全 文 ：巴西剑麻的柔软处理研究
潘红玮 1，孙小寅 2
（陕西工业职业技术学院 纺织染化学院，咸阳 712000；西安工程大学 纺织与材料学院，陕西 西安
710048））
摘 要：本文对巴西剑麻的柔软处理工艺进行了优化研究，利用正交试验分析得出，先将剑麻
纤维经过碱液煮炼预处理后，再利用柔软剂 JY-AK（按原料比重的 5﹪，浴比为 1：20）在 70℃的温
度下闷放 6小时进行湿态处理后，剑麻纤维的柔软度最好。
关键词：巴西剑麻 正交试验 柔软处理
中图分类号:TS102.2+29 文献标志码：A
Study on Softening Brazilian Sisal Fiber
PAN Hong-wei，SUN Xiao-yin
(1. Textile and Dying Institute, Shanxi Polytechnic Institute,Xianyang, Shanxi 712000, China;
(2. School of Textile and Materials,Xi’an Polytechhnic University, Xi’an 710048, China)
Abstract: In this paper, a softening process on the Brazilian sisal fiber was studied. An optimal
technology was obtained by orthogonal experiments. The results showed that the flexibility of sisal fiber
could be mostly improved under 5% of the softener JY-AK, 1:20 of the material to water, 70℃ of
temperature and 6 of time.
Key words：Brazilian sisal；orthogonal experiments；softening treatment
剑麻（sisal）是一种多年生的硬质纤维作物，属龙舌兰科，传统上剑麻纤维主要用来织布，制造地
毯、绳索、麻袋等[1]，但这些产品对剑麻纤维的利用水平较低，没有充分利用其潜在的价值。近年来，尽管
各国学者对剑麻纤维增强聚合物基复合材料做了大量研究工作[2]，但是剑麻纤维的基础研究资料很少。
为此，本文对剑麻纤维柔软处理的方案进行分析研究，并利用正交试验找出最优的柔软处理方案，以进
一步提高剑麻产品的质量和档次。提出了各项基础数据，为剑麻纤维的开发利用提供参考。
1 实验部分
1.1 实验材料和仪器
（1）实验材料：试样，巴西剑麻；实验药品，NaClO 1.5g/L、H2SO4 1.5g/L、NaOH 5g/L、Na4P3O102.5%
(owf)、去木质素 2.5%(owf)、油软剂 JY-AK、脱胶油剂、油软剂 JY-12。
（2）实验仪器：恒温水浴锅、电子分析天平：感量万分之一克、500ml烧杯、电子单纱强力仪。
1.2 柔软处理工艺流程
巴西剑麻原纤→预处理→给油→机器柔软→干燥。
1.3 实验方案
收稿日期：2012-04-24
基金项目：陕西工业职业技术学院校内课题专项科研支撑项目（ZK11-32）。
作者简介：潘红玮（1976-），女，讲师，硕士。 .E-mail：176578635@qq.com;毕业于西北纺织工学院棉纺织专业，现工作于陕西工业职业技术
学院，研究的方向是新型纤维和新型纺纱技术。 联系方式：陕西工业职业技术学院纺织染化学院，邮编：712000。 电话：13572788538。
文章编号：1671- 3532（2012）03- 0121- 04
2012年第 34卷第 3期 中国麻业科学 PLANT FIBER SCIENCES IN CHINA 121
中国麻业科学 第 34卷
1.3.1 正交实验
本实验采用的是四因素三水平对实验方案进行正交选择，因素与水平见表 1。
表 1 正交设计的因素与水平
Tab.1 Factors and levels of the orthogonal experiments
因素
A（预处理）
B（给油种类）
C（给油温度）
D（闷放时间）
水平 1
氯漂处理
柔软剂 Jy-AK
55℃
2
水平 2
碱液煮练
脱胶油剂
70℃
4
水平 3
无任何处理
柔软剂 Jy-12
85℃
6
注 1：氯漂处理是指将剑麻纤维放到浴比为 1：20溶液为 200ml（NaClO为 1.5g/L）的溶液中在常温下浸泡 10min
后取出，再在浓度为 1.5g/L浴比为 1：20H2SO4的中常温浸泡后冲洗至中性。
注 2：碱液煮炼是指将称量好的剑麻纤维放到浴比为 1：20，溶液为 200ml（NaOH 1g、Na5P3O10 0.25g、去木质素 0.
25g）的溶液中煮练 1.0小时，温度为 100℃。待煮练完毕后将其取出，再水洗至中性。
表 2 柔软处理的方案
Tab.2 9 schemes of softening treatments
试验方案
实验 1
实验 2
实验 3
实验 4
实验 5
实验 6
实验 7
实验 8
实验 9
预处理方式
氯漂处理后
氯漂处理后
氯漂处理后
碱液煮练后
碱液煮练后
碱液煮练后
无任何处理
无任何处理
无任何处理
给油种类
JY-AK
脱胶油剂
JY-12
JY-AK
脱胶油剂
JY-12
JY-AK
脱胶油剂
JY-12
温度/℃
55
70
85
70
85
55
85
55
70
时间/h
2
4
6
6
2
4
4
6
2
表 3 巴西剑麻各方案的初始模量
Tab.3 Initial modulus cN/tex of fiber for the 9 softening treatment schemes
方案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
尖部
1936.32
1937.41
2348.50
1742.81
2094.72
2216.18
2368.34
2549.22
2521.08
中部
1769.08
1850.11
1985.23
1672.02
1890.13
2334.26
2285.05
2119.04
2159.16
根部
2129.13
2331.01
2298.00
1723.03
1938.07
2105.14
2194.00
2371.15
2088.23
平均
1946.18
2039.53
2210.24
1712.34
1974.31
2218.19
2292.13
2346.41
2256.16
1.3.2 柔软处理方案
剑麻柔软处理方案见表 2。
1.4 测试指标及方法
1.4.1 初始模量值（纤维的断裂强度与断裂伸长率之比） 利用单纱强力仪测试，并以 60组纤维的
断裂强度与断裂伸长率之比为该组纤维的初始模量值[3]，测试的各方案初始模量见表 3。
1.4.2断裂强力 分别取剑麻纤维的根部、中部、尖部 200mm，在电子单纱强力仪上测试试样在拉伸
速度为 100mm/min的断裂强力，计算 60次的平均值。
2 实验数据与分析
对剑麻纤维，其预处理方式（A）、给油种类（B）、给油温度（C）和闷放时间（D）等对剑麻纤维的柔
软度都有一定的影响，因此对剑麻纤维的柔软处理方案进行了正交实验。
实验结果见表 4。
122
第 3期 潘红玮等：巴西剑麻的柔软处理研究
表 4 正交设计实验的极差分析
Tab.4 Range analysis of the orthogonal experiments
所在列
因素
实验 1
实验 2
实验 3
实验 4
实验 5
实验 6
实验 7
实验 8
实验 9
均值 1
均值 2
均值 3
极差
1
预处理(A)
1
1
1
2
2
2
3
3
3
2065.32
1968.28
2298.23
329.95
2
给油种类(B)
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1983.55
2120.08
2228.20
244.65
3
温度(C)
1
2
3
2
3
1
3
1
2
2170.26
2002.68
2158.89
156.21
4
时间(D)
1
2
3
3
1
2
2
3
1
2090.88
2183.28
2011.69
171.59
实验结果（初始模量）
1946.18
2039.53
2210.24
1712.34
1974.31
2218.19
2292.13
2346.41
2256.16
图 1 处理前后巴西剑麻纤维的断裂强力比较
Fig.1 Change curves of fiber breaking strength
before and after the softening treatments
图 2 处理前后巴西剑麻纤维的初始模量比较
Fig. Initial modulus cN/tex of fiber before and after
the softening treatments
2.1 正交设计实验的极差分析
有关计算公式有[4]：
均值：令 Ki 因素=与该因素第 i个因素有关的试验结果之和，则该因素第 i个水平的均值为:
Ki 因素 = Ki 因素/水平 i的试验次数
极差：R 因素=max
i≠j
{ ︳Ri 因素- Rj 因素—}
本实验是根据剑麻纤维在断裂时的初始模量
的大小作为剑麻纤维的柔软度的，在所有的纺织
纤维中，初始模量是衡量纤维手感柔软程度的一
项指标。初始模量大的说明剑麻纤维的刚性较大，
初始模量之值取决于聚合物的化学性质以及大分
子之间的相互作用力的强度[5]，大分子链的柔合性
愈大，则纤维愈易变形，同一种聚合物制取纤维的
初始模量值愈大，分子之间相互作用力的强度愈
大，纤维的结晶度及取向度也就愈大，纤维的初始
模量越小则纤维越柔软[6]。
由表 2知由于极差反映了各因素对指标的影
响大小，所以由极差：RA>RB>RD>RC知，因素对柔软
度的影响从主到次排序为，即预处理方式对柔软
度的影响最大，其次是给油种类，然后是闷放时
间，最后是给油温度。
由于均值反映了该因素水平对指标的影响，
又由于指标越小越好，A3＞A1＞A2，所以 A因素的水
平 2好，同样得出 B3＞B2＞B1，C1＞C3＞C2，D2＞D1＞D3，
因素的水平 1最好，因素的水平 2最好，和因素的
水平 3最好。所以知方案 4对剑麻纤维的柔软处
理效果最好。
2.2 效果对比
利用上述的优化工艺对巴西剑麻纤维进行柔
软处理，并与原剑麻纤维进行效果对比，其对比效
123
中国麻业科学 第 34卷
（上接第 114页）
3 结果与讨论
次氯酸钠会影响植物幼苗的生长[3]，还可能促进体细胞胚胎的发生[4]，因此，在选择消毒时间时，
应当考虑消毒剂的生理影响。综合考虑，大麻的种子消毒较优化条件为，70%酒精消毒 1min，10%的
次氯酸钠消毒 18min。
由于大麻种皮较厚，消毒后不易萌发，因此，消毒后选择无菌条件下浸种 16～24 h，种皮破裂露
白后再接种于 1/2MS 培养基上，取得了较好效果。此外发现，使用当年的新种子在同一条件下消毒
效果好，如果是陈种子应当在晒干后，适当延长消毒时间与增加消毒剂浓度。对龙大麻一号来说，消
毒 21分钟以上，虽然灭菌效果和清除残留物效果较好，但会出现幼苗的异常生长，因而在选择消毒
时间时，还应当注意消毒剂的生理影响。
龙大麻一号适合的再生条件为，1.1mg/L ZT和 IAA 1.1mg/l的愈伤及芽的诱导率最高，采用 13
天苗龄的下胚轴、试验设计中 ZT0.6mg/l和 IAA 1.1mg/l的组合较适合不定芽的伸长，低浓度的 IAA
和 IBA生根能力均较强，0.05% IAA生根能力最好。
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果见图 1、图 2。
从图 1、图 2的比较结果来看，处理前剑麻纤维的断裂强力大且不平稳，而经柔软处理后其断
裂强力不仅在减小，而且从根部到尖部趋于平稳。处理前剑麻的初始模量也比较大，经柔软处理后，
初始模量大大的减小了。剑麻纤维经乳化剂、油剂及堆积后处理，无定形区分子的部分水解使结晶
区之间的空隙变大，结晶区分子的部分水解使结晶区尺寸变小[7]，因此，在受到外力作用时结晶之间
容易产生相对运功，纤维的抗弯曲能力降低，刚度减弱，从而使剑麻纤维的硬度降低，工艺纤维特数
得到改善。
3 结论
优化的巴西剑麻柔软处理工艺为：先将剑麻纤维经过碱液煮炼预处理后，再利用柔软剂 Jy-AK
（按原料比重的 5%，浴比为 1：20）在 70℃的温度下闷放 6小时进行湿态处理后，剑麻纤维的柔软度
最好。该工艺对剑麻纤维有着良好的柔软处理效果，使剑麻纤维的柔软度大大的得到改善，而且其
工艺简单，符合环保要求。因此，该方案对剑麻纤维进行柔软处理是完全可行的。
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