羅布麻纖維結構、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)良物理機械性能和服用性能的纖維，被譽為“野生纖維之王”，用其制作的抗菌紡織品深受國內外消費者的喜愛。但是據目前國內外的研究現(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械性能的研究上，對羅布麻單纖維形態(tài)結構以及聚集態(tài)結構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構所決定的。形態(tài)結構是決定材料是否具有可紡性以及產品性能好壞的重要因素，同時聚集態(tài)結構是決定高聚物本體性質的主要因素，因此，本文對羅布麻單纖維的形態(tài)結構以及聚集態(tài)結構進行了深入研究，為解釋羅布麻纖維及產品外在特性提供理論依據奠定基礎。隨著社會的發(fā)展，人類已跨步邁入21世紀，本世紀社會發(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，生物技術在各領域必將備受關注，進而緩解因化學加工帶來的種種環(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，采用化學脫膠的方法對羅布麻進行初加工而生物脫膠尚處于起步階段。由于化學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行初加工進行了深入研究，并從多糖化學以及生物能力學的角度對羅布麻生物脫膠的機理進行了研究。羅布麻具有抑菌性已有大量文獻報道，而人們對羅布麻的抑菌性能和抑菌機理還沒有得到一個明確的答案和準確的認識。本課題在前人研究的基礎上，對羅布麻的抑菌性能及抑菌

4、機理進行了深入研究。此外本文還對羅布麻纖維紡紗、針織工藝及產品開發(fā)進行回顧與評述。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、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)展概況等進行了概述。
　　 其次利用光學顯微鏡對羅布麻纖維的形態(tài)結構進行了研究，結果表明，羅布麻纖維整體均呈細長梭狀，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構進行了深入研究，羅布麻纖維微纖具有分子叉結構。利用X-射線衍射、紅外光譜、拉曼光譜以及DSC對羅布麻纖維的結晶結構、取向結構以及分子組成進行了研究。按照GB/T5889-1986《苧麻化學成分定量分析方法》，對羅布麻的化學組成進行了分析，結果表明羅布麻與其它麻類的化學組成差異很大，其纖維素含量較少僅占羅布麻麻皮的45％左右，而半纖維素、木質素、水溶物和果膠的含量很高，高達

6、55％左右，這使得羅布麻的脫膠難度較大。
　　 在此基礎上，分析了羅布麻膠質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素之外的多縮戊搪，多縮己糖及其雜聚多糖，而木質素則難以為微生物所降解。同時對微生物對膠質的降解原理及過程進行了深入研究，得出羅布麻膠質在有氧條件下經微生物降解的主要途徑是：多糖膠質水解成戊糖、己糖；戊糖、己糖通過HMP和己糖互換途徑轉化為6-磷酸果糖；6-磷酸果糖經過EMP途徑轉化為丙酮酸；丙酮酸

7、經三羧酸循環(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行了研究。結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、振蕩器轉速、液體細菌培養(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。進而利用二次通用旋轉組合設計和優(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行簡單的化學后處理，并與純化學脫膠得到的精干麻進行了品質指標的對比測試，結果表明采用微生物化學聯(lián)合脫膠法達到了脫膠的目的和要求，得到的精干麻綜合指標K1=0.63471優(yōu)于純化學方法得到的精干麻的綜合指標K2=0.54366。
　　 最后，本文對羅布麻纖維及其針織產品的抑菌

9、性能進行分析研究。經測定羅布麻根、莖、葉的抗菌力，結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菌或者把所有細菌殺死，麻皮的抑菌率比較弱。并通過分析其化學結構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，莖中的酚類和鞣質類，葉中的酚類和β-谷甾醇和鞣質類對細菌的抑制和殺滅起主要作用。由于鞣質類的存在，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一些。經測定羅布麻纖維對不同細菌和真菌

10、的抑菌效力，結果顯示羅布麻纖維屬于輕度殺菌，與棉纖維相比，它能抑制細菌的生長，并能在足夠的作用時間內殺滅部分細菌；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理。根據不同標準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，結果顯示隨著羅布麻含量的降低混紡織物的抗菌力減弱