漢麻纖維特點及其脫膠進展

馬菁霞　孟超然　傅佳佳　沈根

摘要： 漢麻纖維是天然纖維的一種，其織物具有清涼透氣、抗紫外線、消除靜電、天然抑菌及吸音消波等優(yōu)良性能，被廣泛用于醫(yī)療、軍事及民用紡織領域。文章分析了漢麻纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)和化學成分，總結(jié)了化學脫膠、生物脫膠、物理脫膠及聯(lián)合脫膠方法制備漢麻纖維的優(yōu)缺點，并提出采用新型氧化脫膠、有機溶劑脫膠與聯(lián)合脫膠法可以在保證纖維質(zhì)量的同時減輕環(huán)境污染。研究認為，漢麻脫膠技術(shù)應當在低能耗、高效率及綠色環(huán)保的方向上開展深入研究;以物理脫膠為輔，結(jié)合生物酶處理，并減少化學試劑的用量。

關(guān)鍵詞： 漢麻;纖維;脫膠方法;聯(lián)合脫膠;綠色脫膠

中圖分類號： TS123; TS124.2 文獻標志碼： ?A

文章編號： 10017003（2023）080073－09

引用頁碼： 081109 DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2023.08.009

大麻是大麻科大麻屬一年生雙子葉草本植物，通常被區(qū)分為“毒品大麻”和“工業(yè)大麻”。工業(yè)大麻的四氫大麻酚（THC）含量低于0.3%，主要用于紡織領域［1］。大麻纖維最早在中亞種植，是人類最早應用在紡織領域的天然纖維之一，如今可產(chǎn)于世界各地，主要集中在中國、法國、俄羅斯、美國和加拿大等國家。中國種植麻的歷史悠久，同時產(chǎn)量位居世界前列［2］。由于大麻纖維中含有四氫大麻酚（THC），這種成分會麻痹神經(jīng)，使人產(chǎn)生幻覺，因此大麻最早是一種醫(yī)用麻醉劑。20世紀初，由于大麻纖維較硬挺、抗皺性差且難以紡紗，同時被大量加工為毒品和興奮劑，許多西方國家明令禁止種植大麻，對大麻的研究應用也隨之停止。直到20世紀末，英國培育出了THC含量低于0.3%的大麻品種，即工業(yè)大麻，也被稱為漢麻、線麻、寒麻、火麻等，各個國家才逐步放開對工業(yè)大麻種植的管制［3］，人們又開始重新挖掘漢麻纖維作為一種生態(tài)紡織原料所具有的優(yōu)異性能。漢麻織物具有一般麻類織物的通性，如挺括滑爽、吸濕放濕性好、防霉抗菌、透氣性好［4］;同時漢麻纖維還具有顯著的獨特性能，比如其良好的抗菌性可以用作醫(yī)用紡織品，獨特的消音吸波、耐高溫及高效阻隔紫外線的特點使其廣泛作為軍事用品的原料［5］。

然而，由于存在半纖維素、木質(zhì)素、果膠和水溶物等膠雜質(zhì)，漢麻纖維彼此之間具有很強的黏合性［6］。因此在紡紗之前，需要對漢麻進行充分脫膠以去除黏性成分，從而獲得可分離的單纖維［7］。本文主要就漢麻不同脫膠方法的原理、優(yōu)缺點及技術(shù)的發(fā)展進行總結(jié)，提出漢麻脫膠今后的發(fā)展方向應當是多種方法聯(lián)合使用，減少化學試劑的用量，充分發(fā)揮物理方法的輔助作用，結(jié)合生物酶法進行處理。

1 漢麻纖維的特點

1.1 漢麻纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)

漢麻稈莖部的橫截面如圖1所示［8］。圖2為漢麻纖維韌皮的微觀結(jié)構(gòu)，主要包括細胞空腔和細胞壁，細胞壁由細胞膜、初生胞壁和次生胞壁組成，而次生胞壁又可以劃分為三層，依次為S1、S2、S3。另從圖3可以看出，漢麻單纖維呈管狀，縱向平直，表面粗糙有節(jié)，沿纖維方向有不同程度的裂痕;纖維橫截面大多呈不規(guī)則的橢圓形或多邊形，內(nèi)有狹長的中腔結(jié)構(gòu)，這些中腔與縱向分布在纖維上的裂痕相連［9］。

1.2 漢麻纖維化學組成

漢麻纖維屬于天然韌皮纖維，其化學組成較為復雜，但主要由纖維素構(gòu)成。還包括一些半纖維素、木質(zhì)素、果膠、蠟質(zhì)等非纖維素成分，這些非纖維素成分會影響漢麻纖維的可紡性，需要通過脫膠來去除［10］。國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的現(xiàn)行標準GB/T 18146.1—2000《大麻纖維第1部分：大麻精麻》中規(guī)定：用于紡織的漢麻精麻殘膠率至少要達到12%，斷裂強度大于4 cN/dtex。

纖維素是構(gòu)成漢麻纖維細胞壁的主體，大量半纖維素包裹在纖維素周圍，兩者共同構(gòu)成植物細胞壁的骨架。在漢麻的生長過程中，纖維素的表面會逐漸被部分果膠和木質(zhì)素所覆蓋，從而將單纖維黏結(jié)在一起，形成具有一定可紡性的束纖維。纖維素的含量直接決定纖維質(zhì)量的好壞：含量多纖維細軟，含量少纖維粗硬［11］。

如表1所示，將黑河、六安及東營的漢麻纖維化學成分進行對比，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地的漢麻化學成分含量差異較大［12］。此外，由漢麻纖維與其他麻類纖維的化學成分比較可以得出，漢麻纖維的纖維素含量較低，且木質(zhì)素含量高，木質(zhì)素極大地影響著漢麻紡織品的手感和白度。若脫膠后麻纖維的木質(zhì)素含量過高，則纖維剛硬，影響后道的紡紗、染色工序［13］。

1.3 漢麻纖維功能特性

從表2可以看出，漢麻纖維線密度和棉纖維相當，是常見纖維中較細的一類，且端部呈鈍角形，因而漢麻纖維經(jīng)棉型化處理后面料手感極為柔軟，無須特殊處理就可避免其他麻類產(chǎn)品刺癢感和粗糙感［14］。且漢麻纖維屬于纖維素纖維，含有大量的親水基團，加上本身存在的細長中腔，縱向分布著許多孔洞和縫隙，使得漢麻織物有良好的吸濕排汗性能［15］。

漢麻纖維具有天然的抑菌抗菌功效。一方面，漢麻纖維結(jié)構(gòu)中空，可以吸附較多氧氣，破壞了厭氧菌的生存環(huán)境。另一方面，漢麻中含有各類活性酚成分、無機鹽和有機酸，這些成分對毛蘚菌、青霉、曲霉等細菌有顯著的滅殺作用，如圖4所示［16］。

如表3所示，漢麻纖維具有卓越的防紫外線性能。漢麻的木質(zhì)素含量較高，而木質(zhì)素對紫外線的吸收能力極強。此外，漢麻纖維的截面復雜，呈不規(guī)則的多邊形、橢圓形，空腔形狀和外截面不一致，可以較好地消散光波［17］。

漢麻纖維的抗靜電性能優(yōu)異。干燥的漢麻是電的不良導體，抗電擊穿能力比棉纖維高1/3左右［18］。且漢麻纖維的吸濕性極好，含水量高，能有效避免靜電聚集，不會因機械加工或衣著擺動摩擦引起塵埃吸附、起毛起球或者放電。在同樣的測試條件下，純漢麻織物的靜電壓高出麻棉混合布約兩倍，并高于滌麻混紡布［19］。

漢麻纖維具有優(yōu)異的化學吸附性能。這與其單纖維結(jié)構(gòu)形態(tài)有關(guān)，漢麻纖維的多孔結(jié)構(gòu)使其比表面積增大，吸附性能大幅提高。通過與棉纖維對甲醛、苯和總揮發(fā)性有機化合物（TVOC）吸附性實驗對比，如圖5所示［20］。結(jié)果表明，在相同條件下漢麻纖維的吸附能力遠比棉纖維強。

2 漢麻纖維脫膠方法

2.1 化學法脫膠

漢麻的化學脫膠是在苧麻化學脫膠方法的基礎上發(fā)展來的，也是常見脫膠方法中效果比較好的，因此被廣泛應用在漢麻脫膠的工業(yè)生產(chǎn)中。傳統(tǒng)的堿脫膠是利用漢麻原麻中的纖維素和膠質(zhì)（果膠、脂蠟質(zhì)、水溶物等）對堿的穩(wěn)定性不同，在高溫高壓下除去原麻中的膠質(zhì)部分，保留纖維素，以獲得較高質(zhì)量的漢麻纖維［21］。氧化脫膠法是利用氧化劑將漢麻纖維中的非纖維素部分氧化分解為小分子物質(zhì)，溶解在脫膠液中，從而提高漢麻的纖維素含量［22］。

常用的工藝方法有：一煮法、二煮法、二煮一煉法、二煮一漂法、二煮一漂一煉法［23］。但是這些傳統(tǒng)的化學脫膠工藝耗水量大、流程繁瑣且對環(huán)境的污染較大，同時漢麻纖維中的木質(zhì)素含量較高，難以去除。因此，近年來研究者們對脫膠方法不斷改進，提出了一些新型的化學脫膠工藝。

針對化學脫膠廢水中有害成分難以回收處理的問題，喻葉［24］用電化學法制備一種具有持久化學活性的電解水溶液，將漢麻纖維在室溫下浸泡30 min，浴比50︰1。脫膠后漢麻纖維殘膠率為12%，木質(zhì)素含量僅為0.65%，白度可達54.55，顯著提高了漢麻纖維的可紡性。脫膠后的廢水進行電解再生處理后可繼續(xù)用于漢麻纖維的脫膠。Sun等［25］采用電解與芬頓體系相結(jié)合的電芬頓（EF）系統(tǒng)對漢麻纖維進行脫膠。結(jié)果表明，相比堿氧脫膠法，EF脫膠漢麻的纖維素含量由75.5%增至84.57%，斷裂強力和伸長率分別提高了22.81 cN和1.24%。EF為高效、環(huán)保地提取優(yōu)質(zhì)漢麻纖維提供了一種新思路。

改善漢麻脫膠效果，加快脫膠速度同樣也是研究者改進的方向。楊紅穗等［26］研究了預氧、預尿氧處理及預尿氧處理分別與一煮法和二煮法結(jié)合的漢麻脫膠工藝，發(fā)現(xiàn)預尿氧處理與一煮法結(jié)合的脫膠方法高效快捷，去除膠質(zhì)和木質(zhì)素的效果顯著。管云玲［27］采用堿氧一浴法對漢麻纖維進行脫膠處理，即將常規(guī)的堿煮和漂白工序合并為一步，不但縮短了脫膠時間和工藝流程，而且脫膠效果明顯。Wang等［21］在微波加熱的條件下使用氧化石墨烯（GO）作為加熱漢麻纖維的介質(zhì)，采用堿氧一浴法對其進行脫膠，脫膠效果相比水作為介質(zhì)更加明顯，殘膠率從7.43%降至7.16%，斷裂強度提升了1.36 cN/dtex。李端鑫等［28］在堿氧一浴脫膠的基礎上加入了一道工序，即向H2O2中加入四乙酰乙二胺（TAED），漢麻纖維的殘膠率降至8.81%，斷裂強力為8.98 cN，且脫膠過程高效快捷。但這種方法浴比過高，耗水量大，產(chǎn)物難以控制，有一定的危險性。

此外，一些高效、環(huán)保的有機溶劑也在漢麻脫膠領域有巨大的潛力。如低共熔溶劑（DES），即一種新型的可回收與生物降解的綠色試劑，具有與離子液體相似的理化性質(zhì)，但其制備相較于離子液體更加簡單、快速、成本低廉，且毒性更低［29］。Ahmed等［30］利用微波能（MWE）和DES對漢麻纖維進行脫膠，脫膠后纖維素含量增加到98.63%，與堿處理的漢麻纖維（98.87%）相當;紫外線防護系數(shù)可達118.11，滿足耐紫外線紡織纖維的要求。Qin等［31］用乙二醇在180 ℃下對漢麻脫膠90 min，纖維素含量可達90.23%，斷裂強度為6.25 cN/dtex，符合國家標準和進一步紡紗工藝的要求;此外，對脫膠廢液連續(xù)三次真空蒸餾的平均溶劑回收率和再利用率分別為93.84%和81.91%，減少了資源浪費。

近年來，漢麻纖維的化學脫膠方法取得了突破性的進展，主要包括新型氧化脫膠、有機溶劑脫膠及利用物理方法增強化學脫膠效果。研究者們簡化了漢麻纖維的脫膠工藝流程，一定程度上改善了漢麻的化學脫膠效果，減輕了脫膠廢水對環(huán)境的污染。但這些新型化學脫膠方法還不夠完善，存在著成本高、能耗大、脫膠工藝參數(shù)難以控制，以及產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，距離大規(guī)模投入生產(chǎn)還有很長的路要走。

2.2 生物法脫膠

生物法脫膠是利用生物酶或細菌特定地去除纖維中的某種物質(zhì)，保留纖維素等有效物質(zhì)來進行脫膠［32］。傳統(tǒng)的生物脫膠分為水浸和雨露脫膠法［33］，主要是在纖維上培養(yǎng)特定的細菌，這些細菌利用纖維上的膠質(zhì)繁殖，之后產(chǎn)生大量的酶又可以作用于纖維內(nèi)部，實現(xiàn)脫膠的目的。相比于水浸法，雨露脫膠對環(huán)境的污染小，操作簡單，漢麻的出麻率較高;但纖維質(zhì)量差，受環(huán)境影響大［34］。針對這種情況，楊慶麗等［35］分離出了一株可以用于漢麻雨露脫膠的真菌，將脫膠時間縮短了大約23%，并將出麻率及漢麻纖維強度分別提高了1.73%和17.01%。

現(xiàn)代生物脫膠技術(shù)主要是利用微生物產(chǎn)生的酶對麻纖維進行脫膠，需要在培養(yǎng)基中將脫膠細菌培養(yǎng)到衰老后期，得到粗酶液［36］。酶法麻脫膠是利用酶制劑（果膠酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶等）作用于麻莖韌皮中纖維外包裹的果膠、半纖維素、木質(zhì)素等組成的膠質(zhì)復合體，通過酶解作用將高分子膠質(zhì)分解成低相對分子質(zhì)量組分，將麻纖維（束）提?。?7］。Liu等［38］首次將TEMPO氧化與漆酶相結(jié)合用于漢麻纖維的脫膠，纖維素含量達到89.69%，脫膠效果明顯;漢麻纖維的線密度可達6.64 dtex，斷裂強度3.41 cN/dtex，達到了紡織標準。王齊瑋等［39］從“云麻1號”漢麻籽中篩選出了7株芽孢桿菌，發(fā)現(xiàn)在酸性條件下HS032菌株的果膠酶活性達到了21.78 U/mL，脫膠效果最好。徐鵬等［40］從漚麻液中分離出一株可以生產(chǎn)大量堿性果膠酶的X-6細菌，產(chǎn)出的果膠酶活力達到586 U/mL，殘膠率降低了21.7%，脫膠效果良好。

單一的酶制劑只能作用于特定的物質(zhì)，脫膠效果差，脫膠時間長，且難以應對復雜的生產(chǎn)環(huán)境［41］。因此，研究者們開始嘗試對酶進行復配，形成酶的復合脫膠體系以增強脫膠效果、適應生產(chǎn)環(huán)境。Xiang等［42］在pH值為5、溫度為50 ℃的環(huán)境下，利用漆酶TEMPO和半纖維素酶對不同批次的漢麻進行脫膠處理，脫膠后纖維殘膠率為15%～27%，同時提高了麻纖維的吸濕性和保水性。焦偉航等［43］首先用低濃度的堿預處理，之后將果膠酶、木聚糖酶和漆酶復配后用于漢麻纖維的脫膠。脫膠后漢麻纖維的失重率和殘膠率分別為10.98%和4.82%，對脫膠效果影響最大的是木聚糖酶。李端鑫等［44］使用漆酶、木聚糖酶、半纖維素酶處理漢麻，在50 ℃處理50 min后獲得分離情況較好的漢麻纖維，且抗菌性有所提高。

生物酶法脫膠工藝簡單易操作、能耗低、綠色環(huán)保，對纖維的作用溫和，不會造成過度損傷。但在實際生產(chǎn)中，能產(chǎn)特定酶的菌株種類較少、酶活力和酶產(chǎn)量較低，生產(chǎn)成本高昂;脫膠過程難以控制，脫膠效果不理想，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，在工業(yè)生產(chǎn)中需要與其他脫膠方法相結(jié)合才能達到質(zhì)量要求。

2.3 物理法脫膠

物理脫膠是利用機械力將纖維上的部分膠質(zhì)分離去除，主要包括機械法、超聲波法、蒸汽爆破法和低溫等離子體法等［45］。這類方法操作簡單、不污染環(huán)境，但脫膠效果較差，因此在實際生產(chǎn)中僅作為一種輔助脫膠手段。

高強度的超聲波在一定溫度的水中傳播時會產(chǎn)生能量的激發(fā)和突變，即“空化效應”，浸在溫水中的漢麻受到巨大的沖擊和破壞，從而去除了附著在纖維表面的各類膠雜質(zhì)［46］。蔣國華［47］將超聲波應用在漢麻纖維的預處理中，發(fā)現(xiàn)使用不同的頻率處理漢麻，產(chǎn)生的脫膠效果不同，功率為200 W時，使用28 kHz的頻率為佳。

蒸汽爆破法是在高溫高壓狀態(tài)下，瞬間釋放液態(tài)水和氣態(tài)水的壓力，作用于纖維表面，從而實現(xiàn)纖維成分的分離和結(jié)構(gòu)變化［48］。殷祥剛等［49］發(fā)現(xiàn)用水適當浸泡后的漢麻再進行“閃爆”處理，殘膠率僅為6.62%，染色性能也得到顯著改善。張華等［50］用閃爆法處理漢麻纖維后發(fā)現(xiàn)，相比于其他膠雜質(zhì)，果膠的含量明顯下降;雖然漢麻纖維的可紡性有所提高，但纖維受到損傷。

機械脫膠法是利用漢麻特殊的復合材料結(jié)構(gòu)，在縱、橫向拉伸和反復碾壓的作用下去除膠質(zhì)。這種方法綠色環(huán)保、無廢氣廢水、操作簡單、成本低［51］。朱士鳳［52］、郭肖青［53］分析了漢麻原麻受到碾壓時膠質(zhì)的破碎機理，建立了縱向拉伸作用下的力學模型，得出旋輥方式的脫膠效果最好，可去除30%的膠質(zhì)。Liu等［54］首先將漢麻纖維束在低溫處理后變得松散，形成一些微孔或裂化;之后再用機械處理將纖維束分離。結(jié)果表明，纖維素的含量從66.25%提高到78.93%，但漢麻纖維的力學性能受到損傷。

此外，近年來有研究者將等離子體氧化和超臨界CO2法應用于漢麻纖維的脫膠。王迎等［55］利用等離子體處理漢麻纖維，處理后漢麻纖維素含量提升為73.08%。張娟［56］用超臨界CO2替代水溶液對漢麻進行脫膠處理，纖維的可紡性有所提升。

2.4 聯(lián)合脫膠法

前文所述的三種脫膠手段都有其優(yōu)點，但也存在著各自的問題：廣泛采用的化學脫膠法會造成嚴重的環(huán)境污染;生物脫膠法反應過程難以控制，產(chǎn)品品質(zhì)差異大，脫膠不徹底;物理脫膠法只能去除少部分膠雜質(zhì)。因此，依據(jù)每種脫膠方法的特點，將不同的脫膠工藝相互結(jié)合，往往可以獲得更好的脫膠效果。

Zheng等［57］首先將漢麻纖維進行超聲波預處理，之后研究了草酸銨酶聯(lián)合處理的脫膠技術(shù)：草酸銨浸泡后，漢麻纖維使用三種不同的酶繼續(xù)處理;并從脫膠液中提取果膠。結(jié)果表明，漢麻纖維中的木質(zhì)素和果膠被有效去除，抑菌效果理想，果膠提取率可達10.46%。Liu等［58］研究了在TEMPO-漆酶脫膠體系中使用不同質(zhì)量分數(shù)的NaClO去除漢麻纖維中的非纖維素物質(zhì)，并分析了其對漢麻纖維結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)當NaClO的質(zhì)量分數(shù)為16%時纖維素含量增加到89.5%，脫膠效果最好，且不損傷纖維本身。李成紅［59］研究了一種微生物化學聯(lián)合脫膠工藝：芽孢桿菌處理漢麻后，再用堿氧一浴法脫膠，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過此工藝處理的漢麻纖維失重率可達24.56%，木質(zhì)素含量僅為2.84%，可紡性好。

蔡俠等［60］分析了微生物處理聯(lián)合蒸汽爆破法脫膠技術(shù)，研究表明當蒸汽爆破的壓力為2.5 MPa、保壓時間120 s時纖維素含量為77.01%，去除膠質(zhì)效果較好;纖維分裂度和強力分別為689 m/g和80 N，纖維質(zhì)量高。Tian等［61］將微波輔助加熱脫膠成功地應用于漢麻纖維的提取。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的水浴加熱法相比，微波輻射的非熱效應可以加快漢麻纖維的脫膠過程，提高脫膠效率，改善漢麻纖維的表面組成和結(jié)構(gòu)。張城云等［62］利用UV冷凍驟熱脫膠工藝對漢麻纖維進行預處理，使得后續(xù)堿煮一次就可以達到脫膠的要求：纖維殘膠率僅為2.95%，木質(zhì)素含量降低到0.75%。

可見，漢麻纖維的質(zhì)量不僅取決于原麻的品質(zhì)，還與其采用的脫膠工藝密不可分。將漢麻纖維分別采用化學、生物、生物化學法脫膠，反應溫度分別為130、30、60 ℃，三種方法的浴比均為10︰1，時間均為1 h，結(jié)果如圖6所示［63］。由圖6可知，生化方法可以替代化學方法，產(chǎn)生相似的脫膠效果，兩者都優(yōu)于生物方法。生化法處理的纖維線密度為4.66 dtex，長度為35.6 mm，斷裂強度為64.5 cN/dtex，均優(yōu)于化學法。生物法處理的纖維長度最長，為40.7 mm，但斷裂強度最差，僅為46.2 cN/dtex。綜上，生物脫膠法是一種效率更高、消耗和污染更低、應用范圍更廣的綠色脫膠方法。但生化法的脫膠效果更好，纖維的可紡性高。

3 結(jié) 論

紡織用的漢麻纖維主要來自于漢麻的韌皮部，其化學組成主要包括纖維素、木質(zhì)素、果膠和半纖維素等。生產(chǎn)中需要通過脫膠工序去除漢麻中的非纖維素成分，使?jié)h麻纖維具有良好的可紡性能。

1） 中國目前的漢麻紡織行業(yè)仍以傳統(tǒng)的化學脫膠為主，這種方法雖然簡單易行，但仍以使用酸、堿為主，能耗高、耗水量大、污染嚴重。研究者利用新型化學脫膠技術(shù)針對以上問題作出了改進，包括使用新型氧化劑、可回收的有機溶劑及物理方法輔助化學脫膠等，但仍存在工藝參數(shù)難以控制、成本高等問題，脫膠技術(shù)有待進一步完善。

2） 環(huán)境更友好的微生物與酶法脫膠將是今后研究的重點，但由于酶作用的單一性及膠質(zhì)成分的復雜性，脫膠后的漢麻纖維仍含有較多雜質(zhì)，因此利用多種酶形成酶的復配體系是目前的主要研究方向。生物脫膠的主要問題是產(chǎn)品質(zhì)量難以控制，且培養(yǎng)酶的成本較高，難以直接應用于實際的工業(yè)生產(chǎn)中。

3） 物理法的脫膠效果有限，且容易使纖維受到損傷，必須結(jié)合其他脫膠方法才能使?jié)h麻纖維達到可紡標準。結(jié)合近年來的研究成果，之后的生產(chǎn)中將會聯(lián)合多種脫膠手段，將物理脫膠法用作前期的預處理，輔以酶或微生物進一步脫膠，減少環(huán)境污染;在前兩者的基礎上，再適當使用化學法徹底去除膠質(zhì)，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

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Hemp fiber features and degumming progress

ZHANG Chi， WANG Xiangrong

MA Jingxia， MENG Chaoran， FU Jiajia， SHEN Gen

（College of Textile Science and Engineering， Jiangnan University， Wuxi 214122， China）

Abstract： Hemp is usually divided into “drug hemp” and “industrial hemp”. Industrial hemp contains less than 0.3% tetrahydrocannabinol （THC） and is mainly used in the textile sector. Hemp is a kind of natural bast fiber， whose fineness is similar to that of cotton fibers. It is a kind of fine fiber among common fibers. Hemp fabrics have a slender middle cavity inside， and many holes and gaps are distributed longitudinately， making hemp fabrics soft and comfortable to wear. Hemp fibers consist of cellulose and other non-cellulose colloids such as hemicellulose， lignin， pectin and wax， which must be removed by degumming to meet textile standards. Compared with other hemp， lignin content in hemp fibers is higher， and lignin has higher stability to acid， alkali， hydrogen peroxide and other oxidants， which increases the difficulty of degumming hemp.

The existing degumming techniques mainly include biological， physical and chemical methods. The biological degumming process is simple and easy to operate， and environmental friendly， with low energy consumption; the effect on fibers is mild and does not cause excessive damage. But in the actual production， the strains that can produce specific enzymes are few， the enzyme activity and enzyme yield are low， and the production cost is high; the degumming process is difficult to control， degumming effect is not ideal， and the product quality is unstable， so in industrial production， it is necessary to be combined with other degumming methods to meet the quality requirements. Physical degumming is the use of mechanical force to separate and remove part of the gum on the fiber， including the mechanical method， the ultrasonic method， the steam explosion method and the low temperature plasma method. This kind of method is simple to operate and does not pollute the environment， but the degumming effect is poor， so it is often used as an auxiliary degumming means in actual production. A breakthrough has been made in the research on the chemical degumming method of hemp fibers. Researchers have simplified the degumming process of hemp fibers， improved the chemical degumming effect of hemp fibers to a certain extent， and reduced the pollution of degumming wastewater to the environment. But these new chemical degumming methods are not perfect， there are such problems as high cost， high energy consumption， difficult-to-control degumming process parameters and unstable product quality， so there is still a long way to go before their being put into practical industrial production on a large scale. On this basis， the paper summarizes three basic methods of degumming hemp： biological degumming mainly includes the traditional degumming by water and rain， and the modern biological degumming technology by extracting crude enzyme liquid and compounding enzyme. In addition to the mechanical method， ultrasonic method and steam blasting method， such physical degumming methods as the plasma oxidation and supercritical CO2 method used in recent years are also mentioned. Chemical degumming is mainly summarized in three aspects： new oxidation degumming， organic solvent degumming and using physical methods to enhance the effect of chemical degumming. Moreover， the green degumming process with low energy consumption and high efficiency is reviewed.

By combining with the research results in recent years， it is found that the three degumming means have their own advantages， but they also have their own problems. Therefore， according to the characteristics of each degumming method， the combination of different degumming technology can often get better degumming effect. In future production， a variety of degumming means will be combined， and the physical degumming method will be used as pre-treatment in the early stage， and supplemented by enzyme or microbial further degumming to reduce environmental pollution. On the basis of the first two， the chemical method is appropriately used to completely remove gum in order to improve the product quality.

Key words： hemp; fiber; degumming methods; combination degumming; green degumming

收稿日期： 20221004;

修回日期： 20230620

基金項目： 國家自然科學基金面上項目（31470509）;江蘇省青年科學基金項目（BK20190609）;中央高校基本科研業(yè)務費專項資金資助項目（JUSRP122006）;江南大學大學生創(chuàng)新訓練計劃項目（2022049Z）;紡織行業(yè)天然染料重點實驗室開放基金資助項目（SDHY2122）

作者簡介： 馬菁霞（1999），女，碩士研究生，研究方向為麻纖維的化學脫膠。通信作者：傅佳佳，教授，kathyfjj@126.com。