高 潔，郭 紅，王 馨，趙 波

[1.齊齊哈爾大學(xué)輕紡學(xué)院，黑龍江齊齊哈爾 161006；2.日華化學(xué)研發(fā)（上海）有限公司，上海 201620]

亞麻纖維是優(yōu)良的紡織原料，其織物不僅吸濕透氣性好，而且挺括自然、穿著涼爽[1-2]，深受消費(fèi)者的追求及喜愛(ài)。亞麻短纖維是原料廠制取長(zhǎng)麻時(shí)的下腳料，也是一種綠色的紡織纖維。短纖維以亞麻根梢部為主，含有大量的麻屑以及果膠、木質(zhì)素等伴生物，因此，亞麻短纖維剛直、粗硬，抱合性及可紡性差，無(wú)法紡制高支紗，導(dǎo)致制成的亞麻面料附加值偏低。為了提高亞麻短纖維的可紡性，必須對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)處理，以除去部分膠質(zhì)等雜質(zhì)[3-4]。過(guò)氧乙酸是一種環(huán)保型助劑，同時(shí)又是一種氧化劑[5-6]。采用過(guò)氧乙酸預(yù)處理亞麻短纖維，具有酸洗和漂白的雙重作用，從而降低其伴生物含量，增加柔軟性和可紡性，以滿(mǎn)足亞麻短纖維的成紗要求和織物的穿著服用性能[7]。過(guò)氧乙酸在預(yù)處理亞麻短纖維時(shí)，受熱分解生成過(guò)氧化氫和醋酸，因此，pH是預(yù)處理工藝中一個(gè)值得研究的重要參數(shù)，對(duì)預(yù)處理后亞麻短纖維的綜合性能有很大影響。預(yù)處理后的亞麻短纖維作為原料可以開(kāi)拓亞麻針織市場(chǎng)，亞麻針織物能夠克服織物容易折皺的不足，充分發(fā)揮亞麻纖維的風(fēng)格和優(yōu)良品質(zhì)。在國(guó)際市場(chǎng)上，消費(fèi)者非常喜歡亞麻針織物；而在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，亞麻針織物還屬于發(fā)展階段，亞麻T(mén)恤衫和提花織物等品種的需求量逐年增多。由于亞麻針織物的工藝流程短，生產(chǎn)靈活，適合小批量、多品種，可以提升亞麻短纖維這一天然原料的附加值。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料及試劑

亞麻短纖維（齊齊哈爾市金亞亞麻紡織有限公司），過(guò)氧乙酸（15%，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司），氫氧化鈉、乙酸（分析純，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 儀器

HH.S 精密恒溫水浴鍋（江蘇金壇市醫(yī)療儀器廠），CT6021A 筆式pH 計(jì)（浙江坤寧進(jìn)出口貿(mào)易有限公司），Y171D 纖維切片器（江蘇常州第二紡織機(jī)械廠），101-2烘箱（上海飛龍儀表有限公司），BS223S電子天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司），YQ-Z-48A 白度顏色測(cè)定儀（杭州輕通博科自動(dòng)化科技有限公司），LLY-06ED電子單纖維強(qiáng)力儀（菜州市電子儀器有限公司）。

1.3 工藝要求

以往預(yù)處理工藝通常采用硫酸，但硫酸是一種強(qiáng)無(wú)機(jī)酸，對(duì)亞麻短纖維的損傷較大，且處理后的纖維較粗硬，手感和白度較差。采用過(guò)氧乙酸預(yù)處理后的亞麻短纖維則較柔軟，且白度好、分裂度高，有利于提高亞麻短纖維的可紡性。纖維伴生物對(duì)亞麻短纖維的紡紗、織造以及染整加工具有較大的影響，但對(duì)亞麻風(fēng)格的保持也起著一定的作用，所以，在保證加工的前提下要盡量減少伴生物的損失，突出其品種的特征；因此，預(yù)處理過(guò)程中要適當(dāng)控制工藝條件。實(shí)驗(yàn)中選擇氫氧化鈉和乙酸進(jìn)行酸堿性即pH調(diào)節(jié)。因?yàn)闅溲趸c堿性強(qiáng)，只需少量就可調(diào)節(jié)到所需的pH，且鈉離子在后續(xù)的水洗中容易去除；而乙酸是過(guò)氧乙酸分解后的產(chǎn)物，用其進(jìn)行pH調(diào)節(jié)誤差較小。

2 結(jié)果與討論

2.1 pH對(duì)失重率及分裂度的影響

用過(guò)氧乙酸預(yù)處理亞麻短纖維時(shí)，pH 是一個(gè)重要參數(shù)。一般認(rèn)為，過(guò)氧乙酸的作用原理是過(guò)氧羥基（·OOH）的活性基團(tuán)與色素的共軛體系發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到消色漂白的目的[8]。此外，有研究表明，過(guò)氧乙酸對(duì)木質(zhì)素有較好的去除作用[9]，而對(duì)于亞麻短纖維來(lái)說(shuō)，木質(zhì)素的適當(dāng)去除對(duì)后續(xù)的加工有利。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：pH 小于3 時(shí)，過(guò)氧乙酸的脫色性較差；而當(dāng)pH增大到堿性時(shí)，會(huì)使過(guò)氧乙酸的分解速率過(guò)快，部分過(guò)氧乙酸未發(fā)生作用便已分解，對(duì)亞麻短纖維的白度提高沒(méi)有意義，影響預(yù)處理效果。由于pH 對(duì)過(guò)氧乙酸的分解速率影響很大，所以在預(yù)處理的過(guò)程中，必須對(duì)過(guò)氧乙酸溶液的pH進(jìn)行控制。過(guò)氧乙酸溶液的pH 處于酸性或接近中性時(shí)，過(guò)氧乙酸的生物降解性好，對(duì)設(shè)備的腐蝕性小，更重要的是可以減少對(duì)亞麻短纖維的損傷，故pH選擇3～7。

由圖1 可以看出，亞麻短纖維的失重率和分裂度隨著pH 的變化趨勢(shì)相似；當(dāng)pH 小于5 時(shí)，失重率和分裂度均隨著pH的增大而升高，且升高速率較快；當(dāng)pH大于5時(shí)，失重率和分裂度下降較緩。當(dāng)pH在3～5 時(shí)，溶液的酸性較強(qiáng)，過(guò)氧乙酸的分解速率較快，與亞麻短纖維的反應(yīng)速率也較快，反應(yīng)比較完全，纖維素大分子的甙鍵水解斷裂，纖維的聚合度降低，水解作用由表及里地進(jìn)行；另外，纖維中的果膠、木質(zhì)素等非纖維素伴生物也被部分分解，使束狀短纖維發(fā)生不同程度的分離，纖維變細(xì)，分裂度提高，纖維的失重率增加。當(dāng)pH 在5～7 時(shí)，亞麻短纖維的失重率和分裂度緩慢下降，原因是先前溶解出的果膠等雜質(zhì)又黏附到短纖維上，將短纖維重新黏結(jié)，導(dǎo)致短纖維的分離程度變小，短纖維較為粗硬。所以，pH=5 時(shí)，分裂度大，可紡性好；此時(shí)的短纖維雜質(zhì)去除相對(duì)較多，失重率大，可滿(mǎn)足短纖維的成紗質(zhì)量要求。

圖1 pH對(duì)失重率及分裂度的影響

2.2 pH對(duì)強(qiáng)力及白度的影響

由圖2可以看出，亞麻短纖維的強(qiáng)力隨著pH的增大呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)；而亞麻短纖維的白度變化與強(qiáng)力不同，當(dāng)pH 小于5 時(shí)，隨著pH 的增大，白度逐漸提高；當(dāng)pH=5 時(shí)，亞麻短纖維的白度達(dá)到最大值，之后隨著pH 的增大而下降，但是下降的速率稍緩慢。這是由于隨著pH 逐漸增大，過(guò)氧乙酸對(duì)亞麻短纖維的損傷加大，導(dǎo)致纖維的強(qiáng)力下降，但由于pH一直處于近中性的范圍，所以纖維還保持了較高的強(qiáng)力。而白度的提高是因?yàn)殡S著pH 的增加，過(guò)氧乙酸中的有效漂白成分過(guò)氧羥基（·OOH）活性基團(tuán)的濃度增大，短纖維中的天然色素被分解消色，使得預(yù)處理后亞麻短纖維的白度明顯提高；但當(dāng)pH超過(guò)5之后，由于過(guò)氧乙酸的分解速率過(guò)快，有效成分過(guò)氧羥基（·OOH）活性基團(tuán)沒(méi)有充分發(fā)揮作用，白度反而降低。所以，pH=5時(shí)，強(qiáng)力適中，白度最大，可達(dá)到預(yù)處理的目的。

圖2 pH對(duì)強(qiáng)力及白度的影響

2.3 pH對(duì)強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率的影響

由圖3 可以看出，預(yù)處理pH 小于5 時(shí)，亞麻短纖維的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率隨著pH 的增大而減小，且減小速率較快；而當(dāng)pH 在5～6 時(shí)，強(qiáng)度下降變緩慢，亞麻短纖維強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的變化相對(duì)穩(wěn)定；當(dāng)pH大于6時(shí)，強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率快速下降。這是由于在過(guò)氧乙酸預(yù)處理的過(guò)程中，隨著pH 的逐漸增大，過(guò)氧乙酸逐漸分解，部分木質(zhì)素被去除且纖維素被降解，使得短纖維強(qiáng)度下降；同時(shí)，隨著亞麻短纖維內(nèi)部果膠、木質(zhì)素去除量的增多，纖維之間黏結(jié)的膠質(zhì)較少，則纖維變松，亞麻短纖維的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率減小。所以，控制pH 為5，既可去除部分伴生物，又可保證強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率達(dá)到指標(biāo)的要求，確保機(jī)械性能的穩(wěn)定性。

圖3 pH對(duì)強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率的影響

綜合分析亞麻短纖維的失重率、分裂度、強(qiáng)力、白度、強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率性能指標(biāo)，過(guò)氧乙酸預(yù)處理亞麻短纖維的最佳pH為5。

3 結(jié)論

采用過(guò)氧乙酸對(duì)亞麻短纖維進(jìn)行預(yù)處理，不產(chǎn)生任何毒副作用，排放物可生物降解。主要工藝參數(shù)pH可控制在5，有利于保護(hù)短纖維的機(jī)械性能，此時(shí)，分裂度 1 015 Nm、白度 65.3%、失重率 12.8%、強(qiáng)力264.12 cN、強(qiáng)度21.19 cN/dtex、伸長(zhǎng)率30.6%，可滿(mǎn)足可紡性及綜合性能指標(biāo)，短纖維的柔軟度和整齊度有較大改善，可紡性能與棉纖維接近，可在轉(zhuǎn)杯紡及環(huán)錠紡設(shè)備上進(jìn)行干紡加工。