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我国是蚕丝出口大国,桑树资源丰富,种类繁多。陕南地区气候湿润,土质良好,适宜于湖桑等品种的种植。为了保持桑树的养分,满足养蚕的需要,每年都要定期对桑树进行“冬整夏伐”。砍伐下来的枝条主要用途是作为造纸原料,剩余的就当作木柴烧掉,造成了资源的浪费。桑树枝条中分布着束状韧皮纤维,对桑皮进行化学成分分析,发现桑皮中除含有纤维素外,还含有木质素、果胶、半纤维素等非纤维素物质,与麻类纤维化学成分相类似,所以借鉴了麻类纤维的脱胶方法对桑皮进行脱胶制取出桑皮纤维。桑皮纤维的开发与利用符合当今世界纺织原料回归自然的潮流,节约利用了资源,具有一定现实意义。本文对桑皮纤维的结构与性能进行了研究,并尝试对桑皮纤维的可染性进行了探索。
形态结构和超分子微细结构是研究纤维的基础。本课题利用光学显微镜观察了桑皮纤维的外观形态,发现桑皮纤维纵向表面光滑、两端秃钝;应用光学显微镜观察桑皮纤维的横截面,发现其横截面呈不规则椭圆形,内有中腔;应用电子显微镜观察桑皮纤维的纵向微观结构,发现桑皮纤维表面有折叠形裂隙存在;对桑皮纤维进行红外光谱分析,可知桑皮纤维的主要吸收谱带都是纤维素纤维典型的特征谱带;对桑皮纤维进行X射线衍射的结果表明,桑皮纤维的结构晶型为典型的纤维素I结构(即天然纤维素结构),结晶度为62.9%,与苎麻、亚麻纤维接近,取向度为43.7%,低于苎麻和亚麻纤维。
通过对桑皮纤维的外观指标-细度、长度及强伸性能-断裂强度、伸长率、初始模量的测试,发现桑皮纤维单纤维的长度、细度与大麻纤维较接近,需要以工艺纤维的形式进行纺织加工;初始模量低于麻类纤维,强度与黄麻、大麻纤维接近,低于亚麻纤维;断裂伸长率高于亚麻、大麻纤维,延伸性较好。为了更好地了解桑皮纤维的物理机械性能,对其吸湿性能、热学性能、电学性能、密度进行了测试与分析:桑皮纤维的吸湿性能低于麻类纤维;桑皮纤维的热分解温度为331℃,高于亚麻纤维,表明桑皮纤维的热稳定性好于亚麻纤维;桑皮纤维的密度与亚麻接近,轻于苎麻、大麻纤维;质量比电阻与麻类纤维接近。
根据桑皮纤维的结构和特性,本课题研究了活性染料对桑皮纤维的可染性,发现X型活性染料对桑皮纤维的上染速率要高于K型活性染料对桑皮纤维的上染率,桑皮纤维的染色性能与其化学成分、超分子结构、微观结构及物理性能有着必然的联系。本课题对桑皮纤维染色的各项指标与棉纤维、苎麻纤维进行了比较分析,以期为实际染色生产提供理论依据,从而达到最佳染色效果。
论文最后利用灰色聚类分析方法将桑皮纤维与其他几种天然纤维素纤维进行了比较分析。通过综合分析,我们了解到,桑皮纤维作为一种新型天然纤维素纤维原料,虽然存在着一定的不足,但仍是一种具有应用前景的新型纤维材料。本课题对桑皮纤维的研究目的是希望通过基础研究得到有关这种新纤维的性能参数,根据其特点,指导制取工艺的优化,为桑皮纤维在纺织、非织造及其他领域的应用提供技术上的参考,为产品开发提供理论支持。