨著社會的發(fā)展，人類已跨步邁入21世紀(jì)，本世紀(jì)社會發(fā)展的主題是綠色環(huán)保、節(jié)約能源、可持續(xù)發(fā)展，因此，生物技術(shù)在各領(lǐng)域必將備受關(guān)注，進(jìn)而緩解因化學(xué)加工帶來的種種環(huán)

3、境及能源問題。目前羅布麻初加工企業(yè)大都借鑒于較成熟的苧麻脫膠工藝，采用化學(xué)脫膠的方法對羅布麻進(jìn)行初加工而生物脫膠尚處于起步階段。由于化學(xué)加工有其不可避免的缺點，因此，本文對利用生物方法對羅布麻進(jìn)行初加工進(jìn)行了深入研究，并從多糖化學(xué)以及生物能力學(xué)的角度對羅布麻生物脫膠的機(jī)理進(jìn)行了研究。羅布麻具有抑菌性已有大量文獻(xiàn)報道，而人們對羅布麻的抑菌性能和抑菌機(jī)理還沒有得到一個明確的答案和準(zhǔn)確的認(rèn)識。本課題在前人研究的基礎(chǔ)上，對羅布麻的抑菌性能及抑菌

4、機(jī)理進(jìn)行了深入研究。此外本文還對羅布麻纖維紡紗、針織工藝及產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)行回顧與評述。針對以上幾個問題本研究做了如下工作：
　　 首先對羅布麻的生長分布、生態(tài)特征、栽培技術(shù)、用途、纖維的特點及其紡織品的優(yōu)異性能、纖維的制取方法及發(fā)展概況等進(jìn)行了概述。
　　 其次利用光學(xué)顯微鏡對羅布麻纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，羅布麻纖維整體均呈細(xì)長梭狀，縱向表面上，有清晰的節(jié)點；具有中腔，且中腔隨纖維的位置不同，寬度也不同；纖維具有

5、特殊的末端。利用透射電子顯微鏡(TEM)對羅布麻纖維的多重原纖結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究，羅布麻纖維微纖具有分子叉結(jié)構(gòu)。利用X-射線衍射、紅外光譜、拉曼光譜以及DSC對羅布麻纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)、取向結(jié)構(gòu)以及分子組成進(jìn)行了研究。按照GB/T5889-1986《苧麻化學(xué)成分定量分析方法》，對羅布麻的化學(xué)組成進(jìn)行了分析，結(jié)果表明羅布麻與其它麻類的化學(xué)組成差異很大，其纖維素含量較少僅占羅布麻麻皮的45％左右，而半纖維素、木質(zhì)素、水溶物和果膠的含量很高，高達(dá)

6、55％左右，這使得羅布麻的脫膠難度較大。
　　 在此基礎(chǔ)上，分析了羅布麻膠質(zhì)的特點并得出羅布麻微生物脫膠的主要去除對象是除纖維素和本質(zhì)素之外的多縮戊搪，多縮己糖及其雜聚多糖，而木質(zhì)素則難以為微生物所降解。同時對微生物對膠質(zhì)的降解原理及過程進(jìn)行了深入研究，得出羅布麻膠質(zhì)在有氧條件下經(jīng)微生物降解的主要途徑是：多糖膠質(zhì)水解成戊糖、己糖；戊糖、己糖通過HMP和己糖互換途徑轉(zhuǎn)化為6-磷酸果糖；6-磷酸果糖經(jīng)過EMP途徑轉(zhuǎn)化為丙酮酸；丙酮酸

7、經(jīng)三羧酸循環(huán)和氧化呼吸鏈徹底氧化為二氧化碳和水。
　　 接下來，在本試驗條件下對好氧性微生物脫膠的影響因素進(jìn)行了研究。結(jié)果表明影響羅布麻好氧微生物脫膠的因素主要有脫膠初始pH值、浴比、脫膠溫度、脫膠時間、初始菌量、振蕩器轉(zhuǎn)速、液體細(xì)菌培養(yǎng)時間。通過試驗逐一研究了這些因素的作用規(guī)律，并通過正交試驗篩選出對脫膠影響較大的因素。進(jìn)而利用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計和優(yōu)化得出生物脫膠的最優(yōu)工藝參數(shù)：脫膠溫度在41～42℃、初始pH值在8.8、菌

8、液量為每4克羅布麻45～50mL，振蕩器轉(zhuǎn)速150r/min、菌液培養(yǎng)時間48h、脫膠時間24h、浴比1：25。
　　 此外還對微生物脫膠后的羅布麻進(jìn)行簡單的化學(xué)后處理，并與純化學(xué)脫膠得到的精干麻進(jìn)行了品質(zhì)指標(biāo)的對比測試，結(jié)果表明采用微生物化學(xué)聯(lián)合脫膠法達(dá)到了脫膠的目的和要求，得到的精干麻綜合指標(biāo)K1=0.63471優(yōu)于純化學(xué)方法得到的精干麻的綜合指標(biāo)K2=0.54366。
　　 最后，本文對羅布麻纖維及其針織產(chǎn)品的抑菌

9、性能進(jìn)行分析研究。經(jīng)測定羅布麻根、莖、葉的抗菌力，結(jié)果表明羅布麻根和葉在相同的測試條件下，可以殺滅絕大部分細(xì)菌或者把所有細(xì)菌殺死，麻皮的抑菌率比較弱。并通過分析其化學(xué)結(jié)構(gòu)提出其抗菌效力不同的原因：羅布麻根中的酚類和甙類物質(zhì)，莖中的酚類和鞣質(zhì)類，葉中的酚類和β-谷甾醇和鞣質(zhì)類對細(xì)菌的抑制和殺滅起主要作用。由于鞣質(zhì)類的存在，羅布麻纖維對革蘭染色陽性菌與革蘭染色陰性菌的作用是不一樣的，對后者的抑制力相對強(qiáng)一些。經(jīng)測定羅布麻纖維對不同細(xì)菌和真菌

10、的抑菌效力，結(jié)果顯示羅布麻纖維屬于輕度殺菌，與棉纖維相比，它能抑制細(xì)菌的生長，并能在足夠的作用時間內(nèi)殺滅部分細(xì)菌；羅布麻纖維對革蘭染色陽性菌與革蘭染色陰性菌的抑制能力是不一樣的，對后者的抑制力相對強(qiáng)一些；羅布麻纖維對真菌的抑制作用不明顯。并從微生物角度分析羅布麻纖維對不同致病菌具有不同抑菌率的原因與機(jī)理。根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)運用不同的實驗方法測定羅布麻纖維以不同的混紡比與棉纖維混紡織物的抗菌效力，結(jié)果顯示隨著羅布麻含量的降低混紡織物的抗菌力減弱