幾種植物纖維的鑒別研究

竹纖維和麻纖維屬于天然植物纖維，具有纖維纖維的共同特征。它的化學組成非常相似，很難區(qū)分。目前,雖然日本纖維鑒別標準中采用紅外光譜鑒別了苧麻和亞麻,韓國標準利用纖維旋轉方向和著色反應鑒別了大麻、亞麻和黃麻,但在實際操作中發(fā)現(xiàn),采用旋轉方向和著色反應來鑒別大麻、亞麻和黃麻時,即使是操作經(jīng)驗十分豐富的檢驗人員,在沒有相關參照物的條件下也相當困難。國內(nèi)采用紅外光譜、X-熒光光譜、纖維旋轉方向等手段對苧麻、亞麻、大麻、黃麻等常用麻纖維進行了鑒別,但測試方法可靠性差,結果分析復雜。天然植物纖維雖然在結構與化學成分上非常相似,但由于植物物種以及生長環(huán)境等不同使得它們在微觀結構方面必然存在著差異。本文通過采用電鏡、光鏡的方法,對亞麻、黃麻、大麻、苧麻、竹纖維等紡織用纖維的單纖維規(guī)格尺寸、縱向與橫向截面形態(tài)特征進行區(qū)分和辨別,實驗方法與結果分析簡單易行,具有可操作性。1實驗部分1.1竹纖維、棉花亞麻由哈爾濱亞麻廠提供,黃麻由浙江麻紡織有限公司提供,大麻由山西省綠洲大麻有限公司提供,苧麻由湖南株洲雪松有限公司提供,竹纖維由北京服裝學院自制,棉花由北京京棉集團提供。以上纖維均呈散纖維狀,并進行了脫膠,可直接用于紡織加工。1.2xsp-bm型光學顯微和sg-1x細度測試采用的實驗儀器主要有:日本電子公司生產(chǎn)的JSM-6360LV型掃描電子顯微鏡,測試條件為放電電壓10kV,放大倍數(shù)100～6000倍;上海光學儀器廠生產(chǎn)的XSP-BM型光學顯微鏡和SG-1X細度測試系統(tǒng),測試根數(shù)300根;上海樹立儀器儀表公司生產(chǎn)的恒溫水浴鍋,萊州電子儀器有限公司生產(chǎn)的Y802八籃恒溫烘箱。1.3實驗中的試劑雙氧水,濃度為30%;冰醋酸,濃度為99.5%。1.4材料的處理與離析分離植物纖維的主要成分為纖維素,并含有較多的半纖維素和木質素,此外還含有果膠、蠟質等物質。非纖維素的膠質使得各單纖維間粘連在一起,在脫膠不完全的情況下,形成束纖維。而束纖維中的膠質對于電鏡觀察產(chǎn)生了極大的干擾,因此必須將各實驗材料離析成單纖維狀,但離析過程不能使單纖維發(fā)生破壞或變形。李忠正指出:草類纖維脫木質素率必須達到90%以上纖維方可解離,半脫膠的竹纖維、黃麻纖維中木質素含量約為10%甚至更高,要使其達到單纖維狀態(tài),就要盡可能多地去除木質素,本文選用雙氧水對木質素進行氧化處理,同時選用冰醋酸軟化纖維,減少纖維斷裂。具體操作如下:取各種纖維適量,放入錐形瓶中,按1∶1的比例加入雙氧水和冰醋酸,使纖維完全浸沒于混合溶液中,然后放入60℃恒溫水浴鍋中加熱40～50h。由于試樣的差異,處理效果可能不同,應以所有纖維都達到單纖維狀態(tài)為準,然后用濾紙將纖維過濾出來,同時用水反復沖洗,將雙氧水和冰醋酸洗掉,最后分別放入貼有標簽的培養(yǎng)皿中,在烘箱中烘干。樣品分別在光學顯微鏡和掃描電鏡下觀察。2結果與分析2.1纖維截面形態(tài)觀察單纖維的分離效果對纖維尺寸測量結果的準確性起著至關重要的作用,同時也直接影響到纖維縱橫向形態(tài)的觀察。從掃描電鏡可以看到:經(jīng)過雙氧水和冰醋酸處理的纖維已達到較好的單纖維分離狀態(tài),其中含膠質最多的黃麻、竹纖維分離的單纖維形狀見圖1,單纖維頭端較細、中部偏粗,說明纖維并沒有因雙氧水的氧化作用而斷裂。2.2工藝型雙組分纖維通過對大量纖維的測量得出了單纖維的長度及寬度尺寸范圍,見表1。通過表1可以將這幾種纖維分成3類:一類是黃麻和竹纖維,單纖維極短,一般為2～4mm,這類纖維必須以工藝纖維成紗;一類是苧麻纖維,單纖維,明顯比其他植物纖維長,可單纖維紡紗;還有一類就是亞麻和大麻等纖維,長度為15～25mm,采用半脫膠的工藝成紗,最終產(chǎn)品再進行二次完全脫膠。單纖維形態(tài)尺寸是纖維內(nèi)部結構特性的宏觀表現(xiàn),是纖維內(nèi)部結構與化學組成的必然結果,因此單纖維尺寸也是區(qū)分纖維種類的有效手段之一。在本文的纖維鑒別中,單纖維尺寸特別是單纖維長度是區(qū)分纖維的首要條件。2.3不同竹種單纖維形態(tài)的特征從圖2～圖6的電鏡圖像可以看出:(1)亞麻單纖維橫截面形態(tài)呈多邊形或石榴形,中腔較小,胞壁較厚,縱向有麻節(jié),表面較光滑,少量豎紋。(2)苧麻單纖維粗而長,橫截面呈腰圓形,有中腔,腔壁有輻射狀裂紋?？v向有麻節(jié),表面光滑。苧麻單纖維是目前紡織用植物纖維中最長的。(3)大麻纖維粗細差異較大,截面形狀不規(guī)則,呈長圓形、腰圓形,中腔較扁,但部分纖維中腔不明顯,縱向有麻節(jié)。其形態(tài)總體來看,與苧麻比較相似。(4)黃麻纖維橫截面中腔較大,壁薄,呈卵圓形,縱向有溝槽,較粗糙,但無麻節(jié)。黃麻纖維木質素含量很高(10%～15%),故單纖維之間不易完全分離,部分纖維之間仍相互粘連。(5)竹單纖維截面形態(tài)呈近似圓形,中腔較小,壁厚,大多看不到纖維中腔,且纖維細而短,縱向有溝槽,似樹皮狀,粗糙不光滑。經(jīng)筆者測試,不同竹種的竹纖維形態(tài)大體相同。竹纖維是目前紡織用植物纖維中唯一截面近似呈圓形的纖維,它與部分文獻中提到的竹纖維與苧麻形態(tài)非常相似的認識是完全不同的。3卵圓形的單纖維(1)通過對亞麻、黃麻、大麻、苧麻、竹纖維進行單纖化處理,對纖維規(guī)格尺寸、縱橫向形態(tài)的測試與比較,初步對幾種纖維做出了鑒別并得出以下結論:纖維長度在3mm左右,截面呈卵圓形且中腔較大、無麻節(jié)的可確定為黃麻纖維;單纖維長度大多在80～120mm,截面較粗、腰圓形、中腔壓扁、壁上有裂紋、縱向有麻節(jié)的為苧麻纖維;截面呈多邊形且中腔較小、縱向有麻節(jié)的為亞麻纖維;單纖維粗細差異較大,長度在25mm左右,截面形狀腰圓形、中腔壓扁、縱向表