几种植物纤维的鉴别研究

几种植物纤维的鉴别研究

竹纤维和麻纤维属于天然植物纤维，具有纤维纤维的共同特征。它的化学组成非常相似，很难区分。目前,虽然日本纤维鉴别标准中采用红外光谱鉴别了苎麻和亚麻,韩国标准利用纤维旋转方向和着色反应鉴别了大麻、亚麻和黄麻,但在实际操作中发现,采用旋转方向和着色反应来鉴别大麻、亚麻和黄麻时,即使是操作经验十分丰富的检验人员,在没有相关参照物的条件下也相当困难。国内采用红外光谱、X-荧光光谱、纤维旋转方向等手段对苎麻、亚麻、大麻、黄麻等常用麻纤维进行了鉴别,但测试方法可靠性差,结果分析复杂。天然植物纤维虽然在结构与化学成分上非常相似,但由于植物物种以及生长环境等不同使得它们在微观结构方面必然存在着差异。本文通过采用电镜、光镜的方法,对亚麻、黄麻、大麻、苎麻、竹纤维等纺织用纤维的单纤维规格尺寸、纵向与横向截面形态特征进行区分和辨别,实验方法与结果分析简单易行,具有可操作性。1实验部分1.1竹纤维、棉花亚麻由哈尔滨亚麻厂提供,黄麻由浙江麻纺织有限公司提供,大麻由山西省绿洲大麻有限公司提供,苎麻由湖南株洲雪松有限公司提供,竹纤维由北京服装学院自制,棉花由北京京棉集团提供。以上纤维均呈散纤维状,并进行了脱胶,可直接用于纺织加工。1.2xsp-bm型光学显微和sg-1x细度测试采用的实验仪器主要有:日本电子公司生产的JSM-6360LV型扫描电子显微镜,测试条件为放电电压10kV,放大倍数100～6000倍;上海光学仪器厂生产的XSP-BM型光学显微镜和SG-1X细度测试系统,测试根数300根;上海树立仪器仪表公司生产的恒温水浴锅,莱州电子仪器有限公司生产的Y802八篮恒温烘箱。1.3实验中的试剂双氧水,浓度为30%;冰醋酸,浓度为99.5%。1.4材料的处理与离析分离植物纤维的主要成分为纤维素,并含有较多的半纤维素和木质素,此外还含有果胶、蜡质等物质。非纤维素的胶质使得各单纤维间粘连在一起,在脱胶不完全的情况下,形成束纤维。而束纤维中的胶质对于电镜观察产生了极大的干扰,因此必须将各实验材料离析成单纤维状,但离析过程不能使单纤维发生破坏或变形。李忠正指出:草类纤维脱木质素率必须达到90%以上纤维方可解离,半脱胶的竹纤维、黄麻纤维中木质素含量约为10%甚至更高,要使其达到单纤维状态,就要尽可能多地去除木质素,本文选用双氧水对木质素进行氧化处理,同时选用冰醋酸软化纤维,减少纤维断裂。具体操作如下:取各种纤维适量,放入锥形瓶中,按1∶1的比例加入双氧水和冰醋酸,使纤维完全浸没于混合溶液中,然后放入60℃恒温水浴锅中加热40～50h。由于试样的差异,处理效果可能不同,应以所有纤维都达到单纤维状态为准,然后用滤纸将纤维过滤出来,同时用水反复冲洗,将双氧水和冰醋酸洗掉,最后分别放入贴有标签的培养皿中,在烘箱中烘干。样品分别在光学显微镜和扫描电镜下观察。2结果与分析2.1纤维截面形态观察单纤维的分离效果对纤维尺寸测量结果的准确性起着至关重要的作用,同时也直接影响到纤维纵横向形态的观察。从扫描电镜可以看到:经过双氧水和冰醋酸处理的纤维已达到较好的单纤维分离状态,其中含胶质最多的黄麻、竹纤维分离的单纤维形状见图1,单纤维头端较细、中部偏粗,说明纤维并没有因双氧水的氧化作用而断裂。2.2工艺型双组分纤维通过对大量纤维的测量得出了单纤维的长度及宽度尺寸范围,见表1。通过表1可以将这几种纤维分成3类:一类是黄麻和竹纤维,单纤维极短,一般为2～4mm,这类纤维必须以工艺纤维成纱;一类是苎麻纤维,单纤维,明显比其他植物纤维长,可单纤维纺纱;还有一类就是亚麻和大麻等纤维,长度为15～25mm,采用半脱胶的工艺成纱,最终产品再进行二次完全脱胶。单纤维形态尺寸是纤维内部结构特性的宏观表现,是纤维内部结构与化学组成的必然结果,因此单纤维尺寸也是区分纤维种类的有效手段之一。在本文的纤维鉴别中,单纤维尺寸特别是单纤维长度是区分纤维的首要条件。2.3不同竹种单纤维形态的特征从图2～图6的电镜图像可以看出:(1)亚麻单纤维横截面形态呈多边形或石榴形,中腔较小,胞壁较厚,纵向有麻节,表面较光滑,少量竖纹。(2)苎麻单纤维粗而长,横截面呈腰圆形,有中腔,腔壁有辐射状裂纹。纵向有麻节,表面光滑。苎麻单纤维是目前纺织用植物纤维中最长的。(3)大麻纤维粗细差异较大,截面形状不规则,呈长圆形、腰圆形,中腔较扁,但部分纤维中腔不明显,纵向有麻节。其形态总体来看,与苎麻比较相似。(4)黄麻纤维横截面中腔较大,壁薄,呈卵圆形,纵向有沟槽,较粗糙,但无麻节。黄麻纤维木质素含量很高(10%～15%),故单纤维之间不易完全分离,部分纤维之间仍相互粘连。(5)竹单纤维截面形态呈近似圆形,中腔较小,壁厚,大多看不到纤维中腔,且纤维细而短,纵向有沟槽,似树皮状,粗糙不光滑。经笔者测试,不同竹种的竹纤维形态大体相同。竹纤维是目前纺织用植物纤维中唯一截面近似呈圆形的纤维,它与部分文献中提到的竹纤维与苎麻形态非常相似的认识是完全不同的。3卵圆形的单纤维(1)通过对亚麻、黄麻、大麻、苎麻、竹纤维进行单纤化处理,对纤维规格尺寸、纵横向形态的测试与比较,初步对几种纤维做出了鉴别并得出以下结论:纤维长度在3mm左右,截面呈卵圆形且中腔较大、无麻节的可确定为黄麻纤维;单纤维长度大多在80～120mm,截面较粗、腰圆形、中腔压扁、壁上有裂纹、纵向有麻节的为苎麻纤维;截面呈多边形且中腔较小、纵向有麻节的为亚麻纤维;单纤维粗细差异较大,长度在25mm左右,截面形状腰圆形、中腔压扁、纵向表