香蕉粘胶纤维的结构和性能研究

第31卷第1期

2011年2月林 产 化 学 与 工 业ChemistryandIndustryofForestProductsVo.l31No.1

Feb.2011

香蕉粘胶纤维的结构和性能研究

何俊燕,张劲,李勤奋,连文伟,黄涛1,2*2122

(1.中国热带农业科学院环境与植物保护研究所,海南儋州571737;

2.中国热带农业科学院农业机械研究所,广东湛江524091)

摘 要: 采用感官评定、SEM、FT-IR、铜氨溶液法、TG、DTG和DSC等分析方法对香蕉粘胶纤维

的结构和性能进行表征,并与香蕉原纤维进行比较。结果表明:香蕉粘胶纤维洁白发亮,柔软细HEJun-yan 腻,有一定卷曲,表面光滑,纵向平行排列,有沟槽,截面呈不规则锯齿形;香蕉粘胶纤维具有纤维素的特征基团,1734.

79、1425.75和1511.23cm-1处吸收峰几乎消失,聚合度为325,在空气中起始热分解温度与香蕉原纤维相近,总放热量约高出975.5J/g,在氮气中起始热分解温度比香蕉原纤维约低28e,总吸热量约高出36.42J/g。香蕉粘胶纤维属于棉型粘胶短纤维,湿强度为0.95cN/dtex,干强度为2.26cN/dtex,纯度较高,热稳定性较好,是一种良好的纺织材料。关键词: 香蕉;粘胶纤维;结构;性能

中图分类号:TQ351;TS121 文献标识码:A 文章编号:0253-2417(2011)01-0109-06

StructureandPropertiesofBananaViscoseFiber

HEJun-yan,ZHANGJin,LIQin-fen,LIANWen-wei,HUANGTao1,22122

(1.EnvironmentandPlantProtectionInstitute,ChineseAcademyofTropicalAgriculturalSciences,Danzhou571737,China;

2.AgriculturalMachineryInstitute,ChineseAcademyofTropicalAgriculturalSciences,Zhanjiang524091,China)

Abstract:Thestructureandpropertiesofbananaviscosefiberwerecharacterizedbysensoryevaluation,SEM,FT-IR,copper-ammoniasolutionmethod,TG,DTGandDSCanalysesincomparisonwithoriginalbananafiber.Theresultsshowedthatbananaviscosefiberwasclean,bright,soft,crimpandsilky.Itarrangedverticallyinparalle.lSomegroovesinthesurfaceandirregularzigzagsincrosssectionwereobserved.Thecharacteristicgroupsofcellulosewithabsorptionbandsat1734.79,1425.75and1511.23cm-1almostdisappeared.Thepolymerizationdegreeofbananaviscosefiberwas325.Theinitialdecompositiontemper-atureofbananaviscosefiberinairwassimilartobananafiberandtotalheat-releasewasabout975.5J/ghigherthanthelater.Theinitialdecompositiontemperatureofbananaviscosefiberinnitrogenwas28elowerthanoriginalbananafiberandtotalheat-absorptionwas36.42J/ghigherthanbananafiber.Bananaviscosefiberbelongstocotton-typeviscosestaplefiber.Thewetanddrybreakingtenacitiesofbananaviscosefiberwere0.95and2.26cN/dtexrespectively.Thepurityandthermalstabilitywerehigh.Itisagoodkindoftextilemateria.l

Keywords:banana;viscosefiber;structure;property

香蕉(Musaparadisiaca)属芭蕉科芭蕉属单子叶草本植物,又指其果实,是/南国四大果品0之一,世界上有130多个国家和地区种植香蕉,中美洲种植最多、亚洲次之。我国的香蕉种植主要分布在广东、广西、福建、台湾、云南和海南,贵州、四川、重庆也有少量栽培

2008年我国香蕉收获面积为31.11万公顷[3][1-2]。据联合国粮农组织(FAO)统计,,经初步计算可知:理论茎纤维含量超过15万吨。香蕉茎纤维属韧皮类纤维,主要成分为纤维素,此外含有半纤维素、木质素、果胶、蜡质和灰分等。香蕉茎纤维性能与一般麻类纤维相似,吸湿放湿快、光泽好、质量小、回潮率大,但强度高、伸长小、纤维粗硬、初始模量高,是一种有待开发的新型纺织原料

*[4]。我国加入WTO后,纺织工业发展迅速,进一步加剧了纺织收稿日期:2010-07-29基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(2009hzs1J031)作者简介:何俊燕(1983-),女,山西清徐人,研究实习员,硕士,主要从事热带纤维材料研究工作通讯作者:张劲

,研究员,博士生导师,主要从事热带农业废弃物综合利用及农业机械化工程研究;E-mai:lZj1204@http://www.77cn.com.cn。

110林 产 化 学 与 工 业第31卷面料的紧张局面,开辟新的纺织原料,以满足市场需求,势在必行。粘胶短纤维属天然纤维素再生纤维,不仅具有棉的特性,还具有蚕丝的部分优点,是棉花和蚕丝的最好代用品,在纺织行业已得到广泛应用。然而采用香蕉茎纤维制备粘胶纤维后结构及性能方面的研究鲜见报道。作者以香蕉茎纤维为原料制备香蕉粘胶纤维,采用感官评价、扫描电镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、微商热重分析(DTG)和差示扫描量热分析(DSC)等方法,探讨香蕉粘胶纤维的结构和性能关系,旨在为香蕉茎纤维的开发利用提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验原料

香蕉原纤维取自广东湛江地区,由中国热带农业科学院农业机械研究所自主研制的QP-1800型香蕉茎秆切割破片机和GZ-390型香蕉茎秆刮麻机提取得到香蕉茎纤维;香蕉粘胶纤维由中国热带农业科学院农业机械研究所试制。

1.2 纤维结构表征

1.2.1 形态结构观察 将样品夹持于纤维切片器中,切片后均匀平铺于样品台上,经真空溅射镀金后,采用S-4800型扫描电子显微镜(日本日立公司)观察纤维表面和截面的微观形态,同时进行感官评价。

1.2.2 红外光谱分析 取约1mg样品与预干燥的约200mgKBr在玛瑙研钵中混合均匀,充分研磨后进行压片,取出锭片,装入固体样品测试架中,采用SpectrumGX-1型傅里叶转换红外光谱仪(美国PE公司)进行红外光谱测定,测定范围400~4000cm。

1.3 性能测试

1.3.1 聚合度测试 采用铜氨溶液法对香蕉粘胶纤维和香蕉原纤维分别进行测定,采用乌氏粘度计测得相对黏度值,然后换算为纤维聚合度。

1.3.2 TG、DTG和DSC测试 将样品剪碎成粉末状,放入样品池中平衡后采用STA449C/4/G型同步综合热分析仪(德国NETZSCH公司)进行TG、DTG和DSC图谱测定。测试条件:温度范围为25~700e,升温速率10e/min,分别采用氮气和普通空气作为环境气氛,气流速度50mL/min。

1.3.3 质量测试 取样及试样制备按GB/T14334-2006执行;断裂强度、断裂伸长率、断裂强力变异系数按GB/T14337-2008测定;线密度及偏差率按GB/T14335-2008测定;长度及偏差率、超长率、倍长纤维按GB/T14336测定;残硫量按FZ/T50014-2008测定;疵点、油污黄纤维按GB/T14339-2008测定;白度按FZ/T50013-2008测定。然后依据GB/T14463-2008对香蕉粘胶纤维进行评定。-12 结果与讨论

2.1 形态结构

香蕉粘胶纤维和香蕉原纤维的微观表面及截面形貌分别如图1和图2

所示。

图1 香蕉粘胶纤维(a)及原纤维(b)表面

Fig.1 Surfacemorphologiesofbananaviscosefiber(a)andbananafiber(b)

第1期何俊燕,等:香蕉粘胶纤维的结构和性能研究

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图2 香蕉粘胶纤维(a)及原纤维(b)截面形态

Fig.2 Crosssectionmorphologiesofbananaviscosefiber(a)andbananafiber(b)

由图1(a)可知:香蕉粘胶纤维呈纵向有序平行排列,有沟槽,单纤维彼此间粘连,表面杂质较少、平滑,光泽度较好;香蕉粘胶纤维截面呈不规则锯齿形状,如图2(a)。由图1(b)可知:香蕉原纤维在胶质基体中呈纵向平行排列的柱体,有沟槽,纤维表面包裹杂质较多,而且相对比较粗糙,凹凸不平,横向有节枝;香蕉原纤维截面呈不规则锯齿形状,中空结构,中腔四周有许多微孔,如图2(b)所示。表面沟槽和中空 …… 此处隐藏：9410字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……