全 文 ：　　文章编号:1009-444X(2007)01-0078-05
收稿日期:2006-12-28
作者简介:刘晓霞(1962-),女,湖北恩施人 ,副教授 ,在读博士生 ,研究方向为新型纺织材料和技术.
棕叶纤维强度和染色性能探讨
刘晓霞 , 徐慧卿
(上海工程技术大学 服装学院 , 上海 201620)
摘要:采用环保型 2D-X树脂增强试剂对棕叶纤维改性 ,以增加湿强 。结果表明处理后的棕叶纤
维的湿态强度明显提高。为此 ,选用活性染料汽巴克隆蓝 FN -R对棕叶纤维染色性能作一探讨 。
关键词:棕叶纤维;湿态强度;活性染料;上染率
中图分类号:TS 102.22.2　　文献标志码:A
Study on Strength and Dying Ability of Palm Leaf Fiber
LIU Xiaoxia , XU Huiqing
(Fashion College , Shanghai University of Engineering Science , Shanghai 201620 , China)
Abstract:The 2D-X chemical reagent resin-reinforced was used to modify the palm fibers.The result showed that the
dry and wet streng th of the palm fibers t reated were increased obviously.The reactive dye(CIBACRON Blue FN-R)
was used to dye the palm fibers and the dyeing obility was investigated preliminarily.
Key words:palm fiber;wet st reng th;react ive dyes;dyeing rate
1　叶纤维的开发现状
近年来 ,相继从植物中开发了香蕉叶纤维 、菠
萝叶纤维和构树叶纤维等新型叶纤维。这些叶纤
维的单纤维长度都较短 ,必须采用半脱胶(沤麻等)
的方式保留一部分胶质 ,将单纤维粘连成具有一定
长度的束纤维(即工艺纤维)来纺纱。香蕉纤维粗
短 ,其可纺性较其他麻类纤维差 ,但易于染色 ,适于
纺中低档纱[ 1] 。菠萝叶纤维较柔软 ,强度大而伸
长小 ,其可纺性能和成纱质量可能介于亚麻与黄麻
之间[ 2] 。构树叶纤维光泽柔和 ,颜色洁白 ,手感柔
软滑糯 ,有丝质外观 ,且吸湿性很好 ,该纤维制成的
织物将会有较好的穿着舒适性 ,其物理性能均表明
该纤维具有较好的可纺性[ 3] 。
目前已初步研究了棕叶纤维的理化性能 。棕
叶纤维的柔软度相当好 ,为 216.8捻/ 20 cm ,比一
般的麻类纤维和其他的叶纤维高出很多。棕叶纤
维的单纤维长度短 ,为 2 ～ 5 mm ,不能直接用于纺
纱。束纤维的平均长度为 12.63 cm ,与剑麻和构
树纤维的平均长度都比较接近 。棕叶纤维的强度
高 ,明显大于菠萝叶纤维 ,稍大于剑麻纤维;断裂伸
长率较大 ,约是剑麻纤维和菠萝叶纤维的 4 ～ 6倍;
初始模量与菠萝叶纤维接近[ 4] 。
通过显微镜可以观察到 ,棕叶束纤维是由许多
长短不一的单纤维通过果胶质粘连在一起组成的 。
棕叶束纤维表面光滑 ,有竖纹且纹路清晰。从棕叶
纤维纵横形态来看 ,单纤维界面不清晰 、结构松散 、
第 21卷第 1期
2007年 3月
上　海　工　程　技　术　大　学　学　报
JOU RNAL OF SHANGHAI UNIVERSITY OF ENGINEERING SCIENCE
Vol.21 No.1
Mar.2007
纤维呈层状 、单纤维之间有许多缝隙和孔洞 ,表现
出湿强比干强明显低[ 5] 。
对棕叶纤维已有的研究表明 ,棕叶纤维具有良
好的物理机械性能 ,具有进一步研究开发的价值 。
本文探讨提高棕叶纤维湿强方法及其染色性能 ,为
开发利用这一天然纤维资源提供参考。
2　提高棕叶纤维湿强
采用上海工程技术大学化工学院研制的 2D-
X树脂增强试剂处理棕叶纤维。
2.1　试验方案
按不同树脂用量安排 4 个方案 ,配制浸轧液 ,
浴比 1∶100 ,纤维 0.5 g ,如表 1所示。
测试原纤维干态和湿态强度 、处理后纤维干态
和湿态强度。
表 1　浸轧液配方
Tab.1　The formulas for impregnating solutions
配方 1# 2# 3# 4#
2D-X树脂/ g 4 5 6 7
MgCl2·6H2O/ g 1 1 1 1
JFC渗透剂/g 0.2 0.2 0.2 0.2
蒸馏水/ml X 1 X 2 X 3 X 4
浸轧液共计/ml 50 50 50 50
2.2　原纤维强度
从表 2和表 3可见:原纤维的纤维细度和断裂
强力的变异系数较大 ,尤其是断裂强力的变异系数
超过了 50%,而断裂强度的变异系数却大幅度下
降。这是因为叶纤维部位不同 ,其细度相差较大 ,
梢部细 ,根部粗 。纤维强力与线密度成正比。
棕叶纤维的细度变异系数较大 ,说明其离散性
很大 ,主要原因可能是棕树叶纤维为束纤维 ,各部
位的纤维的含胶量不同 ,脱胶程度有一定差异 ,使
脱胶后束纤维所包含的单纤根数有较大的差异 ,所
以纤维的细度差异很大 。
表 2　原纤维湿态物理指标
Tab.2　Physical performance of wet original fibers
测试值 线密度/ tex
断裂强力
/ cN
断裂强度
/ cN·tex -1
断裂伸
长/mm
断裂伸长
率/ %
平均值 4.094 5 40.003 9 9.112 5 0.39 3.94
最大值 7.47 101.741 4 13.62 0.66 6.60
最小值 2.29 12.503 4 5.46 0.22 2.20
变异系数/ % 35.56 58.63 23.57 25.67 25.67
表 3　原纤维干态物理指标
Tab.3　Physical performance of dried original fibers
测试值 纤维细度/ tex
断裂强力
/ cN
断裂强度
/ cN·tex -1
断裂伸
长/mm
断裂伸长
率/ %
平均值 4.702 5 61.165 12.347 5 0.60 5.96
最大值 8.74 149.803 6 17.14 0.87 8.70
最小值 2.46 19.975 2 8.12 0.32 3.20
变异系数/ % 34.52 53.54 17.91 25.37 25.37
　　表 2与表 3还表明 ,原纤维的湿态平均断裂强
度(9.112 5 cN·tex-1)明显低于干态平均断裂强
度(12.347 5 cN·tex -1), 只有干态断裂强度的
73.8%。原纤维的湿态断裂强度的变异系数
(23.57%)比干态断裂强度变异系数(17.91%)大 ,
说明原纤维的湿态断裂强度变量值比干态时更分
散。湿态断裂伸长率(3.94%)比干态断裂伸长率
(5.96%)小。
2.3　处理后纤维强度
湿态纤维的断裂强度与原纤维相比 ,处理过的
棕叶纤维的湿态断裂强度都有了明显的提高 。其
中配方 2的平均断裂强度最高 ,比原纤维强度提高
了 51%。增强最低的配方 1 的纤维强度也提高了
17%。处理后纤维的断裂伸长率没有明显的变化
趋势 ,2号配方的伸长率较高 ,变异系数较低。
表 4　湿态纤维强度
Tab.4　Tensile strength of wet fibers
指标 测试值 原纤维 1#纤维 2#纤维 3#纤维 4#纤维
断裂强度
/ cN·tex -1
平均值 9.112 5 10.627 5 13.731 5 11.746 8 11.054 5
最大值 13.62 16.91 23.9 17.97 23.4
最小值 5.46 4.77 6.53 5.2 2.95
变异系数/ % 23.57 37.56 33.98 32.08 41.05
断裂伸长率
/ %
平均值 3.94 3.48 4.01 3.87 3.28
最大值 6.60 7.10 5.60 6.20 5.30
最小值 2.20 1.40 3.10 2.30 1.60
变异系数 25.67 34.31 17.61 28.25 30.87
·79·　第 1 期 刘晓霞 , 等:棕叶纤维强度和染色性能探讨 　　
　　干态纤维的断裂强度与原纤维相比 ,处理过的
棕叶纤维的干态断裂强度都有了提高 ,但提高幅度
不如湿强 。其中配方 2的平均断裂强度最高 ,比原
纤维提高 23%。断裂伸长率有随着处理剂用量增
加伸长率降低的趋势。可能处理剂的加入使纤维
结构更加牢固而不易滑动。
表 5　干态纤维强度
Tab.5　Tensile strength of dried fibers
指标 测试值 原纤维 1#纤维 2#纤维 3#纤维 4#纤维
断裂强度
/ cN·tex -1
平均值 12.347 5 13.400 5 15.131 5 13.107 8 12.702 5
最大值 17.14 19.4 22.22 20.09 18.86
最小值 8.12 6.97 8.53 5.29 8.64
变异系数/ % 17.91 29.84 22.39 34.13 23.78
断裂伸长率
/ %
平均值 5.96 5.35 4.81 3.94 4.04
最大值 8.70 9.00 7.20 6.20 7.60
最小值 3.20 2.60 3.10 2.30 2.20
变异系数 25.37 29.73 22.49 27.50 30.54
　　从表 4和表 5 ,可以发现:除 2号配方纤维外 ,
其他配方处理后干 、湿态纤维的断裂强度的离散性
明显增加 ,可能是因为纤维的部位 、细度的差异引
起化学试剂反应程度不同 ,而导致断裂强度改善程
度的不同 。
表 6　纤维湿 、干态强度比
Tab.6　Comparison of the tensile strength of wet fibers to the
tensile strength of dried fibers
指标 原纤维 1# 2# 3# 4#
湿态断裂
强度/ cN 9.112 5 10.627 5 13.731 5 11.746 8 11.054 5
干态断裂
强度/ cN 12.347 5 13.400 5 15.131 5 13.107 8 12.702 5
湿干态强
度比/ % 73.80 79.31 90.75 89.62 87.03
　　表 4 、表 5和表 6的数据表明 ,棕叶纤维经 2D
-X树脂处理后 ,强度提高 ,尤其是湿强显著提高 。
其中又以配方 2处理的纤维的平均断裂强度提高
得最为明显 ,比原纤维湿强提高了 51%,湿态与干
态强度比达到 90%以上。
3　染　色
选用经配方 2处理的棕叶纤维作为染色试样 。
采用汽巴克隆蓝(Blue)FN -R(C.I.活性蓝
235),该染料属于乙烯砜基类活性染料 。染色过程
中活性基—SO2CH2CH2OSO3Na在碱剂作用下生
成活泼的乙烯砜基(—SO2CH CH2),乙烯砜
基与纤维素通过加成反应形成共价键结合。
3.1　上染率
在恒温染色的条件下测定上染百分率 、上染速
率曲线。
用 721分光光度仪测试纤维吸光度(A),按公
式(1)计算上染百分率 E %。
E %= 1 -A i
A0
×100% (1)
式中:A i —第 i 分钟的光密度 ,(%);
A0 —原液的光密度 ,(%)。
通过实验及测试计算得出上染率曲线图 ,如图
1 、图 2所示。
图 1　原纤维的上染速率
Fig.1　Dyeing rate of original f ibers
　　棕叶原纤维的上染率较低 ,为 60.6%。可能
是由于在前期预处理过程中 , 棕叶纤维脱胶不彻
底 ,残留胶质较多有关。由于测试的棕叶纤维为束
纤维 ,故脱胶的程度与纤维强度有密切的关系。两
种脱胶工艺下的纤维性能比较如表 7所示 。
·80·　　　 上 海 工 程 技 术 大 学 学 报 第 21 卷　
表 7　两种脱胶工艺下的纤维性能比较
Tab.7　Comparison of fiber properties under two
degumming technologies
脱胶浓度
/g·L-1
脱胶时间
/min
纤维细度
/ tex
断裂强度
/cN·tex -1
断裂
伸长率/ %
湿强与干强
比例/ %
20 30 1.29 ～ 2.88 5.83 ～ 8.06 12.5 ～ 18.75 50 ～ 60
5 60 4.725 12.347 5 5.96 73.8
图 2　按配方 2处理的纤维的上染速率
Fig.2　Dyeing rate of fibers treated by the formula 2
　　从表 7可以看出 ,脱胶工艺对纤维物理性能有
较大的影响 ,可能由于脱胶的原因导致纤维含胶量
和纤维结构的变化 ,从而影响染色性能。文献[ 4]
所采用的脱胶工艺比较剧烈(20 g/L),强度相对较
低 ,尤其是湿强较低 ,可能胶质含量较低。而本试
验为了保护纤维强力 ,采用的脱胶工艺比较温和 ,
脱胶试剂浓度较低(5 g/L),尽管脱胶时间较长 ,强
度保持在较高水平 ,可能胶质含量较高 ,影响了纤
维染色性能。
与亚麻 、苎麻纤维 、菠萝叶纤维和罗布麻纤维
相比[ 6-8] ,棕叶原纤维的上染率比其他纤维都要
低 ,见表 8所示。按配方 2使用 2D-X 树脂化学
试剂处理后纤维的上染率为 62.3%,比原纤维的
上染率 60.6%提高了 1.7%。
表 8　纤维的上染率对比
Tab.8　Comparison of the dye-uptake of fibers
纤维种类 亚麻 菠萝叶纤维 罗布麻
棕叶原
纤维
配方 2处理
的棕叶纤维
上染率/ % 69.14 72.10 61.50 60.60 62.30
3.2　固色率
固色率是在染色率的基础上 ,通过测出标准皂
液吸光度 A0 和皂洗残液吸光度 Ax ,按公式(5.3)
计算固色百分率 F %。
F%=E %-A x ×n x
A0 ×n 0 ×100% (2)
式中:E %—上染率 ,(%);
Ax —皂洗残液吸光度 ,(%);
A0 —标准皂液吸光度 ,(%);
n x , n0 —稀释倍数 。
经实验及测试计算得出:原棕叶纤维的固色率
为 45.2%,按配方 2 处理后的纤维的固色率为
47.2%。根据表 9 ,我们可以发现与苎麻纤维 、菠
萝叶纤维的固色率相比 ,棕叶纤维的固色率明显偏
低。经 2D-X树脂处理后的纤维的固色率略有提
高。
表 9　纤维的固色率对比
Tab.9　Comparison of the color fastness of fibers
纤维种类 苎麻 菠萝叶纤维
原棕叶
纤维
配方 2处理
的棕叶纤维
固色率/ % 60.1 69.2 45.2 47.2
　　本文仅对活性染料对棕叶纤维的染色性能进
行初步的探讨 。影响纤维的染色性能的因素很多 ,
如原纤维的脱胶程度 、染色工艺配置以及染料选择
等。染色工艺配置以及其他染料对棕叶纤维的染
色性能尚需要进一步研究。
4　结　论
1)与原棕叶纤维相比 ,经 2D-X 树脂化学处
理过的棕叶纤维的湿态和干态断裂强度都有明显
的提高 。效果较好的方案为配方 2∶2D -X 树脂
4 g/L ,MgCl2·6H2O 1 g/L , JFC 0.2 g 。采用配方 2
处理后纤维的湿态断裂强度与干态强度之比从原
来的 73.8%提高到 90.75%。采用配方 2 处理后
纤维的湿态断裂强度(13.731 5 cN)比未处理的湿
态断裂强度(9.112 5 cN)提高了 50.7%。
2)用汽巴克隆蓝(Blue)FN -R活性染料对棕
叶纤维染色。结果表明 ,棕叶纤维的上染率较低 ,
原纤维的上染率为 60.6%,染色效果不鲜艳 。棕
叶原纤维的固色率较低 ,为 45.2%。分析其原因
可能是因为脱胶不够 ,胶质含量较多 ,影响了对染
料的吸收 。
3)在强度水平满足正常纺纱要求的前提下 ,
适当增加脱胶强度 ,脱去更多的胶质 ,以改善染色
能。
·81·　第 1 期 刘晓霞 , 等:棕叶纤维强度和染色性能探讨 　　
参考文献:
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色性能的研究[ J] .染料与染色 , 2004 , 41(4):102-
104.
常见非标准的量名称与标准规定的量名称对照例表
标准规定的量 非标准的量 说　　明
面积 A ,(S) 亩数 　　“亩”原为面积的市制单位。用单位名称加“数”构成量名称的做法是错误的
质量 m 重量 W , wt 　　在科学技术中 , “重量”表达的是力的概念 ,其单位为 N ,二者不可混淆。只有人民生活和贸易中 ,质量习惯称为重量 ,但不赞成这种习惯
密度ρ
相对密度 d 比重 r
　　历史上“比重”有多种含义;当其单位为 kg/m 3时 , 应称为“密度” :当其单位为“ 1” ,
即表示在相同条件下 ,某一物质的密度与另一参考物质的密度之比时 ,应称为“相对密
度”
摩擦因数 μ,(f) 摩擦系数＊
　　在描述量 A比例于量B 的关系式 A=kB 中 ,作为乘数出现的量 k 一般称为“系
数”或“因数(“因子”)。当 A 与B同量纲时 , k 称为“因数”(“因子”),即因数当 A 与B
不同量纲时 , k 称为“系数” 。即系数 k 为有量纲的常量。一些原来称为“ ××系数”的
量均按此原则改正。
比热容 c 比热 　　定义为热容 C 除以质量 m ,单位为 J/(kg·K)
比定压热容 Cp 　　定压比热容 ,恒压比热
　　定义为定压热容 Cp 除以质量 m 。称为定压比热容违背“比字加在量的名称前用以指该量被质量除所得的商”这一规定
热力学能 U 内能＊ 不再使用符号 E 。其单位为 J
电流 I 电流强度 单位为A
相对原子质量 A r
相对分子质量 M r
分子质量 m
原子量
分子量
二量的单位为“ 1”
单位为 kg ,常用 u
物质的量 n ,(υ)
摩尔数 ,克原子数 ,
克分子数 ,克离子数 ,克当量
　　单位为 mol。“摩尔数”是在量的单位名称“摩尔”后加上“数”字组成量
名称 ,这是错误的
(摘自《科学技术期刊编辑教程》)
·82·　　　 上 海 工 程 技 术 大 学 学 报 第 21 卷