蓮絲纖維的研究與應用

陳鎮(zhèn) 鄧繼勇 汪澤幸 周衡書

1 湖南工程學院化學化工學院 湖南湘潭 411104

2 湖南工程學院紡織服裝學院 湖南湘潭 411104

蓮絲纖維的研究與應用

陳鎮(zhèn)1鄧繼勇1汪澤幸2周衡書2

1 湖南工程學院化學化工學院 湖南湘潭 411104

2 湖南工程學院紡織服裝學院 湖南湘潭 411104

蓮絲纖維是一種新型生物質(zhì)纖維，具有生態(tài)、綠色、環(huán)保、健康、時尚等特點。本文介紹了蓮絲纖維的提取方法、形態(tài)結(jié)構(gòu)、性能及應用現(xiàn)狀，以期為蓮絲纖維的深入研究和應用提供參考。

蓮絲纖維 提取 結(jié)構(gòu) 性能 應用

1 蓮絲纖維的提取方法

蓮絲纖維（又稱蓮纖維、荷纖維）是指存在于蓮稈（蓮葉或蓮蓬到蓮藕之間的柄、稈、莖）內(nèi)管狀分子（導管或管胞）次生壁部分天然生長延長的纖維。其原材料天然、來源廣泛，是一種新型的生態(tài)、綠色、環(huán)保、健康、時尚的生物質(zhì)纖維，紡品性能優(yōu)異，日漸受到市場的追捧。

蓮絲纖維的加工提取方法目前主要有物理法、化學法、物理化學法、生物法等，其主要過程及工藝特點[1,2]，見表1。

2 蓮絲纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)

從圖1、圖2、圖3可以看出[3,4]，未經(jīng)前處理的蓮絲纖維為淡棕黃或乳黃色平直狀短纖維，見圖1，并以扁平帶狀復絲形式呈縱向螺旋轉(zhuǎn)曲存在，見圖2，該獨特結(jié)構(gòu)使纖維具有較好的彈性，不易起皺，其單絲纖維的橫截面為不規(guī)則的近圓形或橢圓形實心結(jié)構(gòu)，見圖3。 但蓮絲纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)也易受到品種、生長環(huán)境、收割季節(jié)、摘取位置、提取方法等的影響，略有差異。

3 蓮絲纖維的基本性能

3.1 主要成分

蓮絲纖維的主要成分及含量[5]，見表2。

從表2可以看出，蓮絲纖維的主要組成與棉、麻纖維相似，均為纖維素，這也決定了蓮絲纖維的基本性質(zhì)。

3.2 基本性能

（1）物理性能

蓮絲纖維的基本物理性能，見表3。從表3可以看出[6-8]：蓮絲纖維密度較小，質(zhì)量輕，纖維柔軟、飄逸，有利于織造比較輕薄的織物；蓮絲纖維較細，有利于成紗強力和條干均勻度，可紡高支高密紗；蓮絲纖維的取向度較高，說明蓮纖維大分子鏈沿軸向排列較整齊，但其結(jié)晶度并不高，說明其分子結(jié)構(gòu)中無定形區(qū)比例較大；蓮絲纖維回潮率高，具有較好的吸、放濕性能，原因是纖維無定形區(qū)居多，微晶尺寸小，半纖維素含量高，纖維表面積大等。

（2）力學性能

圖1 蓮絲纖維

圖2 蓮絲纖維縱向SEM圖

圖3 蓮絲纖維橫截面SEM圖

表1 蓮絲纖維的提取方法

表2 蓮絲纖維的化學組成

表3 蓮絲纖維的物理性能

表4 蓮絲纖維的力學性能

表5 蓮絲纖維的熱學性能

蓮絲纖維的力學性能，見表4。

從表4可以看出[9]：蓮絲纖維的初始模量和斷裂強度較大，而斷裂伸長率較小，屬于強伸性纖維，說明蓮纖維在小應力作用下不易變形，剛性較好，這主要是受到蓮絲纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)及結(jié)晶性能影響。蓮絲纖維大分子排列規(guī)整，分子之間的作用力較大，使大分子在拉伸過程中斷裂較困難，斷裂強度高；同時蓮絲纖維的高結(jié)晶度，使得破壞大分子結(jié)合力后所產(chǎn)生的滑移較小，因而纖維的斷裂伸長較小。蓮絲纖維的靜、動摩擦素數(shù)及其差值（△μ）均較大，因而蓮纖維的手感略顯澀糙。

（3）熱學性能

蓮絲纖維的熱學性能，見表5。

從表5可以看出[10]：蓮絲纖維在160℃以下時熱穩(wěn)定性較好；蓮絲纖維的沸水及干熱空氣收縮率均較小，說明蓮絲纖維在濕熱條件下尺寸較穩(wěn)定，這得益于其較高的結(jié)晶度及致密規(guī)整的分子結(jié)構(gòu)；蓮絲纖維的LOI值為17%～19%，低于21%，屬于易燃纖維。蓮絲纖維在接近火焰時不熔不縮，在火焰中迅速燃燒，離開火焰后還能繼續(xù)燃燒，殘渣為黑色粉末，有燒紙味。

圖4 纖維素結(jié)構(gòu)式

3.3 化學性質(zhì)

蓮絲纖維的主要化學成分為纖維素(C6H10O5)n，從纖維素大分子結(jié)構(gòu)來說，見圖4，會具有較高的結(jié)晶性能及具有一般醇基的特性。

總體來說，蓮絲纖維的耐堿性較好，但在高溫及高濃度下對纖維的損傷較大；對強酸的穩(wěn)定較差，但對弱酸的穩(wěn)定性較好；對氧化劑的穩(wěn)定性較差，對次氯酸鈉反應敏感，但對雙氧水較穩(wěn)定；對還原劑的穩(wěn)定性較好；不溶于一般的有機溶劑如二甲苯、甲酸、間甲酚、冰乙酸等[11]。

蓮絲纖維作為纖維素纖維，染色時可以選用的染料種類很多，如活性染料、直接染料、硫化染料等；同時，其纖維表面豐富的縫隙和網(wǎng)孔及低結(jié)晶度和高無定型區(qū)特性使染料上染時擴散速度快，上染率高[12]。

4 蓮絲纖維的應用現(xiàn)狀

4.1 紡織服裝

蓮絲纖維可純紡或混紡，其紡品貼身抗皺、吸濕快干、舒適透氣、冰涼清爽、防霉抑菌、抗紫外、護膚塑身、保健美容，且含有多種對人體健康有益的微量元素，是制作外套、襯衫、T恤、運動裝、健身服以及防曬服等夏季服裝及高檔時裝的理想面料，特別適合在熱濕環(huán)境下穿著[13]。如意大利、日本等歐美服裝公司，已開始以蓮絲纖維為基礎原料和其他纖維進行混紡，設計、制作高檔西服、夾克、圍巾等，售價極其高昂。

4.2 醫(yī)療衛(wèi)生

蓮絲纖維具有良好的生物相容性，可用于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，例如醫(yī)療手術(shù)縫合線、醫(yī)用紗布、止血條、止血帶等；同時，蓮絲纖維所含有的17 種氨基酸中，有7 種為人體所必須，對人體具有一定的抗腫瘤、抗輻射和降血脂等保健作用；此外，利用其優(yōu)良的吸濕透氣排汗性能和防霉殺菌的功能，還可以制作成尿布、衛(wèi)生巾、餐巾紙等[14]。如用蓮絲纖維制作的醫(yī)用紗布，具有對傷口止血快、不沾連、無需拆取、完全自行吸收降解等功能，同時，其獨特的清熱降溫性能特別適合于燙燒傷病人。

4.3 其他

除了在紡織服裝及醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域之外，蓮絲纖維還可用于窗簾、地毯、椅墊、球網(wǎng)、手袋、工藝品等細分領(lǐng)域。如在蓮資源豐富的菲律賓，拉斯皮尼亞斯睡蓮織造中心（LPWLWC）向Malabon城市管理機構(gòu)捐贈睡蓮纖維提取機器，用于輔助工匠們從事睡蓮相關(guān)手工藝品的生產(chǎn)和加工。

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