纤维作为纺织纤维中重要的原料之一,因其含有的四氢酚等酚类成分会被用于的制作,曾一度被列入国际控品名单,种植更受到了严格的控制,纤维的发展落入低谷。近年来,随着低毒或无毒的选育种植,作为曾经在中国和全球有过辉煌历史的,再次回到了人们的视线。
在绿环保、循环经济及可持续发展的背景下,纤维的结构性能、加工工艺以及其综合利用等已被广泛研究,奠定了产业技术发展需要的理论基础支撑。虽然对于纤维的研究历年来从未停息,并且在化学组成、形态结构与纤维性能间的关系方面已经得到突破性进展,但是针对纤维单纤维长度短、木质素含量高等特点,如何使得在达到纺纱要求的同时,纤维变得更加细软,以适应当今纺织业高品质产品的需求的,高效环保的精细化处理过程的研究一直是未能解决的技术难题。 蓝牙GPS另外,纺纱过程中因工艺纤维粗短且抱合力较差等缺点,在纺制过程中落麻产生较多且成品纱支数不高,同样限制了纤维在高端纺织产品中的应用。一方面,面临的问题从根本上应归因于其自身性能的不稳定。
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作为天然纤维的一种,纤维来源于大自然,不同的生长环境、收割时间或者取材部位均会使其性能产生较大的差异;作为评价纤维精细化处理结果的重要指标-木质素的含量,目前沿用的是《苎麻化学成分定量分析方法》（GB/T 5889-1986）（下简称:86版标准）中的测量方法,测定结果离散性极大,给工艺纤维质量的评判带来很大障碍。因此,本文首先基于现有的木质素测定方法提出改进,并研究了原料间的差异,为后续的精细化处理原料的选择和结果测定奠定基础;其次,通过不同的精细化处理过程中工艺流程及参数的调整,分别探讨了不同预处理方式、漆酶处理、煮练剂的采用、2,2,6,6-四甲基-氮-氧化物（TEMPO）-漆酶联合处理体系对原麻的脱胶效果,希望在不破坏中纤维素的前提上提高脱胶效率和成品麻的物理机械性能。
另一方面,现阶段基于纺纱的研究多数局限于不同原料的混纺成纱上,而作为一种具有多种特殊功能的天然纤维（例如抗菌防臭、抗紫外线等）,产品应向着高档纺织品方向发展。着眼于高支纱的纺制是现在纱线必须解决的问题,本文结合了如何降低前纺过程中落麻的控制,讨论了后纺各工序,特别是粗纱捻系数的设置对不同纱支的/棉混纺成纱质量的影响。
论文的主要内容及获得的主要结论如下:基于超声波处理对中的木质素可起到松散物理结构的基础理论,采用超声波辅助硫酸法作为木质素的测定方法,通过对超声波的处理时间、浓硫酸浓度、水解时间对木质素的影响,确定了超声波处理15 min,采用72%的浓硫酸水解12 h即可较为准确地测定木质素的含量;随后对同一分别采用超声波辅助硫酸法和86版方法进行木质素的测定并对结果的稳定性进行分析,标准偏差和相对标准偏差分别从4.06%和29.53%下降至0.15%和0.25%,表明经超声波处理后的纤维木质素含量测试结果更加稳定,误差更小。其次,对同一地区的原麻纤维根据收割时间的不同和麻茎上取样部位的不同对纤维的化学成分含量、化学及结晶结构、截面形态和物理机械性能进行测试分析:发现随着生长周期的延长,纤维成熟度的提高,原麻纤维中木质素含量明显增多,尤其是梢部和中部的原麻纤维,木质素增加尤为明显,含量相差最多可达到3.02%;与此同时,水溶物的含量则随着生长周期的增加而呈下降趋势,根部的早麻和晚麻纤维的水容许含量相差为3.93%;其他非纤维物质的差异则较小。
原麻纤维的不均匀性会对于后道精细化处理产生影响,并已通过处理后的纤维的物理性能测试来证实。在使用相同的精细化工艺时,测试结果表明处理后的不同纤维样品的长度和细度差别很大:处理后的纤维,早麻梢部的工艺纤维长度最短且细度最细（42 mm和11.3
6 dtex）,工艺纤维长度最长的为早麻中部纤维（67 mm）,最粗的纤维为处理后的早麻根部纤维（21.55 dtex）。
对于的精细化处理方式,本文分别从预处理方式和煮练剂的选择、漆酶的作用及TEMPO氧化脱胶等几个方面进行讨论。在对于预处理方式及其参数的选择上,先对三种预处理方式:预碱处理、预氧处理和预超声波处理分别进行探索,并分别得到其各自最佳的工艺参数;然后采用每种预处理方式的最优参数进行显著性差异对比,得到脱胶效果显著的是预碱处理方案（氢氧化钠浓度为5 g/L,温度为70℃,浴比为1:25,时间为120 min）,胶质去除率可达到26.3%,且半纤维素成分的去除效果明显优于其他两个方案。
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基于预处理方案的确定,进一步讨论预碱-漆酶两浴法脱胶中漆酶的各项因素（漆酶浓度、时间和浴比）对木质素去除的影响,并在此基础上得到这三个因素和木质素含量的数值回归方程（y=-0.128<sub>1</sub>-0.335<sub>2</sub>-11.893<sub>3</sub>+24.53<sub>3</sub><sup>2</sup>+15.123,其中,y为木质素含量,x<sub>1</sub>为漆酶浓度,x<sub>2</sub>为时间,x<sub>3</sub>为浴比）,用以预测漆酶脱胶精细化处理后的木质素含量,以达到可控
脱胶的目的;后续的验证试验进一步证明了此回归方程的可行性。同时红外光谱和扫描电镜的结果表明:预碱-漆酶体系对于非纤维素物质的去除,特别是木质素的去除有较好的效果,处理后的纤维内木质素的含量为11.06%。
因预碱-漆酶处理得到的纤维中非纤维素物质残留仍然较多,无法满足后续纺纱的要求,所以需要后续碱煮练。碱煮工艺已经被研究人员多次探索,本文主要对碱煮练工序中添加的助剂（螯合剂、还原剂和表面活性剂）进行讨论。
试验发现在实验室条件下,以纤维失重率为主要评价标准,发现焦磷酸钠作为螯合剂以及亚硫酸钠作为还原剂可增强碱煮练的效果;对于表面活性剂的讨论,通过正交试验分析十二烷基硫酸钠（K12）、月桂醇聚氧乙烯醚（AEO-9）、茶籽粉（TSP）、羧甲基纤维素钠（CMC）之间的复配协同效应。从各因子对纤维的木质素残余量的极性、方差性分析以及旋转平方和分析,结合脱胶的失重率得出最佳复配比例工艺为:50.78%K12,7.81%AEO-9,15.63%TSP,25.78%CMC。
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为了减少精细化处理过程中的氢氧化钠的用量,并结合TEMPO氧化体系选择性高的优点,通过对反应程度的控制作为一种精细化手段用于纤维中的非纤维素物质的去除。首先采
用TEMPO-漆酶碱性体系作为预处理方式,后续配合碱煮练来探讨此体系在精细化处理中的可行性并研究次氯酸钠的用量在此中起到的作用,发现TEMPO-漆酶预处理体系可以有效地去除原麻纤维的非纤维素物质,并且当次氯酸钠用量为16%时,去除胶质的效果最明显:残胶率仅为9.12%,木质素含量为4.58%。
木质素及其他非纤维素物质的去除主要由羧基上的C6伯羟基的氧化所形成的。通过化学结构、结晶结构和核磁共振碳谱可以从定性的角度印证这种氧化反应的发生,官能团的变化进一步从定量的角度阐明了TEMPO介导氧化可以去除非纤维素物质的根本原因。
16%次氯酸钠用量下得到的TEMPO-漆酶碱处理体系精细化处理后的纤维的强度为3.24 cN/dtex,断裂伸长为3.49%,在保证了非纤维素物质有效去除的基础上,机械性能也可满足纺纱的要求。虽然TEMPO-漆酶碱处理体系所得到的纤维结果尚可,但因为处理过程要分三步完成,工艺略显繁琐,在此基础上初步探究了TEMPO-漆酶酸处理体系联合碱煮练的两步法工艺。
结果发现,此体系可以在简化精细化流程的同时,进一步降低成品的木质素含量和残胶率,并因此可得到物理机械性能俱佳的工艺纤维。最终工艺纤维长度为53 mm,细度为4.投注系统
68 dtex,强度为6.69cN/dtex。
纤维性能研究的另一重点—混纺纱的可加工性,也在本文中做了一定探讨。主要针对/棉混纺纱在采用棉纺工艺纺纱而造成的损耗较大、成品纱纱支低、品质不高等问题,通过原料的选择、设备的改造及工艺参数的调整以及工艺路线的设定等组合措施,对此进行纺纱工艺的探索研究。
首先通过精干麻品质的对比,确定混纺精干麻原料为TEMPO-漆酶酸处理体系得到的纤维,并通过麻/棉试纺对此选择进行验证。其次,对前纺工序设备的改进和工艺参数调整,设备改进后的一道普梳过精梳方案中纤维的损耗相比原本的棉纺工艺降低了16.7%,制成率也由原来的65%提高至81.7%。
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