[科普中国]-麻纤维

简介基本特征

麻纤维的一些基本特征：

（一）离散型的纤维特征

除苎麻纤维是长纤维外，其他麻纤维都是长度很短的纤维，因此，实践中用半脱胶工艺，将纤维粘并成长度更长的“工艺纤维”（束），然后用它为“单体”来成纱，以期获得低特高级纱。 这是除苎麻外，其他麻纤维的基本工艺。如能成功实施，亚麻可以成为和山羊绒、蚕丝一样高贵的纤维材料。

正是基于此工艺方法，所以在苎麻纺织工艺上有精干绵（全脱胶），在亚麻等纺织工艺上有打成麻（半脱胶）之分。

（二）纤维截面的形态特征

所有韧皮纤维的单纤维都为单细胞，外形细长，两端封闭，有胞腔，其包壁厚度和长度因品种和成熟度不同而有差异，截面多呈椭圆或多角形，径向呈层状结构，取向度和结晶度均高于棉纤维，因而，麻纤维的强度高而伸长小。而叶纤维则是由单细胞生长形成的截面不规则的多孔洞细胞束，不易被分解成单细胞。

（三）高强低伸型的纤维特征

总体上讲，麻纤维是一种高强低伸型纤维，它的断裂强度为5.0~7.0cN/dtex(棉纤维为2.6~4.5，蚕丝为3.0~3.5）。这主要是因为麻纤维主要是韧皮纤维，而韧皮纤维是植物的基本骨架，有较高的结晶度和取向度，而且原纤维又沿纤维径向呈层状结构分布。例如亚麻有90%的结晶度和接近80%的取向度。正因为它有这样高的结晶度和取向度，使麻纤维成为所有纤维中断裂伸长率最低的纤维；除此之外，这一结构特点使麻纤维获得很大的初始模量，比棉纤维高1.5~2.0倍，比蚕丝高3倍，比羊毛纤维高8~10倍，因此麻纤维比较硬，不轻易变形；但同时也使麻纤维成为弹性回复率很差的纤维，即使只有2%的变形，弹性回复率也只有48%，而棉纤维和羊毛纤维在相同样大小的变形时，弹性回复率能达到74%和99%。

结构性能麻纤维是指从各种麻类植物中取得的纤维的总称。麻纤维品种繁多，包括韧皮纤维和叶纤维。韧皮纤维作物主要有苎麻、黄麻、青麻、大麻（汉麻）、亚麻、罗布麻和槿麻等。其中苎麻、亚麻、罗布麻等胞壁不木质化，纤维的粗细长短同棉相近，可作纺织原料，织成各种凉爽的细麻布、夏布，也可与棉、毛、丝或化纤混纺；黄麻、槿麻等韧皮纤维胞壁木质化，纤维短，只适宜纺制绳索和包装用麻袋等。叶纤维比韧皮纤维粗硬，只能制做绳索等。麻类作物还可制取化工、药物和造纸的原料。麻纤维由胶质粘结成片，制取时须除去胶质，使纤维分离，称脱胶。苎麻和亚麻可分离成单纤维。黄麻纤维短，只能分离成适当大小的纤维束进行纺纱，这种纤维束称工艺纤维。在纺织用的麻纤维中，胶质和其他纤维素伴生物较多，精练后，麻纤维的纤维素含量仍比棉纤维低 。苎麻纤维的纤维素含量和棉接近 ( 在95%以上 )，亚麻纤维素含量比苎麻稍低，黄麻和叶纤维等纤维素含量只有70%左右或更少。苎麻和亚麻纤维胞壁中纤维素大分子的取向度比棉纤维大 ， 结晶度也好，因而麻纤维的强度比棉纤维高，可达 6.5克/旦；伸长率小，只有棉纤维的一半，约 3.5%，比棉纤维脆。苎麻和亚麻纤维表面平滑 ，较易吸附水分 ，水分向大气中散发的速度较快；纤维较为挺直，不易变形。埃及人利用亚麻纤维已有8000年历史，墓穴中的埃及木乃伊的裹尸布长达900多米。中国早在公元前4000年前的新石器时代已采用苎麻作纺织原料。浙江吴兴钱山漾出土文物中发现的苎麻织物残片是公元前2700年前的遗物。1

化学成分所有麻纤维均为纤维素纤维，基本化学成分是纤维素，其他还有果胶质、半纤维素、木质素、脂肪蜡质等非纤维物质（统称为“胶质”），它们均与纤维素伴生在一起。要取出可用的纤维，首先要将其和这些胶质分离（称为脱胶）。各种麻纤维的化学成分中纤维素含量均在75%左右，和蚕丝纤维中纤维含量的比例相仿。

纤维素纤维素是麻纤维主要的化学成分，大分子的化学结构式和棉纤维相同，用粘度法测得苎麻纤维的聚合度约为2000～2500。

纤维素成分的存在为麻纤维提供了三项重要的化学性能，它对获得具有可纺性能的麻纤维十分重要：

1.纤维素的酸性水解性能 纤维素的酸性水解是指在适当的氢离子浓度、温度和时间下，纤维素大分子中的1，4－β苷键会发生断裂，从而导致纤维素的聚合度降低，使纤维素的性质发生不同程度的改变。如水解后纤维素的聚合度下降、强力降低，在碱液中溶解增加，吸湿能力改变。因此在脱胶过程中，应遵循水解规律采取恰当的处理工艺参数。

2.纤维素的碱性降解及碱纤维素生成 纤维素大分子在碱性条件下所发生的分子链断裂过程，称之为碱性降解。碱性降解包含碱性水解和剥皮反应。碱性水解的程度与用碱量、温度、时间等有关，特别是温度，当温度超过150度时，产生碱性水解作用，在温度较低时，碱性水解反应甚微。碱性水解会使纤维素的部分苷键断裂、聚合度下降。剥皮反应是一种聚糖末端的降解反应，当温度在150度以下时，纤维素在碱性介质中就会发生剥皮反应。

纤维素与浓碱作用时则生成碱纤维素。生成碱纤维素的条件与碱的种类、温度、浓度等因素有关。苎麻纤维的碱变性即是利用生成碱纤维素的机理，来达到纤维改性的目的。

3.纤维素的氧化 纤维素与人人氧化剂作用时，其大个子中的羟基很容易被氧化剂氧化，形成氧化纤维素。在大多数情况下，随着羟基的被氧化，纤维素的聚合度也同时下降，这现象称为氧化降解。纤维素的氧化作用与氧化剂类别、用量、氧化温度及时间有很大关系，改变这些条件，会生成化学结构与性质不同的氧化纤维素。

半纤维素半纤维素不像纤维素那样是由一种单糖组成的均一聚糖，而是一群低分子量聚糖类化合物。半纤维素多糖包括葡萄甘露聚糖、木聚糖和阿拉伯聚糖、半乳甘露聚糖等。其中葡萄甘露聚糖半纤维素对碱的对抗性最大，在脱胶过程中最难除去。

半纤维素在麻的胶质中含量最高，是麻脱胶的主攻对象。由于半纤维素相对分子质量较纤维素小，因此对酸、碱、氧化剂的作用比纤维素更不稳定，大多数半纤维素能溶解在热碱液中。

果胶物质果胶物质是部分甲氧基化或完全四氧基化的聚半乳糖醛酸（果胶酸），果胶质的性质取决于甲氧基含量的多少及聚合度的高低。果胶质中未被酯化的羧基会与多价金属离子结合成盐，变成网状结构、降低溶解度，果胶物质对酸、碱和氧化剂作用的稳定性要较纤维素低。

木质素木质素是一种具有芳香族特性的结构单体为苯丙烷型的三维结构高分子化合物。木质素与半纤维素之间的主要联结是苯甲醚键、缩醛键等。半纤维素——木质素的键，在100度、1%的NAON溶液中是稳定的，这增加了脱胶时去除这两者的难度。木质素对无机酸作用稳定性极高，所以分析木质素含量的方法之一就是测定在72%硫酸溶液中不被水解的残渣重量。但是木质素易氧化，氯化木质素易溶于碱液中。

脂肪蜡质与灰分前者指用有机溶剂从原麻中抽提的物质，称为脂肪蜡质；后者是植物细胞壁中包含的少量矿物质，主要是钾、钙、镁等无机盐和它们的氧化物。2

科学分类麻纤维虽然种类很多，便因为同属一种物质，所以在性能、品质和风格上有许多共性。

苎麻纤维苎麻纤维是由一个细胞组成的单纤维，其长度是植物纤维中最长的，横截面呈腰圆状，有中腔，两端封闭呈尖状，整根纤维呈扁管状，无捻曲，表面光滑略有小结节。

苎麻属多年生宿根草本植物，我国生长的基本上都是白叶苎麻，剥取茎皮取出的韧皮称为原麻或生苎麻。脱去生苎麻上的胶质，即得到可进入纺织加工的纺织纤维，习惯上称之为精干麻，即纺织用麻纤维。

宿根苎麻一年一般可收3次，第1次生长期约90天，称为“头麻”，第2次生长期约50天，称为“二麻”，第3次生长期约为70天，称为“三麻”，南方个别地区有一年可收5次以上。

苎麻茎的横断面分为表皮层、厚角细胞层、叶绿细胞层、韧皮纤维层、形成层、木质部和髓部等。

亚麻纤维与胡麻纤维亚麻与胡麻属同一品种。纺织用亚麻采取细株密植的方法，在植物半成熟时即收割，要求茎秆细长、少叉株甚至无叉株，这样获得的纤维不仅细，而且木质素含量低，纤维质量好。胡麻实际上就是油用亚麻或油纤两用亚麻的品种，所以，它的纤维品质比常规亚麻稍差。

纺织用亚麻均为一年生草本植物，又称长茎麻，茎高达60~120cm，亚麻在世界上种植范围较广，俄罗斯、比利时和我国东北、西北都是世界上的主要产区，适于在高纬度较寒冷地区生长。

亚麻纤维成束地分布在茎的韧皮部分，在麻的茎向有20～40个纤维束呈完整的环状分布，一个细胞就是一根纤维，一束纤维中有30~50根单纤维。在麻茎的不同部位，单纤维和束纤维的构造不同，根部单纤维横截面呈圆形或扁圆形，细胞壁薄，层次多，髓大而空心；麻茎中部的单纤维大多呈多角形，细胞壁厚，纤维束紧密，其纤维的品质在麻茎中是最好的；茎梢的纤维由结构松散的束组成，细胞较细。

大麻纤维与罗布麻纤维大麻和罗布麻的应用范围仅次于苎麻、亚麻，由于这两种纤维在性能、风格上颇有特点，发展前景好。

1、大麻纤维 大麻有早熟、晚熟两个品种，早熟的纤维品质好，晚熟的纤维粗硬。大多数大麻均为雌雄异珠，雄株大麻的纤维好、出麻多。从收割的大麻上剥取韧皮比较困难，需先脱去少量果胶方能使韧皮与麻骨分离，生产上称这一过程为沤麻（在苎麻制取上也有应用），实际上这是一种半脱胶工艺。近年来由于生物脱胶技术的发展和相关绢、麻工艺的交叉引入，大麻纤维的用量逐渐增加，它有亚麻相似的“无刺痒”风格，现已逐渐为消费者所接受。

大麻纤维的长度和亚麻相仿，也必须制成工艺纤维（含胶的纤维束）纺纱。大麻纤维本是洁白而有光泽的，但由于沤麻方法不同，色泽差异很大，有淡灰带淡黄色的，有淡棕色的，更有经硫酸熏白的。大麻单纤维的横截面呈中空多角形，表面有少量结节和纵纹，无扭曲、无捻转。

2、罗布麻纤维 经全脱胶的罗布麻纤维洁白、光泽较好，脱胶难度与大麻相仿。罗布麻纤维长度略低于棉，其他性能均比棉差，用传统纺麻的方法处理它并不理想，纤维的性能风格十分符合服用要求，但尚未形成合理的产品开发路线。

剑麻纤维与蕉麻纤维剑麻又称西色尔麻，属龙舌兰科，原产于中美洲。世界上剑麻的主要生产国有巴西和坦桑尼亚，我国的剑麻主要产自南方省份。剑麻是多年生草本植物，一般两年后当叶片长至80~100cm、有80~100片叶片时开始收割。开割太早，纤维率低，强度差；开割太迟，因叶脚干枯影响质量。

蕉麻又称马尼拉麻，属芭蕉属，主要产地是菲律宾和厄瓜多尔，我国的台湾和海南也有较长的栽培历史。蕉麻是多年生草本植物的叶鞘纤维，纤维的细胞表面光滑，直径较均匀，纵向呈圆形，横截面呈不规则的卵形或多边形。

黄麻纤维与洋麻纤维黄麻属椴树科黄麻属，是一年生草本植物，主要产区在长江流域和华南地区。洋麻属锦葵科木槿属，是一年生草本植物，在热带地区也可为多年生植物。

黄麻的单纤维是一个单细胞，生长在麻韧皮部内，由初生分生组织和次生分生组织分生的原始细胞经过伸长和加厚形成，黄麻从出苗到纤维成熟大约要经过100~140天。黄麻的横截面是许多呈锐角且不规则的多角形纤维细胞集合在一起的纤维束，束纤维截面中含有5~30根单纤维，单纤维之间由较狭窄的中间层分开，中腔呈圆形或卵形。

洋麻纤维生长在麻茎韧皮部内，纤维细胞的发育可分为细胞伸长期、胞壁增厚期和细胞成熟期，洋麻纤维细胞从分化到成熟大约要28~35天。洋麻单纤维横截面形状呈多角形或圆形，细胞大小不一。3