蓮絲纖維的研究與應用

2017-12-15 07:24:19陳鎮鄧繼勇汪澤幸周衡書

紡織科學研究 2017年12期

陳鎮鄧繼勇汪澤幸周衡書

1 湖南工程學院化學化工學院湖南湘潭 411104

2 湖南工程學院紡織服裝學院湖南湘潭 411104

蓮絲纖維的研究與應用

陳鎮1鄧繼勇1汪澤幸2周衡書2

1 湖南工程學院化學化工學院湖南湘潭 411104

2 湖南工程學院紡織服裝學院湖南湘潭 411104

蓮絲纖維是一種新型生物質纖維，具有生態、綠色、環保、健康、時尚等特點。本文介紹了蓮絲纖維的提取方法、形態結構、性能及應用現狀，以期為蓮絲纖維的深入研究和應用提供參考。

蓮絲纖維提取結構性能應用

1 蓮絲纖維的提取方法

蓮絲纖維（又稱蓮纖維、荷纖維）是指存在于蓮稈（蓮葉或蓮蓬到蓮藕之間的柄、稈、莖）內管狀分子（導管或管胞）次生壁部分天然生長延長的纖維。其原材料天然、來源廣泛，是一種新型的生態、綠色、環保、健康、時尚的生物質纖維，紡品性能優異，日漸受到市場的追捧。

蓮絲纖維的加工提取方法目前主要有物理法、化學法、物理化學法、生物法等，其主要過程及工藝特點[1,2]，見表1。

2 蓮絲纖維的形態結構

從圖1、圖2、圖3可以看出[3,4]，未經前處理的蓮絲纖維為淡棕黃或乳黃色平直狀短纖維，見圖1，并以扁平帶狀復絲形式呈縱向螺旋轉曲存在，見圖2，該獨特結構使纖維具有較好的彈性，不易起皺，其單絲纖維的橫截面為不規則的近圓形或橢圓形實心結構，見圖3。但蓮絲纖維的形態結構也易受到品種、生長環境、收割季節、摘取位置、提取方法等的影響，略有差異。

3 蓮絲纖維的基本性能

3.1 主要成分

蓮絲纖維的主要成分及含量[5]，見表2。

從表2可以看出，蓮絲纖維的主要組成與棉、麻纖維相似，均為纖維素，這也決定了蓮絲纖維的基本性質。

3.2 基本性能

（1）物理性能

蓮絲纖維的基本物理性能，見表3。從表3可以看出[6-8]：蓮絲纖維密度較小，質量輕，纖維柔軟、飄逸，有利于織造比較輕薄的織物；蓮絲纖維較細，有利于成紗強力和條干均勻度，可紡高支高密紗；蓮絲纖維的取向度較高，說明蓮纖維大分子鏈沿軸向排列較整齊，但其結晶度并不高，說明其分子結構中無定形區比例較大；蓮絲纖維回潮率高，具有較好的吸、放濕性能，原因是纖維無定形區居多，微晶尺寸小，半纖維素含量高，纖維表面積大等。

（2）力學性能

圖1 蓮絲纖維

圖2 蓮絲纖維縱向SEM圖

圖3 蓮絲纖維橫截面SEM圖

表1 蓮絲纖維的提取方法

表2 蓮絲纖維的化學組成

表3 蓮絲纖維的物理性能

表4 蓮絲纖維的力學性能

表5 蓮絲纖維的熱學性能

蓮絲纖維的力學性能，見表4。

從表4可以看出[9]：蓮絲纖維的初始模量和斷裂強度較大，而斷裂伸長率較小，屬于強伸性纖維，說明蓮纖維在小應力作用下不易變形，剛性較好，這主要是受到蓮絲纖維的形態結構及結晶性能影響。蓮絲纖維大分子排列規整，分子之間的作用力較大，使大分子在拉伸過程中斷裂較困難，斷裂強度高；同時蓮絲纖維的高結晶度，使得破壞大分子結合力后所產生的滑移較小，因而纖維的斷裂伸長較小。蓮絲纖維的靜、動摩擦素數及其差值（△μ）均較大，因而蓮纖維的手感略顯澀糙。

（3）熱學性能

蓮絲纖維的熱學性能，見表5。

從表5可以看出[10]：蓮絲纖維在160℃以下時熱穩定性較好；蓮絲纖維的沸水及干熱空氣收縮率均較小，說明蓮絲纖維在濕熱條件下尺寸較穩定，這得益于其較高的結晶度及致密規整的分子結構；蓮絲纖維的LOI值為17%～19%，低于21%，屬于易燃纖維。蓮絲纖維在接近火焰時不熔不縮，在火焰中迅速燃燒，離開火焰后還能繼續燃燒，殘渣為黑色粉末，有燒紙味。

圖4 纖維素結構式

3.3 化學性質

蓮絲纖維的主要化學成分為纖維素(C6H10O5)n，從纖維素大分子結構來說，見圖4，會具有較高的結晶性能及具有一般醇基的特性。

總體來說，蓮絲纖維的耐堿性較好，但在高溫及高濃度下對纖維的損傷較大；對強酸的穩定較差，但對弱酸的穩定性較好；對氧化劑的穩定性較差，對次氯酸鈉反應敏感，但對雙氧水較穩定；對還原劑的穩定性較好；不溶于一般的有機溶劑如二甲苯、甲酸、間甲酚、冰乙酸等[11]。

蓮絲纖維作為纖維素纖維，染色時可以選用的染料種類很多，如活性染料、直接染料、硫化染料等；同時，其纖維表面豐富的縫隙和網孔及低結晶度和高無定型區特性使染料上染時擴散速度快，上染率高[12]。

4 蓮絲纖維的應用現狀

4.1 紡織服裝

蓮絲纖維可純紡或混紡，其紡品貼身抗皺、吸濕快干、舒適透氣、冰涼清爽、防霉抑菌、抗紫外、護膚塑身、保健美容，且含有多種對人體健康有益的微量元素，是制作外套、襯衫、T恤、運動裝、健身服以及防曬服等夏季服裝及高檔時裝的理想面料，特別適合在熱濕環境下穿著[13]。如意大利、日本等歐美服裝公司，已開始以蓮絲纖維為基礎原料和其他纖維進行混紡，設計、制作高檔西服、夾克、圍巾等，售價極其高昂。

4.2 醫療衛生

蓮絲纖維具有良好的生物相容性，可用于醫療衛生領域，例如醫療手術縫合線、醫用紗布、止血條、止血帶等；同時，蓮絲纖維所含有的17 種氨基酸中，有7 種為人體所必須，對人體具有一定的抗腫瘤、抗輻射和降血脂等保健作用；此外，利用其優良的吸濕透氣排汗性能和防霉殺菌的功能，還可以制作成尿布、衛生巾、餐巾紙等[14]。如用蓮絲纖維制作的醫用紗布，具有對傷口止血快、不沾連、無需拆取、完全自行吸收降解等功能，同時，其獨特的清熱降溫性能特別適合于燙燒傷病人。