全 文 ：乌拉草纤维———一种新型的纺织纤维材料
于丽红 ,唐淑娟 ,韩连顺
(长春工业大学 ,吉林 长春 130012)
摘　要:乌拉草纤维是一种新型的绿色环保纤维。文章介绍了乌拉草纤维的开发现状 、成分分析以
及生产的工艺流程 ,对提取乌拉草纤维的脱胶工艺进行了优化选择。
关键词:乌拉草纤维;纤维性能;化学脱胶
中图分类号:TS102.2+29　　　文献标识码:A　　　文章编号:1009-3025(2006)01-0054-03
1　前言
天然绿色环保纤维既能满足环境的要求又能
满足能源平衡的要求 ,已经越来越受到人们的重
视。开发和利用新型的绿色环保纤维是未来纺织
业发展的必然趋势 。乌拉草是苔草属的一种 ,是
一种野生植物 ,为沼泽湿地中的多年生草本 ,产于
中国东北 ,生于森林地区沼泽或三江平原草甸沼
泽中 ,几百年间 ,东北农民在越冬时脚上都少不了
一双里面絮着乌拉草的靰鞡鞋 。“靰鞡”是满语 ,
意为“皮制防寒鞋” ,乌拉草也由此得名 。乌拉草
纤维就是以乌拉草为原料提取的一种纤维素纤
维 ,研究发现乌拉草原草和提取后的乌拉草纤维
都具有独特的防寒保暖性能和天然的抗菌除臭性
能 ,乌拉草纤维作为一种新型的绿色环保纤维 ,对
其进行开发利用将具有广阔的前景 。
2　乌拉草制品的国内产品开发
到目前为止 ,国内已经开发研究出了很多有
关乌拉草的产品并已申请了国家专利。比如乌拉
草绒毡 、乌拉草药物床垫 、乌拉草鞋垫 、乌拉草药
枕 、乌拉草护腰等产品 。这些制品都是将乌拉草
与其它的纤维或织物毡合 、夹持或编织在一起 ,同
时在产品中加入中草药或香草纤维等物质 ,使产
品具有独特的防寒保暖 、吸湿 、防潮及保健的功
能 ,乌拉草制品还具有抗菌除臭的功效 。到目前
收稿日期:2005-11-07
作者简介:于丽红(1979—),女 ,吉林永吉人 ,硕士研究生。
为止 ,对乌拉草产品的开发仅局限于乌拉草原草 ,
制品还比较粗糙 ,有待于对乌拉草脱胶后的纤维
性能和应用作进一步的研究。
3　乌拉草纤维的组成成分分析
经过试验分析得知 ,未经脱胶处理的乌拉草
纤维的化学成分组成与麻纤维相似 ,其主要成分
都是纤维素 ,还含有果胶 、木质素 、脂腊质 、半纤维
素 、灰分等物质 。这里根据GB5889-86《苎麻化学
成分定量分析方法》对乌拉草纤维进行取样分析。
由实验测得乌拉草纤维的化学组成与苎麻 、
亚麻及大麻的化学组成的数据对比见表 1。由表
1中的数据分析可知 ,乌拉草纤维的化学组成与
大麻纤维最相近。
表 1　乌拉草与苎麻 亚麻 大麻的化学组成对比(%)
品种 脂腊质 果胶 半纤维素 水溶物 木质素 纤维素
乌拉草 2.4 3.4 14 5.7 4.5 70
苎麻 0.2～ 1 3～ 6 12～ 16 5～ 8 0.5～ 2 65～ 75
亚麻 2～ 3 2～ 3 15～ 18 4～ 5 6～ 8 60～ 70
大麻 1～ 2 3～ 4 16～ 19 4～ 11 3～ 6 60～ 65
4　乌拉草纤维生产工艺流程
碱氧一浴法脱胶漂白工艺的基本原理即是利
用乌拉草纤维的各组成成分对酸 、碱 、氧化剂反应
的不同来进行的 ,脱胶方法 、工艺参数的选用及脱
胶效果在很大程度上受纤维自身化学成分的限
制 ,即根据乌拉草纤维的化学成分及其性质 、各成
分与各种化学试剂的反应性能来选择工艺条件。
·54· 　 　　　　　　　　　　山东纺织科技　 　　　　　　　　　　2006年第 1期　
本工艺是将煮练漂白这两步最耗时 、耗能的工序
根据各自原理和去除对象 ,合理地合并在一起一
步完成的 ,这样可以避免脱胶流程长 ,工序多的缺
陷。由于条件和时间的限制 ,选择的实验室工艺
流程为:
乌拉草(除杂水洗后烘干)※预浸酸※水洗
※碱氧一浴煮练※水洗 ※酸洗 ※水洗 ※晾干
5　脱胶工艺的优化选择
乌拉草纤维与麻纤维一样 ,但纤维两端靠果
胶质和半纤维素等非纤维素多糖轴向搭接形成纤
维素 ,纤维素之间靠胶质和半纤维素相连 ,为了提
取原乌拉草中的纤维以便研究其性能 ,必须去除
胶质 ,破坏纤维之间的连接程度 ,使单纤维之间易
于分离。目前常用的化学脱胶方法主要有化学煮
练法 ,生物酶法和化学生物结合法以及超声波法
等。本课题中经过前期试验的探讨以及对麻脱胶
工艺的分析 ,制定了乌拉草碱氧一浴脱胶漂白的
工艺设计。即利用 NaOH 和 H2O 2的共同作用达
到脱胶的目的 ,通过 NaOH 与非纤维素物质的作
用 ,去除乌拉草中的半纤维素 、果胶 、部分木质素
等非纤维素成分 ,保留纤维素成分与部分胶质。
另外 ,NaOH 还为双氧水的氧化漂白作用提供了
一个碱性的环境 ,双氧水不仅起漂白纤维的作用 ,
而且最重要的是氧化并最终去除木质素 ,这就是
碱氧一浴脱胶工艺的作用原理 。设计中利用正交
试验设计的理论 ,针对脱胶后乌拉草纤维的保暖
性 、吸湿性这两个性能指标和影响这两个指标的
四个因素 ,即N aOH 浓度 A 、H 2O 2浓度B 、处理时
间 C 、反应温度 D ,每个因素取三个水平 ,通过大
量的先期试验确定各因素的水平值 ,最终设计的
因素水平表如表 2所示。
表 2　因素水平表
水平
NaOH
浓度(g/ L)
A
H2O 2
浓度(g/ L)
B
时间
(min)
C
温度
(℃)
D
1 10 8 90 90
2 12 10 120 100
3 14 12 150 110
5.1　乌拉草纤维吸湿性与保暖性的测试
5.1.1　吸湿性的测试方法
将脱胶处理后的乌拉草纤维烘至恒重 ,在恒
温水浴上(75 ℃)吸湿至恒重 ,每隔 5 min 测一次
纤维吸湿后的重量 ,用吸湿率表示这种测试条件
下乌拉草纤维的吸湿性能:
吸湿率(%)=(W湿-W原)/W原 ×100%
其中W湿为乌拉草吸湿后的适时测量值(g),
W原为乌拉草纤维原始质量 。对不同工艺条件处
理后的乌拉草纤维的吸湿率数据见表 3。
表 3　脱胶处理后乌拉草纤维的吸湿率
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
吸湿率(%)16.6 50.8 55 37.3 23 27.9 56.9 40.1 20.7
5.1.2　乌拉草纤维的保暖性测定
采用包覆外壁测内部水温度变化的方法来测
乌拉草纤维的保暖性 。纤维的保暖性是评价纺织
纤维品质的重要指标 ,由于本实验中没有测保暖
性的相关仪器 ,所以这里采用间接的测试方法 ,即
利用导热性能良好的铝制易拉罐来测此项性能指
标。将待测试样均匀紧密地包覆在易拉罐外围
(由于实验处理后的乌拉草纤维比较散碎 ,所以实
验中用保暖性很差的布将乌拉草纤维均匀包覆在
易拉罐外壁上),然后向易拉罐内注入 60 ℃左右
的热水 ,并将灌顶密封 ,待 10 min后测罐内水的
温度 。
保暖率(%)=(T 1 -T 2)/ T 1 ×100%
其中 T 1 —10 m in 前水的温度 , T 2 —10 min
后水的温度。对不同工艺条件处理后的乌拉草纤
维的保暖率数据见表 4。
表 4　脱胶处理后乌拉草纤维的保暖率
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
保暖率(%) 8.3 19.4 25 14.3 11.1 12.7 38.5 15.1 11.1
5.2　优化选择
根据测得的各数据进行正交试验的数据分
析 ,得极差数据分析表 5和表 6。
由计算可知四个因素的极差分别为 R1 、R2 、
R3 、R4 ,由表 5和表 6 中数据可以看出 , R3 、R4值
较大 ,R2最小。这反映了当因素 C 、D的水平变动
时 ,指标波动最大 ,因素 B的水平变动时 ,指标波
动最小。由此可以根据极差的大小顺序排出因素
的主次:主※次 ,DCAB 。
·55·　2006年第 1期　　　　　　　　　　 　山东纺织科技　 　　　　　　　　　　
表 5　保暖率的极差数据分析表
A B C D 保暖率(%)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
1
1
2
2
2
3
3
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
2
3
1
3
1
2
1
2
3
3
1
2
2
3
1
8.3
19.4
25
14.3
11.1
12.7
38.5
15.1
11.1
Ⅰ j
Ⅱ j
Ⅲ j
52.7
38.1
64.7
61.1
45.6
48.8
36.1
44.8
74.6
30.5
70.6
54.4
R j 26.6 15.1 38.5 40.1
表 6　吸湿率的极差数据分析表
A B C D 吸湿率(%)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
1
1
2
2
2
3
3
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
2
3
1
3
1
2
1
2
3
3
1
2
2
3
1
16.6
50.8
55
37.3
23
27.9
56.9
40.1
20.7
Ⅰ j
Ⅱ j
Ⅲ j
122.4
88.2
117.7
110.8
113.9
103.6
84.6
108.8
134.9
60.3
135.6
132.4
R j 34.2 10.3 50.3 75.3
　　由此可以看出 ,最主要的是反应温度(因素
D),其次是时间(因素 C)及 NaOH 浓度(因素 A)
的条件 ,至于 H 2O 2浓度(因素 B)相对其他三个因
素来说重要性相对差一些。H 2O 2浓度还应根据
处理后的纤维性能来作决定。综上所述得到较好
的试验条件为 A3 B1 C3D2 ,即 NaOH 浓度12 g/L ,
H2O2浓度 8 g/ L ,时间150 min ,温度100 ℃。
6　结语
乌拉草是一种新型的环保纤维 ,无论是从能
源角度还是从环保角度考虑对乌拉草纤维的开发
利用都将具有深远的意义 ,本课题将对提取后的
乌拉草纤维的各项性能作进一步的研究 ,以便分
析乌拉草纤维的可纺性。
参考文献:
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Meyer Sedge Fiber———A New Type Textile Fiber Material
YU Li-hong , T ANG S hu-juan , H AN Lian-shun
(Changchun Univer sity o f Technolog y , Changchun 130012 , China)
Abstract:Meyer Sedge fiber is a new type of g reen fibe r.The development status , composi tion and
product ion process are int roduced , and the optimized degumming technique o f ex tracting meyer sedge
fiber are selected.
Key words:meyer sedge f iber;f iber characterist ics;chemical degumming
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