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[植物纖維] 木棉纖維的種類(lèi)、形態(tài)結構和主要性能

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樓主
發(fā)表于 2015-8-5 07:22:23 | 只看該作者 |只看大圖 |正序瀏覽 |閱讀模式
一、木棉纖維的種類(lèi)- {# K+ j% q- O/ ~8 p6 C8 R  D1 g' B
木棉(kapok、bembaxcotton)屬被子植物門(mén)、雙子葉植物綱、錦葵目、木棉科植物。木棉科植物約有20屬180種,主要產(chǎn)地在熱帶地區。我國現有7屬9種木棉科植物,異木棉植物是觀(guān)花喬木,不結果實(shí),多作為路邊綠化樹(shù)木。結果實(shí)并產(chǎn)纖維的木棉有6種,目前應用的木棉纖維主要指木棉屬的木棉種、長(cháng)果木棉種和吉貝屬吉貝種三種植物果實(shí)內的纖維。我國的木棉主要生長(cháng)和種植地區為廣東、廣西、福建、云南、海南、臺灣等地,木棉不僅可以觀(guān)賞,還具有清熱利濕、活血消腫等藥用功能。; C  f; H  y4 v
我國的木棉纖維主要是木棉屬木棉種,又稱(chēng)為英雄樹(shù)、攀枝花,是一種落葉大喬木,樹(shù)高20~25m,掌狀復葉,早春開(kāi)紅色或橙紅色花。夏季橢圓形蒴果,成熟后裂為5瓣,露出木棉絮。長(cháng)果木棉種開(kāi)黃色或橙黃色花,蒴果長(cháng)度長(cháng),上下一樣粗。吉貝屬吉貝種是速生落葉喬木,主要產(chǎn)地是印度尼西亞、尼日利亞、美國,樹(shù)高可達30m,葉為指狀復葉,開(kāi)白色花。一株成年期的木棉樹(shù)年產(chǎn)木棉纖維5~8kg,全球木棉纖維年產(chǎn)量約為19.5萬(wàn)噸。下表為我國木棉的主要品種。. v, A, H( z) b  ]+ j1 m
木棉纖維由木棉蒴果殼體內壁細胞發(fā)育、生長(cháng)而成。木棉纖維的初加工不用像棉花那樣必須經(jīng)過(guò)軋棉加工除去棉籽,由于木棉纖維在蒴果殼體內壁的附著(zhù)力小,比較容易分離,只要手工將木棉種子剔出或裝入籮筐中篩動(dòng),木棉種子就可以自行沉底而獲得木棉纖維。: o! t! r, R" [6 k7 w
; a. U' E0 O) d
屬種
  
  
學(xué)名
  
  
纖維
  
  
原產(chǎn)地
  
  
種植地
  
  
木棉屬
  
  
木棉Bombaxmalabaricum
  
  
  
  
中國
  
  
中國亞熱帶
  
  
木棉屬
  
  
長(cháng)果木棉Bomaxinsigis
  
  
  
  
中國
  
  
云南
  
  
異木棉屬
  
  
異木棉Chorisiaspeciosa
  
  
無(wú)
  
  
南美洲
  
  
海南
  
  
吉貝屬
  
  
吉貝CeibaPentandra
  
  
  
  
美洲
  
  
云南、海南、廣東
  
  
瓜栗屬
  
  
瓜栗PachiramacrocarpaWalp
  
  
  
  
中美洲
  
  
云南、海南、廣東
  
  
輕木屬
  
  
輕木OchromalagopusSwartz
  
  
  
  
美洲
  
  
云南、海南、廣東
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 樓主| 發(fā)表于 2015-8-5 07:27:54 | 只看該作者

$ W; i6 P0 ?; C0 ^三、 木棉纖維的主要性能" y- E. t2 D# B' y/ x
1.纖維規格 
! Z3 ^" F. }; q( w/ }- L; C! r- u木棉纖維長(cháng)度較短,為8~34mm。纖維中段直徑范圍是20~45μm,線(xiàn)密度為0.9~1.2dtex。近年發(fā)現木棉果殼內壁西區域纖維長(cháng)度為16~34mm,果殼中心籽區纖維長(cháng)度8~20mm。& r; }  k1 _( B6 f  q: v
2.密度 " ]+ M: B2 w" |. X( T, a( c8 x+ e- {
木棉纖維的中空度高達94% ~95% ,胞壁極薄,未破裂細胞的密度為0.05~0.06g/cm3。木棉纖維集合體浮力好,在水中可承受相當于自身20~36倍的負載重量而不致下沉。木棉集合體在水中浸泡30天,其浮力也僅下降10%。* v" W* y8 C$ A! N! r  l
3.強度與伸長(cháng) 3 s6 _2 |# `0 i
木棉纖維的強力較低,伸長(cháng)能力小。單纖維平均強力為1.4~1.7cN,纖維比強度為0.8~1.3cN/dtex,斷裂伸長(cháng)率為1.5% ~3.0%。
, d% j; Q- Q* i3 K4 S% f4.扭轉剛度 
$ G' @' ^* M+ G5 ^木棉纖維的相對扭轉剛度很高,為71.5×10-4(cN·cm2)/tex2,大于玻璃纖維的扭轉剛度,使紡紗加捻效率降低,因此很難用加工棉或毛的紡紗方法單獨紡紗。
) L' \: D% h" B1 ^5.吸濕性 
  q( c1 C7 @" S) p木棉纖維吸濕性好于棉纖維,則其標準回潮率為10% ~10.73%。
" a" O1 k8 U+ r; \6.光學(xué)性能 
$ y  Z' x- y; H4 H+ q木棉纖維的平均折射率為1.718,略高于棉纖維的平均折射率1.596。
0 e+ H1 X! A+ b. T' o4 n7.耐酸性 ) \" T1 b7 M% m/ |
木棉纖維的耐酸性較好。常溫下稀酸、弱酸對其沒(méi)有影響,木棉纖維溶解于30℃時(shí)75%的硫酸和100℃時(shí)65%的硝酸,部分溶解于100℃時(shí)35%的鹽酸。
( F+ T5 V2 K/ j, e. u5 Q8.耐堿性 & [/ \* p+ p0 j7 g# G- F- ?
木棉纖維耐堿性能良好,常溫下氫氧化鈉溶液對其沒(méi)有影響。) f, o& T4 h! @# e3 V7 R/ `: }6 g$ x" k
9.染色性 
1 G0 c/ R. p  C# r% `! ~  ?木棉可用直接染料染色,但其上染率低,約為63%,而同樣條件下棉的上染率為88%。由于木棉纖維含有大量木質(zhì)素和半纖維素,它們和纖維素互相糾纏和分子間力作用導致了纖維素部分羥基飽和,染料分子不能順利結合。
4 K% W- f9 S" Z9 Q( |1 J+ q10.色澤 ' _7 \2 t. G5 R! L# a0 y
木棉纖維有白、黃和黃棕色三種顏色。5 W" A! D$ `% W# y8 y
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 樓主| 發(fā)表于 2015-8-5 07:25:29 | 只看該作者
% u% [! h$ H3 _" d% a' Z: D
二、 棉纖維的形態(tài)與結構4 D3 u8 O( |# ?5 j6 m- k8 {- x
木棉纖維的縱向呈薄壁圓柱形,表面有微細凸痕,無(wú)轉曲。纖維中段較粗,根端鈍圓,梢端較細,兩端封閉,細胞未破裂時(shí)呈氣囊結構,破裂后纖維呈扁帶狀。纖維截面為圓形或橢圓形,纖維的中空度高,胞壁薄,接近透明,木棉纖維表面有較多的蠟質(zhì),使纖維光滑、不吸水、不易纏結,并具有驅螨蟲(chóng)效果。: ~" E3 |: i# U0 |0 b
木棉纖維具有獨特的薄壁、大中空結構,圖為木棉纖維橫截面及縱向外觀(guān)照片(木棉纖維的橫截面圖,切時(shí)已被壓扁)。
! U( \  ?3 d, f! S' Q2 k
木棉纖維橫截面及縱向外觀(guān)
木棉纖維胞壁具有清晰可見(jiàn)的多層狀結構,基本上可以區分為表皮層、胞壁W1層、胞壁W2層、胞壁W3層,共四個(gè)基本層次,各層胞壁厚度不同,原纖堆砌密度和排列方向亦不同。表皮層最為致密,同時(shí)也最薄,它含有大量蠟質(zhì),且纖維素的原纖排列沒(méi)有規律,厚度為40~70nm,起保護纖維的作用。緊貼表皮層的胞壁W1層結構也較致密,僅次于表皮層,主要為纖維素原纖堆砌層,厚度較表皮層厚,為90~120nm。向內為胞壁W2層,厚度為100~200nm,纖維素原纖平行致密排列。W3層是細胞原生質(zhì)及細胞核干涸物質(zhì)。除纖維素堆砌外,木棉纖維橫截面最小結構單元寬度為3.2~5.0nm,與棉纖維基原纖尺寸相當。采用X射線(xiàn)衍射法測得木棉纖維的結晶度為33%。木棉纖維素的聚合度為10000左右。' `; O! X- u  b0 _0 j
木棉纖維為單細胞,是以纖維素為主的纖維,胞壁含有約64%的纖維素、13%的木質(zhì)素、1.4% ~3.5%的灰分、4.7% ~9.7%的水溶性物質(zhì)和2.3% ~2.5%的木聚糖以及0.8%的蠟質(zhì)和8.6%的水分,細胞壁平均密度為1.33g/cm3。
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