苧麻纖維具有涼爽、透氣、抗菌等特性,被譽為“天然纖維之王”.[1]近年來,隨著我國棉花缺口的進一步加大和石油等化工資源的日益枯竭,以苧麻纖維為代表的麻類天然纖維日益重要.但是苧麻纖維存在服用刺癢感、上染率低等問題,限制了其發展.苧麻纖維結晶度和取向度高、分子結構緊密,影響染料的滲透,使染料不易上染,造成著色淺、色光萎暗、色牢度差等缺點.為了提高其上染率,先前研究都是以苧麻纖維堿變性為基礎進行的一系列改性I2,會加重印染行業的環境污染.NMMO作為一種綠色環保且可回收的纖維素溶解溶劑,主要應用在溶解纖維素行業上.CelineI5l對NMMO溶解棉和木材纖維素進行研究,結果表明:在90℃,φ(NMMO)<65%時可以使纖維均勻溶脹而不溶解.韓金石等問利用Celine的研究成果,用30%的NMMO溶液處理苧麻織物后進行染色,其染色性能得到提高,證明NMMO對苧麻纖維有改性作用.但苧麻纖維在NMMO溶液中的溶脹程度與反應條件的關系及變化規律還未見報道.作者通過高倍電子生物顯微鏡考察苧麻纖維素在NMMO溶液中的溶脹和溶解現象,并探討了φ~(NMMO)、反應溫度及時間對苧麻纖維溶脹速度和苧麻直徑增大率的影響.
1試驗
1.1材料及儀器
苧麻纖維(精梳麻條,湖南華升集團),N一甲基嗎啉一N一氧化物(NMMO,安徽省沃土化工有限公司1.儀器:Leica,2500高倍電子生物顯微鏡,在其基座上加上熱臺.
1.2苧麻纖維素在NMM0水溶液中的溶脹和溶解
配制NMMO水溶液.將苧麻纖維置于載玻片上,用移液管吸取NMMO溶液(1mE)滴于苧麻纖維上,載玻片四周用硅油密封.將載玻片樣品置于熱臺f可控)上,加熱到設定溫度.同時樣品在高倍電子顯微鏡下通過其攝像系統以固定間隔時間跟蹤拍攝,觀察苧麻纖維素在NMMO溶液中的溶脹和溶解過程.
1-3苧麻纖維直徑增大率的計算
苧麻纖維在NMMO水溶液中的溶脹程度用苧麻纖維直徑增大率間接表示,可根據公式[L=(Df/Di一1)×100%,式中:為原始苧麻精干纖維的直徑;Df是不同條件下苧麻纖維最大溶脹部分的直徑1計算,每次測量在3個部位進行,取其平均值.
2結果和討論
2.1苧麻纖維的溶脹和溶解
在60~90℃下,采用不同含水率的NMMO溶液對苧麻纖維進行溶脹溶解研究.結果表明:含水率對苧麻纖維的溶解和溶脹可分為3種狀態:溶解、溶脹和水溶脹.在60—80℃下,只有溶脹和水溶脹狀態.
在90℃下,當q~(NMMO)≥70%時,苧麻纖維在軸向上被迅速切斷,并很快溶解在NMMO水溶液中(圖1),觀察不到明顯的溶脹現象,這與其他研究結論相一致.[7-8]該現象表明:在此條件下,NMMO溶液對苧麻纖維有很強的溶解能力;在φ(NMMO)=30%一60%時,出現溶脹現象(圖2);當φ(NMMO)~<20%時,溶脹程度同水溶液溶脹效果一樣(水溶脹,圖3),這表明當溶液中φ(NMMO)低時對苧麻纖維的溶脹作用極小.
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