苎麻低温柔化处理的研究

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我国是世界上苎麻分布最广,产量最多的国家,产量占全世界产量的90%以上。早期发现苎麻多生长于路边、屋后、山沟等处,因此它有“中国草”之称。苎麻具有凉爽、透气、易于吸湿、易于散湿以及抗菌防蛀的优点,其织物风格自然,是一种较好的服用材料。由于苎麻纤维结晶度、大分子的取向度高,纤维外表平直、粗硬、无卷曲,断裂伸长和勾结强度较低,导致了苎麻纤维的可纺性差,其织物易起皱起毛。因为苎麻纤维的分子结构紧密,阻碍染料渗透,且苎麻纤维在水中明显呈负电性,使得苎麻染色后着色浅、色光萎暗、色牢度差。更为重要的是,苎麻纤维较粗、截面积大,决定了它在受外力时不易弯曲,导致穿着时有刺痒感。这些问题在很大程度上影响了苎麻纺织品在市场上的竞争力。因此需要使用改性方法来降低苎麻材料的刺痒感,提高其上染性能。本课题开发了一种碱尿素低温柔化处理苎麻的方法。以苎麻纤维和苎麻织物为研究样本,研究柔软剂种类、柔软剂浓度、处理温度和处理时间等参数对于处理效果的影响,测试柔化处理前后样品的结构和性能,探索碱尿素低温柔化处理各参数对苎麻纤维和苎麻织物柔化处理效果的控制机理,并以已经工业应用的传统改性技术和具有代表性的碱尿素常温改性技术改性后苎麻的柔软化程度,与本课题方法处理后的柔软化程度进行对比,揭示碱尿素低温柔化处理方法在工业生产方面的应用潜力。本论文围绕苎麻的柔化改性进行研究得到以下结论:(1)低温碱尿素溶液柔化处理苎麻纤维,采用傅立叶红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉伸应力、初始模量、回潮率及染色深度K/S值对处理前后苎麻纤维进行表征。结果表明,苎麻纤维柔化处理的最佳条件为:氢氧化钠/尿素/四硼酸钠十水化合物/甘油=7wt%/12wt%/3wt%/5wt%,温度为-10℃,时间为10min。低温柔化处理后,苎麻纤维的表面明显粗糙,拉伸应力较原样降低,但与棉纤维相当,初始模量降低为8.1±3.2GPa,接近粘胶纤维,且延长处理时间对初始模量没有显著性影响。与处理时间相比,处理温度对纤维初始模量的影响更大。纤维结晶度从81.78%降低为50.02%。从FTIR分析结果可知,纤维中结晶区减少,无定形区增多,与XRD结果一致。纤维结构的变化使得回潮率提高,染色性能明显改善。(2)低温溶液(氢氧化钠/尿素/四硼酸钠十水化合物/甘油=7wt%/12wt%/3wt%/5wt%)柔化处理苎麻织物,采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉伸应力、初始模量、弯曲长度、刺痒感及染色深度K/S值对处理前后苎麻织物进行表征。研究表明,苎麻织物经过低温柔化处理后,纱线表面有较多的原纤化纤维,纱线变得更紧实。经不同温度和时间处理后,织物的拉伸应力没有改变,初始模量降低,且温度对织物初始模量影响显著。弯曲长度从2.61cm减小到2.23~2.33cm,表明柔化处理后织物变得柔软。刺痒感评价值由3.13降低到1.50左右,刺痒感较温和,刺痒程度得到明显改善。染色相同时间,处理样的染色深度K/S值较原样明显增强,染色性能得到改善。由于该方法没有发生任何化学反应,不会消耗化学试剂,因此可回收重复使用处理液。在改善苎麻刺痒感的同时,染色性能也得到改善,既环保又具有较高的经济效益,利于工业化大生产。
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