全 文 ：第４２卷 第１期
２０１６年２月
东华大学学报（自然科学版）
ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＤＯＮＧＨＵＡ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ）
Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．１
Ｆｅｂ．２０１６
　　文章编号：１６７１－０４４４（２０１６）０１－００４７－０５
收稿日期：２０１４－１２－０８
作者简介：祁元辉（１９８８—），女，河南周口人，硕士研究生，研究方向为天然纤维结构与性能．Ｅ－ｍａｉｌ：１５０２１２３３２３９＠１６３．ｃｏｍ
刘丽芳（联系人），女，教授，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｆａｎｇｌｉｕ＠ｄｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
不同地区牛角瓜纤维结构与性能分析
祁元辉１，刘晓莉１，赵艳娇１，刘丽芳１，张瑞云１，范雯虹２，徐汕文２
（１．东华大学 纺织面料技术教育部重点实验室，上海２０１６２０；
２．湖南云锦集团股份有限公司，湖南 常德４１５０００）
摘要：为比较不同地区牛角瓜纤维的结构与性能，选用了肯尼亚Ｋｉｂｗｅｚｉ地区、Ｔｈａｒａｋａ地区以及中国
云南东川地区的牛角瓜纤维为代表试样，分别采用扫描电子显微镜、排图法、中段切断称重法、Ｘ－射线
衍射仪以及ＸＱ－２型单纤维强伸度仪对其长度、线密度、聚集态结构及拉伸性能进行测试．通过测试与
分析发现：不同地区牛角瓜纤维结构和性能都存在一定差异性，肯尼亚地区纤维的拉伸性能优于中国
云南地区的纤维，且纤维长度、强度与果实体积呈正相关，纤维线密度与果实体积呈负相关．
关键词：牛角瓜纤维；长度；线密度；聚集态结构；强度
中图分类号：ＴＳ　１０２．２　　　　文献标志码：Ａ
Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ｃａｌｏｔｒｏｐｉｓ　Ｇｉｇａｎｔｅａ
Ｆｉｂｅｒｓ　ｆｒｏｍ　Ｄｉｆｅｒｅｎｔ　Ｒｅｇｉｏｎｓ
ＱＩ　Ｙｕａｎ－ｈｕｉ１，ＬＩＵ　Ｘｉａｏ－ｌｉ１，ＺＨＡＯ　Ｙａｎ－ｊｉａｏ１，ＬＩＵ　Ｌｉ－ｆａｎｇ１，ＺＨＡＮＧ　Ｒｕｉ－ｙｕｎ１，
ＦＡＮ　Ｗｅｎ－ｈｏｎｇ２，ＸＵ　Ｓｈａｎ－ｗｅｎ２
（１．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｄｏｎｇｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１６２０，
Ｃｈｉｎａ；２．Ｈｕｎａｎ　Ｂｒｏｃａｄｅ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｄｅ　４１５０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ　ｃｏｍｐａｒｅ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃａｌｏｔｒｏｐｉｓ　ｇｉｇａｎｔｅａ　ｆｉｂｅｒｓ　ｆｒｏｍ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｒｅｇｉｏｎｓ，ｔｈｒｅｅ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｃａｌｏｔｒｏｐｉｓ　ｇｉｇａｎｔｅａ　ｆｉｂｅｒｓ　ｆｒｏｍ　Ｋｉｂｗｅｚｉ　ａｎｄ　Ｔｈａｒａｋａ　ａｒｅａ　ｏｆ　Ｋｅｎｙａ　ａｎｄ
Ｄｏｎｇｃｈｕａｎ　ａｒｅａ　ｏｆ　Ｙｕｎｎａｎ　ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　ｗｅｒｅ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ａｓ　ｓａｍｐｌｅｓ　ａｎｄ　ｔｅｓｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅｉｒ　ｌｅｎｇｔｈ，ｌｉｎｅａｒ
ｄｅｎｓｉｔｙ，ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｂｙ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ｌａｙｏｕｔ
ｍｅｔｈｏｄ，ｃｕｔ－ｗｅｉｇｈｔ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，Ｘ－ｒａｙ－ｄｉｆｆｒａｃｔｅｒ，ｓｉｎｇｌｅ－ｆｉｂｅｒ－ｅｌｏｎｇａｔｅｒ（ＸＱ－２　ｔｙｐｅ），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｆｉｂｅｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｆｒｏｍ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ａｒｅａｓ　ａｒｅ　ｑｕｉｔｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ，ａｎｄ　ｔｈｅ
ｔｅｎｓｉｌｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｋｅｎｙａ－ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｆｉｂｅｒｓ　ｉｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｙｕｎｎａｎ－ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｏｎｅ．
Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅ　ｆｉｂｅｒ　ｌｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｒｅ　ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｒｕｉｔ，ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｆｉｂｅｒ
ｌｉｎｅａｒ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｉｓ　ｎｅｇａｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｆｒｕｉｔ　ｓｉｚｅ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃａｌｏｔｒｏｐｉｓ　ｇｉｇａｎｔｅａ　ｆｉｂｅｒｓ；ｌｅｎｇｔｈ；ｌｉｎｅａｒ　ｄｅｎｓｉｔｙ；ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｓｔｒｅｎｇｔｈ
　　牛角瓜，又名断肠草［１］，为直立灌木，广泛分布
于亚洲和非洲的热带及亚热带地区［２］．肯尼亚是典
型的热带气候地区，很适宜牛角瓜植物的生长．另
外，肯尼亚耕地面积约有１０４　８００ｋｍ２，已耕地面积
占７３％，棉花是该地区主要经济作物之一，造成棉
粮争地的紧迫局势．牛角瓜生命力极强，可在石漠
化、荒山野岭、河滩等生态脆弱环境下种植，并可起
到防止水土流失或防风固沙作用，这拓展了纺织原
东华大学学报（自然科学版） 第４２卷　
料种植面积，能够缓解棉粮争地矛盾．
牛角瓜纤维是从牛角瓜果实中获得，是一种新
型的天然植物纤维，其生长特性、加工工艺及过程
都完全符合绿色环保的理念．文献［３－４］研究表明，
牛角瓜纤维可用于纺织面料，近年来深受服装行业
的关注［５］．用牛角瓜纤维织成的面料既有丝绸的滑
爽质感，又有类似棉织物的舒适感和透气性，因
此，该纤维在纺织领域具有极大的发展空间．但是
目前国内外对牛角瓜纤维结构与性能的研究报道
较少．为比较不同地区牛角瓜纤维的结构与性能，
本文主要选定了肯尼亚 Ｋｉｂｗｅｚｉ地区、Ｔｈａｒａｋａ地
区以及中国云南东川地区的牛角瓜纤维为代表试
样，进行纤维长度、线密度、聚集态结构及拉伸性
能测试．由于牛角瓜纤维纵向表面光滑、无转曲或
卷曲［６］，拉伸测试时易滑脱，造成试验成功率及结
果准确性较低．此外，文献［７］对牛角瓜纤维的结
构与性能研究的结果表明，牛角瓜纤维中空度高达
９０％以上，在拉伸测试时，气泵夹持器的瞬间夹持
力很容易破坏纤维，使得多数纤维在夹持处发生断
裂［８］，极大影响了试验结果的准确性．因此，牛角瓜
纤维在拉伸测试时，需要特殊的制样方法．本文借
鉴木棉纤维的拉伸测试方法并予以改善，进一步探
究了牛角瓜纤维力学测试方法及各地区牛角瓜纤
维的力学性能．
１　试　验
１．１　试样
来源于肯尼亚两个不同地区和中国云南东川地
区的牛角瓜纤维各３种样品，按产生纤维的果实体
积大小进行编号．其中，Ｋ１、Ｔ１、Ｙ１ 纤维果实体积
相同且较小，Ｋ２、Ｔ２、Ｙ２ 纤维果实体积相同且居
中，Ｋ３、Ｔ３、Ｙ３ 纤维果实体积相同且较大．Ｋ表示
肯尼亚Ｋｉｂｗｅｚｉ地区（简称Ｋ地区，下同），属热带大
陆性气候；Ｔ表示肯尼亚 Ｔｈａｒａｋａ地区（简称 Ｔ地
区，下同），属热带海洋性气候；Ｙ表示中国云南东川
地区（简称Ｙ地区，下同），属典型的立体气候．
１．２　试验方法
１．２．１　形态结构的测试
采用ＪＳＭ－５６００ＬＶ型扫描电子显微镜观察纤
维形态结构．测试条件：温度为（２０±２）℃，相对湿
度为（６５±３）％，加速电压为１５ｋＶ，高真空分辨率
为３．５ｎｍ，低真空分辨率为４．５ｎｍ，放大倍数为
１８～３００　０００．横截面制样方法为液氮脆断，测试前
喷金处理．
１．２．２　牛角瓜纤维长度和线密度的测试
采用排图法测试纤维长度：取２ｍｇ左右的纤维
束（５００～８００根）整理成一端整齐、长短排序、密度均
匀的纤维长度排列图，即拜氏图．参照文献 ［９］作出拜
氏图的上四分位长和下四分位长，计算纤维有效长
度、长度变异率等指标．采用中段切断称重法测试纤
维线密度：取６ｍｇ左右的纤维（１　５００～２　４００根）在Ｙ
１７１型纤维切断器（１０ｍｍ）上进行中段切断，记录相
关数据，计算纤维线密度，试验方法参照文献 ［１０］．
１．２．３　牛角瓜纤维聚集态结构的测试
采用日本ＲＩＧＡＫＵ的Ｄ／ＭＡＸ－２５５０ＰＣ型 Ｘ
射线衍射仪，测试牛角瓜纤维的结晶度和晶区取向
指数．测试条件：最大功率为４０ｋＷ，角测量范围为
５°～６０°，角测量精确度≤０．０１°，测试温度为室温至
１　５００℃．
１．２．４　力学性能测试
参照ＧＢ／Ｔ　１４３３７—２００８《化学纤维 短纤维拉
伸性能试验法》对各牛角瓜纤维试样进行力学性能
测试．本试验制样时，将纸片剪成６ｃｍ×６ｃｍ，在其
一面贴上双面胶，然后将纸片贴在自制样品台（图１
（ａ）所示）左右两个玻璃片上，样品台的玻璃片上涂
有少许固体胶以固定两端纸片，保证纤维两端夹持
距离为２０ｍｍ．制成样品如图１（ｂ）所示，纸片和双
面胶的总质量为６０ｍｇ，即拉伸时纤维预加张力为
０．０６ｃＮ．
（ａ）自制试样台
（ｂ）制成的试样
图１　纤维制样示意图
Ｆｉｇ．１　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
８４
　第１期 祁元辉，等：不同地区牛角瓜纤维结构与性能分析
２　结果与讨论
２．１　牛角瓜纤维形态结构
采用扫描电子显微镜观察各地区牛角瓜纤维形
态结构，结果如图２所示．
（ａ）Ｋ地区
（ｂ）Ｔ地区
（ｃ）Ｙ地区
图２　不同地区牛角瓜纤维纵向和横截面形态
Ｆｉｇ．２　Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｃａｌｏｔｒｏｐｉｓ　ｇｉｇａｎｔｅａ　ｆｉｂｅｒｓｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ
ａｎｄ　ｃｒｏｓｓ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｒｅｇｉｏｎｓ
　　由图２可知，３个地区牛角瓜纤维的表面形态
结构相似，纵向外观均呈圆柱形且表面光滑，没有卷
曲或转曲，这种结构在光照时漫反射较弱，会呈现出
丝般的光泽；牛角瓜纤维横截面为圆形或椭圆形，且
中空度很大，纤维壁很薄，可容纳大量的空气，因而
其在保暖材料及浮力材料方面具有独特的优势．
２．２　牛角瓜纤维长度和线密度
用排图法获得各纤维的拜氏图如图３所示．由
图３可知，牛角瓜纤维长度分布形态与棉纤维长度
分布形态类似，呈现出由长到短连续性分布，具有天
然纤维长度分布的突出特征，且牛角瓜纤维具有较
好的等长性．
计算各纤维的有效长度、长度变异率及线密度，
结果如表１所示．
表１　各牛角瓜纤维的长度和线密度
Ｔａｂｌｅ　１　Ｌｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｌｉｎｅａｒ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃａｌｏｔｒｏｐｉｓ　ｇｉｇａｎｔｅａ
ｆｉｂｅｒｓ
试样 有效长度／ｍｍ 长度变异率／％ 线密度／ｄｔｅｘ
Ｋ１ ３２．８　 ８．６３　 １．０２
Ｋ２ ４０．０　 ７．５０　 １．０５
Ｋ３ ３９．５　 １．２８　 ０．９４
Ｔ１ ２９．５　 ９．２５　 ０．９８
Ｔ２ ３８．０　 ９．７９　 ０．９０
Ｔ３ ３８．５　 ２．６３　 ０．８８
Ｙ１ ３３．０　 ７．６８　 １．０２
Ｙ２ ３３．５　 ６．９９　 ０．９７
Ｙ３ ３４．８　 ６．２３　 ０．９２
（ａ）Ｋ１试样
　
（ｂ）Ｋ２试样
（ｃ）Ｋ３试样
　
（ｄ）Ｔ１试样
（ｅ）Ｔ２试样
　
（ｆ）Ｔ３试样
９４
东华大学学报（自然科学版） 第４２卷　
（ｇ）Ｙ１试样
　
（ｈ）Ｙ２试样
（ｉ）Ｙ３试样
图３　各牛角瓜纤维长度分布图
Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃａｌｏｔｒｏｐｉｓ　ｇｉｇａｎｔｅａ　ｆｉｂｅｒｓ
　　由图３和表１分析可知，牛角瓜纤维长度变异
率都小于１０％，说明其等长性较好．同地区比较可
知，总体而言，牛角瓜果实体积越大，其产生的纤维
长度越长，线密度越小；不同地区比较可知，果实体
积相同时，纤维长度大致趋势为Ｋ地区纤维最长，Ｙ
地区纤维最短，Ｔ地区纤维长度居于两者之间．纤维
线密度大致趋势为Ｋ地区纤维最大，其次为Ｙ地区
纤维，Ｔ地区纤维最小．这表明纤维长度和线密度不
仅仅受果实大小的影响，还可能与该地区的气候、水
文、果实的种类相关，肯尼亚 Ｋ地区牛角瓜果实为
椭圆形或圆形（Ｔ地区形状相同），Ｙ地区果实为牛
角形，如图４所示．
（ａ）Ｔ地区 　 （ｂ）Ｙ地区
图４　不同地区牛角瓜果实形状
Ｆｉｇ．４　Ｔｈｅ　ｓｈａｐｅ　ｏｆ　ｃａｌｏｔｒｏｐｉｓ　ｇｉｇａｎｔｅａ　ｆｒｕｉｔｓ
ｆｒｏｍ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｒｅｇｉｏｎｓ
２．３　牛角瓜纤维的结晶和晶区取向指数
采用Ｘ－射线衍射仪测定了各种牛角瓜纤维的
结晶度和晶区取向指数，试验数据如表２所示．
由表２可知，不同地区牛角瓜纤维的结晶度和
晶区取向指数都存在着一定的差异性，其中，Ｋ地区
牛角瓜纤维晶区取向指数略大于Ｙ地区，Ｔ地区纤
维晶区取向指数最小．晶区取向指数只能反映纤维
晶区取向度，不能反映其非结晶区取向度，所以
　　　　　　表２　各牛角瓜纤维结晶度和晶区取向指数
Ｔａｂｌｅ　２　Ｃｒｙｓｔａｌｉｎｉｔｙ　ａｎｄ　ｃｒｙｓｔａｌｉｎｉｔｙ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ
ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃａｌｏｔｒｏｐｉｓ　ｇｉｇａｎｔｅａ　ｆｉｂｅｒｓ
试样 结晶度／％ 晶区取向指数／％
Ｋ１ ４６．１４　 ８４．５０
Ｋ２ ４８．７５　 ８３．７０
Ｋ３ ４７．１０　 ８５．４０
Ｔ１ ３９．２６　 ８２．８０
Ｔ２ ４３．０８　 ８０．５０
Ｔ３ ４４．５２　 ８２．９０
Ｙ１ ４３．８７　 ８５．１９
Ｙ２ ４５．５４　 ８３．２８
Ｙ３ ４６．９４　 ８１．００
不能代表纤维总取向度．结晶度大致表现为 Ｋ地
区牛角瓜纤维结晶度最大，Ｔ地区纤维结晶度最
小，Ｙ地区纤维结晶度居于两者之间．同地区相比
较可知，随果实体积增大，其纤维结晶度基本上会
呈现增大的趋势．因此，纤维的结晶度不仅受果实
体积的影响，同时可能与该地区的气候、水文、果
实的种类相关．此外，棉纤维结晶度为５８．１２％［７］，
所以３个地区牛角瓜纤维结晶度均小于棉纤维，而
较小的结晶度有利于提高染料的上染速率和上染
百分率，故而牛角瓜纤维在理论上应具有较好的染
色性能，为其在纺织服装领域的应用打下了良好
基础．
２．４　牛角瓜纤维力学性能分析
２．４．１　牛角瓜纤维应力－应变曲线的绘制
为了更好地了解牛角瓜纤维的拉伸性能特征，
绘制单纤维拉伸应力－应变曲线．牛角瓜纤维由于内
部结构和外形尺寸的不均匀性，使得不同根纤维的
０５
　第１期 祁元辉，等：不同地区牛角瓜纤维结构与性能分析
拉伸曲线存在较大的差异，拉伸曲线的离散性较大．
为能较好地代表整个拉伸过程的变形特征，本文采
用５根曲线平均法［１１］绘制应力－应变曲线，即从５０
根拉伸曲线中选取５根最接近平均值的曲线，将每
根曲线等分断裂伸长为若干份，求出各对应伸长点
的平均强度，以试验测得的平均断裂伸长为基准，做
出各对应伸长点的平均强度点，然后连接各点所得
曲线，即为纤维的代表性曲线．通过试验绘制各地区
牛角瓜纤维的应力－应变曲线如图５所示．
（ａ）Ｋ地区
（ｂ）Ｔ地区
（ｃ）Ｙ地区
图５　各牛角瓜纤维的拉伸曲线
Ｆｉｇ．５　Ｔｈｅ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｃｕｒｖｅｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃａｌｏｔｒｏｐｉｓ　ｇｉｇａｎｔｅａ　ｆｉｂｅｒｓ
由图５可知，３个地区牛角瓜纤维的拉伸曲线
形状基本一致，随着拉伸负荷的增加，伸长率增加，
而且两者之间具有良好的线性相关性，即基本服从
虎克定律，且与棉纤维、木棉纤维相似，在拉伸曲线
上没有明显的屈服点，其拉伸断裂为脆断．
２．４．２　牛角瓜纤维力学性能
将各５０根纤维试样的拉伸性能曲线相关数据
进行平均，求得各牛角瓜纤维强伸性能指标，如表３
所示．
表３　各牛角瓜纤维强伸性能测试数值统计
Ｔａｂｌｅ　３　Ｔｈｅ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ
ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃａｌｏｔｒｏｐｉｓ　ｇｉｇａｎｔｅａ　ｆｉｂｅｒｓ
试样
断裂强度／
（ｃＮ·ｄｔｅｘ－１）
断裂伸长率／
％
初始模量／
（ｃＮ·ｄｔｅｘ－１）
Ｋ１ ２．８４　 １．５４　 １８５．７５
Ｋ２ ３．２６　 １．８１　 １８７．１２
Ｋ３ ３．６０　 １．９０　 １９２．６０
Ｔ１ ２．６８　 １．７１　 １６０．０３
Ｔ２ ３．２８　 １．９１　 １７８．０３
Ｔ３ ３．２７　 １．８１　 １８６．２６
Ｙ１ ２．５４　 ２．１６　 １２２．７５
Ｙ２ ２．８５　 ２．１９　 １０１．２６
Ｙ３ ３．３２　 ２．７１　 １３１．９９
　　由表３可知，牛角瓜纤维初始模量为１０１．２６～
１９２．６０ｃＮ／ｄｔｅｘ，说明牛角瓜纤维刚性较大．牛角瓜
纤维断裂强度小、断裂伸长率也较小，说明纤维承受
最大负荷时，伸长变形能力小，断裂功小，因此它在
日常使用中很容易发生断裂、破碎的情况，极不利于
纺纱．此外，通过分析可知，３个地区牛角瓜纤维的
强度、断裂伸长率、初始模量都存在着差异：整体趋
势为Ｋ地区纤维强度和初始模量最大，其次为Ｔ地
区纤维，Ｙ地区纤维强度和初始模量最小；肯尼亚两
地区纤维伸长率没有一定规律，均低于中国Ｙ地区
牛角瓜纤维．同地区比较可得：随果实体积增大，其纤
维断裂强度、断裂伸长率、初始模量基本上会呈现增
大的趋势．由此推测纤维的拉伸性能与果实体积相
关，还可能受到地区气候、水文以及果实种类的影响．
３　结　语
（１）不同地区间牛角瓜纤维的长度和线密度比
较，大致呈现趋势为：肯尼亚Ｋｉｂｗｅｚｉ地区纤维长度
最长，其次为肯尼亚Ｔｈａｒａｋａ地区，中国云南东川地
区纤维长度最短；而纤维线密度呈现的趋势为：
Ｋｉｂｗｅｚｉ地区纤维线密度最大，Ｔｈａｒａｋａ地区纤维线
密度最小，中国云南东川地区纤维居于两者之间．这
可能与果实生长地区的气候、水文、果实种类相关．
（下转第６２页）
１５
东华大学学报（自然科学版） 第４２卷　
天津科技大学食品工程与生物技术学院，２０１０：１５．
［６］李妍，罗伟鸿．木薯交联淀粉的制备与性质研究［Ｊ］．食品工业
科技，２００９，３０（６）：１３８－１４３．
［７］乔支卫，汤建萍，丁立稳．交联木薯淀粉微球的合成与表征［Ｊ］．
化学研究，２０１１，２２（４）：６０－６５．
［８］杨光，杨波，钱大钧．多聚磷酸钠交联淀粉的制备及理化性质研
究［Ｊ］．食品工业科技，２００７，２８（１２）：１２６－１２９．
［９］吴琦．物理交联淀粉的共混改性［Ｄ］．南昌：南昌大学环境与化
学工程学院，２０１１：１７．
［１０］范雪荣，荣瑞萍，纪惠军．纺织浆料检测技术［Ｍ］．北京：中国纺
织出版社，２００７：４８－７２．
［１１］张燕萍．变性淀粉制造与应用［Ｍ］．北京：化学工业出版社，
２００７：１６０－３２４．
［１２］孙平，张骅骞，安娜，等．交联淀粉的检测［Ｊ］．食品科学，２００７，
２８（１２）：８８－９１．
（上接第５１页）
同一地区相比较，其整体趋势为：果实体积越
大，其纤维长度越长、线密度越小．
（２）不同地区牛角瓜纤维晶区取向指数及结晶
度比较可知：Ｋｉｂｗｅｚｉ地区纤维晶区取向指数略大
于云南东川地区；纤维结晶度基本趋势为 Ｔｈａｒａｋａ
地区纤维最小，Ｋｉｂｗｅｚｉ地区纤维最大，云南东川地
区纤维居于两者之间、同一地区纤维相比较，基本呈
现出果实体积越大其纤维结晶度越大的趋势．
（３）不同地区纤维强度和模量呈现大致趋势
为：云南东川地区纤维最小，Ｋｉｂｗｅｚｉ地区纤维最
大，Ｔｈａｒａｋａ地区纤维居于两者之间．肯尼亚两地区
的纤维伸长率低于中国云南东川地区的纤维，而模
量高于云南东川地区纤维．同地区比较可知：随果实
体积增大，纤维断裂强度、断裂伸长率、初始模量基
本上会呈现出增大的趋势．
参　考　文　献
［１］许亚生．牛角瓜［Ｊ］．中国水土保持，１９９０，１：３３．
［２］ＨＯＲＩ　Ｋ，ＦＬＡＶＩＥＲ　Ｍ　Ｅ，ＫＵＧＡ　Ｓ，ｅｔ　ａ１．Ｅｘｃｅｌｅｎｔ　ｏｉｌ
ａｂｓｏｒｂｅｎｔ　ｋａｐｏｋ　ｆｉｂｅｒ：Ｆｉｂｅｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ
ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊ　Ｗｏｏｄ　Ｓｃｉ，２０００，４６（５）：４０１－４０３．
［３］ＮＡＲＴ　Ｔ， ＰＯＯＮＳＡＢ　Ｓ， ＧＲＩＴＳＡＮＡＲＵＣＫ　Ｔ． Ｔｈｅ
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｃａｌｏｔｒｏｐｉｓ　ｇｉｇａｎｔｅａ　ａｓ　ａ
ｔｅｘｔｉｌｅ　ｆａｂｒｉｃ［Ｊ］．Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，１９８４，１１（３）：
２０３－２１２．
［４］ＡＳＢＯＲＩ　Ａ，ＢＡＨＲＥＩＮＩ　Ｚ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｌｏｔｒｏｐｉｓ　ｇｉｇａｎｔｅａ　ａｓ
ａｐｒｏｍｉｓｉｎｇ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｆｏｒ　ｆｉｂｅｒ－ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ［Ｊ］．
Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００９，４３（１１）：１２９７－１３０４．
［５］ＪＩＡＮＧ　Ｘ，ＣＨＥＮＧ　Ｌ　Ｄ，ＹＵ　Ｊ　Ｙ，ｅｔ　ａｌ．Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ
ａｋｕｎｄ　ｆｉｂｅｒｓ’ｃａｒｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｌｉｖｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ［Ｊ］． Ａｄｖａｎｃｅｄ
ＭａｔｅｒｉａＩｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，ＰａｒｔⅢ：Ｎｅｗ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，
２０１２，４７６／４７７／４７８：２０１４－２０１９．
［６］费魏鹤，胡惠民，李璇，等．牛角瓜纤维的结构与性能研究［Ｊ］．
中国纤检，２０１１（４）：８０－８３．
［７］高静，赵涛，陈建波．牛角瓜、木棉和棉纤维的成分、结构和性能
分析［Ｊ］．东华大学学报（自然科学版），２０１２，３８（２）：１５２－１５４．
［８］徐广标，刘维，楼英，等．木棉纤维拉伸性能的测试与评价［Ｊ］．
东华大学学报（自然科学版），２００９，３５（５）：５２５－５３０．
［９］余序芬，朱浩，鲍燕萍，等．纺织材料试验技术［Ｍ］．北京：中国
纺织出版社，２００４：６６－６７．
［１０］ＧＢ／Ｔ　６１００—２００７棉纤维线密度试验方法：切断中断称重法
［Ｓ］．
［１１］ＲＥＤＤＹ　Ｎ，ＹＡＮＧ　Ｙ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｑｕａｌｉｔｙ
ｎａｔｕｒａｌ　ｃｅｌｕｌｏｓｅ　ｆｉｂｅｒｓ　ｆｒｏｍ　ｃｏｒｎｓｔａｌｋｓ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ，２００５，４６
（１５）：５４９４－５５００．
２６