萝藦纤维的成分与可纺性研究

张宏伟,陶建勤,卞克玉

(常州纺织服装职业技术学院 江苏省特种功能纺织材料工程研究中心，江苏 常州 213164)

天然纤维原料来源广、可再生，近年来对其研究开发一直纺织科技领域的研究热点，如乌拉草纤维、桑皮纤维、莲纤维、香蕉纤维、罗布麻、龙须草纤维、木棉纤维等[1-6]。萝藦是萝藦科萝藦属植物，多年生草质藤本；分布于中国、俄罗斯、日本和朝鲜；在我国分布于东北、华北、华东等地区。萝藦植物的纤维分为两部分，一部分是萝藦种子绒毛纤维，另一部分是萝藦藤蔓茎秆韧皮纤维，其中茎皮纤维坚韧，可造人造棉[7]。对萝藦绒的性能研究结果表明：自然状态下萝藦绒呈绒朵状，机械作用可将绒朵打散得到单根绒丝；绒丝纤维基本呈圆柱状且中空，表面光滑，自然状态无转曲，纤维长度集中分布在30～45 mm；萝藦绒质轻，具有较高的蓬松度和优良的保暖性能[8]。由于纤维中空比例高，纤维间隙及中空结构的吸油储油作用很强，其对植物油、机油和柴油具有较高的饱和吸油倍率[9]。本文对萝藦纤维的成分、结构和可纺性能进行了测试与分析。

1 实验原料与仪器

1.1 实验原料

材料：秋冬季成熟的萝藦藤蔓茎秆。试剂：氢氧化钠、双氧水、硫酸、草酸铵、苯、无水乙醇、氯化钡等，以上药品均为化学纯，蒸馏水。

1.2 实验仪器

脂肪提取器、三角烧瓶、冷凝管、高型称量瓶、抽滤器、玻璃沙芯漏斗、玻璃干燥器、恒温烘箱、电子天平、恒温水浴锅、50 mL比重瓶、Y171型纤维切断器、CU-2纤维细度分析仪、YG004A电子单纤维强力仪、美国尼高力IR200型傅立叶红外光谱仪、日本JEOL公司JSM-6360LA型扫描电子显微镜。

2 实验

2.1 实验样品的制备

秋冬季采收萝藦藤蔓茎秆和萝藦种子绒纤维，见图1 (a)和(b)；将茎秆切断长度1米左右扎成小捆，放在池塘里浸渍20天，利用自然脱胶方法把茎秆韧皮部与从木质部上分离开，见图1(c)； 取出后用手工方法剥取韧皮部，在阳光下晒干，轻松揉搓后得到萝藦纤维见图1(d)。用烧杯盛取250 mL水，放入氢氧化钠和双氧水，二者的质量分数都为1%，称取2 g萝藦纤维放在溶液中，把烧杯放在水浴锅中加热至70℃，进行初步脱胶漂白20 min，之后用水清洗得到的萝藦纤维见图1(e)，以此萝藦纤维作为实验样品，对其结构与性能进行测试分析。

图1 萝藦植物、种子绒纤与维萝藦纤维

2.2 萝藦纤维组成成分测试与分析

由于萝藦纤维取自于植物茎秆，属于天然纤维素纤维，参照GB/T 5889—1986《苎麻化学成分定量分析方法》，对萝藦纤维的组成成分进行定量测试。测试结果见表1，表1同时给出了苎麻和亚麻纤维的相应组成成分[1]，以备参照分析。

表1 萝藦纤维和麻纤维组成成分/%

一般来说，纤维素纤维中纤维素含量高、半纤维素和木质素含量低，纤维的手感较为柔软，纺纱性能和服用性能较好。从表1看出，提取的萝藦纤维组成成分中，纤维素含量低于麻类纤维；而蜡质、半纤维素和木质素含量高于麻纤维，果胶、水溶物和灰分含量与麻纤维相似。

2.3 密度测试与分析

采用比重瓶法进行密度测试。实验采用无水乙醇为测试液体，对萝藦纤维共5个试样的密度进行测试，得出平均值为1.43 g/cm3，萝藦纤维密度低于苎麻纤维1.51 g/cm3[10]，这与其组成成分有关，与麻纤维相比较，萝藦纤维含有较高的半纤维素和木质素成分，所以比重低于麻纤维。

2.4 萝藦纤维红外光谱分析

萝藦、苎麻和萝藦绒纤维的红外光谱见图2。

图2 萝藦、苎麻及种子绒纤维的红外光谱图

从图2看出，萝藦和苎麻纤维在主要波数位置的吸收峰值十分接近，而这些波数处的吸收峰为碳水化合物、纤维素、聚木糖半纤维素和木质素等的特征吸收峰[11]。由此确定萝藦纤维属于纤维素纤维。而图2中萝藦绒纤维的特征吸收峰与前两者也很相似，只是多了1732.55 cm-1和1507.67 cm-1两个吸收峰，说明萝藦绒纤维主要成分也是纤维素，只是纤维表面多了一些蜡质成分，浸水实验也证明萝藦绒纤维不易浸湿，反而是亲油性能较好，具有较强的吸油性[9]。

2.5 萝藦纤维结构扫描电镜分析

对萝藦纤维的纵向面和横截面进行扫描电镜分析，结果见图3。从纵向面照片看出，沿纵向有很多竖纹，横截面照片看也有裂纹，说明纤维还有进一步劈裂细化的可能性，采用碱煮的方法可以对其进一步精练细化，使其具有更低的线密度和较好的可纺纱性能。

图3 萝藦纤维的SEM照片

2.6 纤维可纺性测试与分析

纤维长度测试，称取1 g纤维，用镊子、绒板、直尺，手工测量，不要落下一根纤维，得到纤维平均长度为72.3 mm。

纤维细度测试，采用中段切取称重法。将试样放置在温度(20±2)℃、湿度(65±3%)的恒温恒湿实验室24 h以上，达到吸放湿平衡，用Y171型纤维切断器在手工整理的萝藦纤维束的中部切取定长10 mm的一段，称重、计算得到其线密度[10]为3.37 dtex。

纤维横截面宽度测试，采用CU-2纤维细度分析仪，在100倍下连续测试多根纤维纵向不同位置的宽度，测得900个宽度数据，取平均值，得到横截面宽度均值为65.5 μm。

纤维强伸性能测试，采用YG004A电子单纤维强力仪，测试300根纤维，得到强力均值为17.56 cN， 断裂伸长率均值为3.22%，强度均值为5.21 cN/dtex。苎麻纤维的强度均值为6.73 cN/dtex，断裂伸长率均值为3.77%[10],可见萝藦纤维强度和断裂伸长率都低于苎麻，这与萝藦纤维的纤维素含量测试结果相符合。综合以上测试结果，得到萝藦纤维可纺纱性能指标见表2。

表2 萝藦纤维可纺纱性能指标

3 结语

萝藦纤维属于天然纤维素纤维。由于其纤维素含量比苎麻纤维低，而半纤维素和木质素含量高于苎麻纤维，所以导致其强力、强度低于苎麻纤维，体积密度也低于麻纤维。从扫描电镜照片看出，沿萝藦纤维纵向有很多裂纹，说明采用适当的脱胶方法，可以对萝藦纤维进一步劈裂细化，使其细度和横截面宽度进一步降低，提高可纺性能。

萝藦属于多年草质藤本植物，产地分布广，生长于林边荒地、山脚、河边、路旁灌木丛中，生命力强，种植容易；其全草是一种中药；其种子绒毛具有医用、吸油性能和服用保暖性能；萝藦韧皮纤维经过进一步脱胶细化之后可以作为新型天然纺织纤维原料。鉴于其获取容易，具有多方面的使用价值，所以种植和开发萝藦植物及萝藦纤维具有较好的经济前景。