引言近些年来,随着人们对服装个性化、高档化和多样化的要求日益强烈,使得柔软、舒适、功能性织物越来越受到重视。而具有吸湿、透气、抗紫外线、抗异味等良好特性的汉麻纤维产品正满足了人们的这一需求,被公认是继棉、毛、丝之后新一代天然纤维,甚至有欧美专家称之为人类第二层皮肤,是人类至今以来发现的最完美纤维[1]。
我国是纺织品的主要生产国,是化纤、纺织、服装出口大国。由于合成纤维是以石油、煤、天然气等为原料,其资源不可再生,能源消耗严重,因此可再生、可循环的生物资源,日益成为人类关注的焦点。汉麻纤维作为新资源,市场前景广阔[2]。
1汉麻纤维
汉麻属木兰纲大麻科大麻种的一年生草本植物,通常为雌雄异株,雄株开花不结籽,俗称“花麻”;雌株授粉后结籽,俗称“籽麻”。一般雌株较多,而雄株较少。经选育也有雌雄同株的。汉麻又称大麻、线麻、火麻、魁麻和寒麻等,在我国不同地区其称谓也不同。汉麻是人类最早的培育作物之一,汉麻纤维是人类最早使用的纺织纤维原料之一,而中国是世界上最早种植汉麻的国家。近年来中国汉麻产量已占世界汉麻产量的1/3,居世界第一[3]。
1.1汉麻纤维的形态结构汉麻纤维来自汉麻植物茎的皮层和韧皮部,是汉麻茎机械组织的一部分。汉麻单纤维表面比较粗糙,无扭曲,有明显的竖条纹和横节,横节条纹显示竹节状,条纹较细,纤维表面与亚麻纤维相似;汉麻单纤维横截面呈不规则圆形或多角形,中心有细长的空腔,并与表面分布的裂隙和微孔相连,这种结构让汉麻纤维具有较多的毛细管道,使织物具有卓越的吸湿透气性能[3]。汉麻与亚麻、苎麻相比,虽然都属韧皮纤维,但又各具特点。汉麻韧皮中单纤维截面由10～40个纤维细胞成束分布,由薄壁细胞间隔,单纤维百分率为20%;亚麻韧皮中单纤维截面由20～80个纤维细胞聚集成一个纤维束,由环绕的薄壁细胞间隔,单纤维百分率为35%;苎麻韧皮中单纤维截面由20～50个纤维细胞聚集成束,由薄壁细胞间隔,易分解成单细胞,单纤维百分率为90%[4]。
1.2汉麻纤维的化学结构几种麻纤维的基本化学组成如表1所示[4]。从表中可以看出,汉麻纤维中主要含有纤维素和部分非纤维素物质,包括半纤维素、木质素、果胶、水溶物、脂蜡质和灰分等成分。从含量上看,汉麻纤维的纤维素含量相对较高,但是木质素和果胶的含量也都偏高。这就给汉麻的工艺带来了很大的困难,想要获得适于纺纱的纤维,拥2013年2月第1期(总160期)轻纺工业与技术有良好的纤维刚度、手感等性能,就必须合理去除纤维间的半纤维素、木质素和果胶等。
1.3汉麻纤维的性能
1.3.1汉麻纤维的力学性能汉麻纤维的断裂强度约为8.92cN/dtex,断裂伸长率约为4.83%,弹性模量约为184.10cN/dtex,断裂功约为1.420cN·cm[5]。汉麻纤维的断裂强度和断裂伸长率都相对于苎麻和亚麻要高。
1.3.2汉麻纤维的吸湿性能汉麻纤维属于纤维素纤维,纤维分子中含有大量的极性亲水基团,与水接触时易与水分子结合吸附水分子,暴露在空气中的汉麻产品一般含水率达到12%左右,在空气湿度达95%时,含水率达到30%[6]。另外由于汉麻纤维的独特结构,纤维中心有较大的空腔,纵向有许多与之相连的裂隙和孔洞,使纤维具有较多的毛细管道,能够迅速转移和扩散织物内的水分和水汽,当人体出汗时,能将汗液或湿气及时疏导到织物表面散失到空气中,据测算,汉麻吸汗速率是棉的两倍,穿着汉麻织物与棉织物相比,可使人体感觉温度低5℃左右[7]。
1.3.3汉麻纤维的抗菌保健性能汉麻纤维特殊的多孔结构和很强的吸附能力,在自然状态下纤维内富含氧气,使厌氧菌难以生存。同时汉麻纤维中含有多种活性酚类物质(四氢大麻酚THD、大麻二酚DBD、大麻酚DBN)、有机酸(油橄榄酸、熊果酸、十六烷酸)和有机盐,这些物质对多种细菌有着灭杀和抑制作用,使纤维具有天然的抑菌消毒作用。有实验结果显示,汉麻纺织品对金黄色葡萄球菌1h和4h的抑菌率分别是92.35%和97.37%,对大肠杆菌1h和4h的抑菌率分别是92.39%和97.55%,对白色念珠菌1h和4h的抑菌率分别是92.27%和96.65%[6]。此外,对绿脓杆菌、青霉、曲霉等有明显的灭杀和抑制作用。
1.3.4汉麻纤维的耐热耐晒性能汉麻纤维的耐热耐晒性能十分优异。汉麻纤维主要成分是纤维素,以及半纤维素、果胶、木质素等,而纤维素、半纤维素、木质素的综合分解温度约为300～400℃,果胶的分解温度为225～275℃,在240℃以内或在240℃受热时间小于5min时,纤维相对断裂强度基本可保持在80%以上[8]。
1.3.5汉麻纤维的抗紫外辐射性能汉麻织物具有良好的抗紫外辐射性能。汉麻纤维横截面呈不规则的三角形、四边形、六边形、扁圆形和多角形等,中腔形状与外截面形状不一,呈线形或椭圆形,纤维分子结构又较松散,因此紫外线照射到汉麻纤维上,形成漫反射和多层折射,被破坏和吸收。据中科院物理研究所的检测,普通衣着仅能屏蔽紫外线30%～90%,而未经过特别整理的一般汉麻织物就能够阻隔紫外线95%以上,这对减少紫外线对人体的危害具有很大的保护作用[9]。
1.3.6汉麻纤维的可纺性能汉麻纤维长度不匀率较高,毛羽多、硬、长[10],再加上汉麻纤维中的果胶和木质素等杂质,都使得汉麻纤维弯曲和扭转刚度大,纤维不易抱合,影响了汉麻的可纺性能。因此需要通过各种工艺手段或柔软整理,改善其可纺性能。目前较常用的方法是采用柔韧性较好的纤维与汉麻纤维混纺,达到优势互补,提高其可纺性能及其产品的服用性能。
2汉麻纤维的开发应用
利用各种新型加工技术,如包芯、包缠等纺纱方式,采用赛络纺、紧密纺等纺纱技术,与其他功能性纤维进行混纺或交织,柔软整理等,制成的汉麻纱线及其产品具有强度高、吸湿散湿、抑菌防霉、抗辐射等特性,因此汉麻纤维有着广泛的用途。下面例举一些应用。
2.1汉麻鞋袜利用汉麻/棉混纺纱与抗菌锦纶复并工艺,采用筒子染色方式制成的汉麻袜,在同类产品当中,具有优良的耐用性、色牢度以及抗菌性,能够达到防治脚气、脚臭的作用。杨雪琴等人就对16名志愿者进行过试验,试穿8周由解放军总后勤部军需装备研究所提供的改良99式汉麻军用胶鞋和汉麻军袜,结果显示试穿者足部皮肤的临床症状明显改善,汉麻鞋袜能有效地预防足部浅部真菌病的发生,缓解足部皮肤出现的临床症状[11]。
2.2汉麻服装利用汉麻纱与涤纶长丝交织制成的汉麻衬衣,具有吸湿排汗、抗菌防臭等功能。利用色纺纱与抗菌锦纶交织制成的汉麻内裤,具有抗菌防臭、吸湿快干等功能。像Calvin Klein、BOGGI、DRUMOHR、AUSTRALIAN等知名服装品牌也在自己的流行服装中加入汉麻纤维[12]。2010年1月8日,雅戈尔“汉麻生活馆”正式亮相宁波,随后又在北京、杭州、长沙等地相继亮相,成为了雅戈尔全新的未来品牌。绍兴华通色纺有限公司也在2011年以其全新品牌——“吉玛良斯”进军汉麻服装领域,其精致的汉麻服饰得到了中国国家女子排球队的高度认可,成为中国国家女子排球队的指定产品。
2.3汉麻家居用品利用汉麻/棉混纺纱(汉麻含量大于30%)制成的汉麻毛巾,汉麻/棉/涤纶混纺纱(汉麻含量大于30%)制成的汉麻床单,具有吸湿快干、吸附异味、抗菌防霉、防螨虫等功能,并且能够消除平常毛巾湿态时的馊味问题。
2.4汉麻防护用品采用微孔透湿技术,利用汉麻木质纤维微细粉体反应机理,研制而成的新型防水透湿雨衣,具有耐老化、耐水压、防水、不粘连等高性能。目前,军用领域和特殊场合越来越重视汉麻纤维应用。分析与探讨22
2.5汉麻产业用品以汉麻纤维为原料,开发制成的产业用非织造布,具有生物可降解、天然抗菌性、隔音等特点,适用于家庭装修、门窗型材和大型公众场所的装饰。在2008年北京奥运会时,运动员和国际奥委会官员的休息室就是用汉麻纤维为原料的非织造布作为装饰材料,做到了“绿色奥运、环保奥运”。如今很多的汽车座椅套是采用汉麻纤维和其他抗菌纤维织成的间隔织物,不仅可以净化车内的空气,提高驾乘的安全性和舒适性,而且具有抗菌、耐洗性好等特点[13]。
3展望汉麻纤维的特殊性能为其打开了广阔的应用前景
作为多种天然纤维和化学纤维的替代品,不仅可以缓解我国天然纤维的紧缺现状,而且有利于减少矿物能源的使用和减轻能源消耗对环境造成的污染。但是由于各种原因,我国曾一度停止了对汉麻的科研投入,导致汉麻研究严重滞后,而国际市场对汉麻产品的需求已然是一种潮流,对汉麻的研究与利用正在快速进行[14]。另外,汉麻产品在我国内销市场上空间十分有限,多为军用。因此,我们应该加大对汉麻科研的投入,加快对汉麻产品的开发,同时也要让广大的消费者认识与了解汉麻产品,让其在民用市场上发挥更大的潜力与空间。综上所述,我们有理由相信汉麻纤维的开发与应用对于我国的循环经济发展和生态坏境保护有十分重要的意义。
汉麻纤维及其发展前景@倪燕$东华大学纺织学院!上海201620 @柯勤飞$东华大学纺织学院!上海201620 @冯云$宁波出入境检验检疫局!浙江宁波315012介绍了汉麻纤维的形态结构、化学结构及其主要性能,例举了汉麻纤维的应用领域,并展望了汉麻纤维的发展前景。汉麻纤维;;性能;;应用;;发展前景[1]龚飞.汉麻纤维及其应用[J].山东纺织科技,2010,(3):48-50. [2]季节.这是中国的汉麻时刻[J].中国纤检,2009,(6):46-47. [3]高志强,马会英.大麻纤维的性能及其应用的研究[J].北京纺织,2004,25(6):30-38. [4]张建春等.汉麻纤维的结构与性能[M].北京:化学工业出版社,2009. [5]杨雪征,郭凤芝.功能性汉麻纤维针织产品的开发[J].针织工业,2009,(12):16-18. [6]杨雪征,郭凤芝.汉麻在个体防护装备方面的应用展望[J].防护装备技术研究,2009,(1):20-32. [7]张一平.大麻针织产品的导湿快干性能[J].针织工业,2006,(5):63-65. [8]刘晓东,张华.工业用大麻纤维的热学性能研究[J].中国麻业,2005,(6):316-318. [9]周永凯,赵莉,张建春.大麻织物的抗紫外线性能评价[J].中国麻业,2005,27(5):259-263. [10]漆小瑾,黄小云,胡静.针织用汉麻纱线的开发与应用[J].针织工业,2009,(5):10-12. [11]杨雪琴等.改良99式军用汉麻鞋袜抑菌效果临床研究[J].解放军医学杂志,2007,32(12):1310-1311. [12]林小,梁莉萍.雅戈尔的汉麻空间[J].中国纺织,2010,(12):128-129. [13]柳世龙,周贻华.抗菌纤维及其在针织上的应用[J].上海纺织科技,2005,(1):27-28. [14]彭定祥.我国麻类作物生产现状与发展趋势[J].中国麻业科学,2009,31:72-78.
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