竹纖維鑒別方法的研究進展

　  竹纖維是我國自行研發(fā)并產(chǎn)業(yè)化的新型纖維素纖維，按加工方法不同，有竹原纖維和竹漿纖維兩類。竹原纖維采用物理方法進行加工，不添加任何化學試劑，為100%的天然纖維。竹漿纖維采用化學方法加工，經(jīng)水解(堿法)及多段漂白制成漿粕，再由化纖廠進行紡絲制成竹漿纖維，是類似粘膠纖維的一個化學紡絲過程。

　　竹纖維作為一種來源豐富、可再生、可降解的資源性纖維，開發(fā)利用前景廣闊，受到了越來越多人的關(guān)注。人們對竹纖維的基本化學組成、組織形態(tài)、理化性能進行了大量的基礎(chǔ)研究，并通過不同方法對竹纖維及其產(chǎn)品進行了開發(fā)。竹原纖維為純天然纖維，纖維性能優(yōu)異，產(chǎn)品具有特殊的風格，并且具有優(yōu)異的抗菌性能，夏季干爽舒適性好。竹漿纖維則由于紡絲過程而在性能上受到很大損傷，強力低、結(jié)晶度低、大分子排列較稀疏，回潮率高，屬于與普通粘膠纖維相似的再生纖維素纖維。竹漿纖維雖然改善了竹原纖維的強度不勻率，伸長率、纖維韌性和耐磨性等都有所增加，但其一些天然特性也遭到破壞，纖維的除臭、抗菌、防紫外線功能出現(xiàn)一定程度的下降，濕強力也下降較多。

　　由于竹原纖維與麻類纖維、竹漿纖維與粘膠纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)相近，給鑒別工作帶來很大困難。國內(nèi)外有關(guān)竹纖維鑒別方面的標準，只有SN/T1901—2007《七種紡織纖維的系列鑒別方法》中提及竹漿纖維及另外六種纖維的定性鑒別方法。但是沒有說明如何鑒別與其結(jié)構(gòu)、性能相近的粘膠纖維、竹原纖維、麻類纖維及其混紡產(chǎn)品。

　1 竹漿與竹原纖維的鑒別方法

　　竹原纖維和竹漿纖維雖然都以竹作為基礎(chǔ)原料，但制作工藝完全不同，性能差異很大。周建萍[4]通過對竹原纖維和竹漿纖維的對比認為，竹漿纖維的性能更為優(yōu)越，表現(xiàn)為強伸度變異系數(shù)小、伸長率大，纖維韌性、耐磨性、可紡性較好。其對兩種竹纖維化學和熱學性能研究結(jié)果見表1。

　　表 1 竹原纖維和竹漿纖維化學和熱學性能對比表

　　王越平等、孫居娟等研究發(fā)現(xiàn)，從結(jié)構(gòu)上看，竹原纖維屬典型的纖維素I型結(jié)晶，結(jié)晶度高，大分子排列規(guī)整；截面形態(tài)呈腰子形，有中腔，壁上有裂紋。而竹漿纖維屬典型的纖維素II型結(jié)晶，結(jié)晶度低，截面形態(tài)與普通粘膠纖維沒有差別，呈多邊形不規(guī)則狀，邊緣呈鋸齒形，縱向表面有許多凹槽，使得竹漿纖維具有較好的吸濕、放濕性，同時增強了纖維之間的抱合力，有利于紡紗加工。從性能上看，竹原纖維的結(jié)晶度、熱穩(wěn)定性和抗菌性能均好于竹漿纖維；竹原纖維屬高強低伸型纖維，而竹漿纖維屬低強高伸的柔弱型纖維；竹漿纖維的回潮率與粘膠一致為13%，而竹原纖維的回潮率為6%~7%。

　　周秋寶等報道，竹原纖維與竹漿纖維能溶解于不同濃度的硫酸、鹽酸和硝酸中，溶解速率表現(xiàn)各異，竹漿纖維的耐堿性比竹原纖維要好，都可溶解于氯化鈣與甲酸混合液、次氯酸鈉溶液和銅氨溶液中，而兩者均不溶于其他所試24個有機溶劑。竹原纖維的抗紫外能力明顯高于竹漿纖維，而兩者著色樣的抗紫外性能比原樣有較大提高。楊慶斌等研究了熱處理對竹原纖維和竹漿纖維力學性能的影響。結(jié)果表明，竹原纖維具有較高初始模量，濕態(tài)時纖維力學性能較之干態(tài)有明顯下降。竹漿纖維除斷裂伸長外，其各項拉伸斷裂力學性能指標均遠遠低于竹原纖維。

　　以上研究表明，竹原纖維和竹漿纖維在結(jié)構(gòu)和性能上有一定的差異，如外觀形態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、力學性能、熱穩(wěn)定性、著色性能等方面。但是由于操作復雜或當粘膠和麻類等結(jié)構(gòu)、性能相近的纖維存在時，快速、準確的鑒別這兩種纖維存在較大的困難，至今沒有相應的標準。

　　2 竹漿纖維鑒別方法研究進展

　　陳寶喜等通過試驗，確定了在硫酸溶液濃度(60±0.5)%、溶解溫度(25±2)℃、溶解時間(20±2)min等條件下可準確、便捷地確定竹漿纖維/棉纖維混紡產(chǎn)品纖維含量。劉蘭芳等提出，37%鹽酸在溫度25℃、時間為10min條件下和甲酸-氯化鋅溶液在溫度50℃、時間90min條件下，可利用溶解法測定棉纖維與竹漿纖維的雙組分紡織品混紡比。

　　馬順彬等研究表明，竹漿纖維和粘膠纖維的燃燒特征相同，只是在殘渣的顏色上有所區(qū)別，竹漿纖維的殘渣顏色是深灰色，粘膠纖維殘渣顏色是灰白色。二者縱向均有溝槽，橫向截面的邊緣有不規(guī)則的鋸齒形，只是竹漿纖維無皮芯結(jié)構(gòu)，而粘膠纖維有皮芯結(jié)構(gòu)。二者溶解性能相同、紅外光譜吸收圖譜相似，無法用于鑒別。隋淑英等利用X射線衍射法測得竹漿纖維結(jié)晶度為31.6% ,粘膠纖維的結(jié)晶度為30% ,二者的結(jié)晶度基本相同。閻賀靜等通過掃描電鏡分析發(fā)現(xiàn)竹漿纖維橫截面布滿了孔洞，說明它具有優(yōu)良的吸濕透氣性。粘膠纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)與竹漿纖維相似，但橫截面沒有孔洞。對纖維的熱失重分析表明，竹漿纖維耐熱分解性能比粘膠纖維差。張濤等通過研究提出粘膠纖維-OH較竹漿纖維活潑性大，竹漿纖維在3450cm-1~3250cm-1處的-OH吸收比粘膠纖維明顯弱，這是鑒別這兩種纖維的有效手段之一。李志紅等提出通過顯微鏡觀察縱向形態(tài)特征，可快速區(qū)別于Lyocell、棉以及甲殼素纖維；用37%鹽酸，常溫下觀察溶解情況，Modal迅速溶解，普通粘膠纖維溶解但比Modal度稍慢，竹漿纖維只有部分溶解。用密度梯度管測定密度，竹纖維密度明顯低于普通粘膠、Lyocell、Modal和棉。楊元通過研究指出可通過著色法和燃燒法或通過比較拉伸性能來區(qū)分竹漿纖維和粘膠纖維。楊建平等利用濃度55-90％的硫酸溶液來定性鑒別竹漿纖維和Modal纖維，并通過對溶液粘度的定量分析鑒定粘膠和竹漿纖維的混合體中竹漿纖維的混合比。

　　竹漿纖維和棉纖維的定性定量分析方法取得了一定的進展，但是竹漿纖維和粘膠纖維目前正在進行的密度法研究、溶解度法研究、顯微鏡觀察法等研究，因操作復雜或區(qū)分效果不明顯，在應用中都有很大的局限性，始終沒有被推廣。

　　3 竹原纖維鑒別方法展

　　竹原纖維與麻類纖維的結(jié)構(gòu)及性能相似，其顯微形態(tài)與麻類纖維有許多相似之處，不易區(qū)分。石紅等研究指出，常規(guī)方法中纖維投影法、密度法、溶解法等方法不適合定性鑒別竹原纖維和亞麻纖維。根據(jù)亞麻和竹原纖維分子結(jié)構(gòu)中-CH、-CH2、-CH3個數(shù)(聚合度)的差異，發(fā)現(xiàn)紅外光譜圖在2900cm-1和2850cm-1處存在較為明顯的差異，利用此光譜圖可以定性鑒別亞麻和竹原纖維。田慧敏等[27]指出竹原纖維的表面有明顯的溝槽和節(jié)紋，次生層呈三層同心層結(jié)構(gòu)，次生外層的微纖與纖維軸近乎平行排列，內(nèi)部有大量的空洞。通過紅外光譜計算的結(jié)晶度指數(shù)表明竹原纖維的結(jié)晶度僅次于苧麻纖維，高于亞麻纖維和棉纖維。竹原纖維具有更強的分子間的氫鍵，纖維素的晶型以Iβ為主，其Iβ的含量低于棉纖維，但是高于亞麻纖維。何建新等測得了毛竹與苧麻、亞麻原料的化學組成和單纖維尺寸,見表2。通過X衍射表明竹原纖維的結(jié)晶度和晶粒的取向度與苧麻相近，高于亞麻和棉纖維，竹原纖維的晶粒尺寸大于其他三種纖維。

　　表 2 毛竹與蘭麻、亞麻原料的化學組成和單纖維尺寸

　　高路等對幾種纖維做出了初步鑒別并得出以下結(jié)論:纖維長度在3mm左右，截面呈卵圓形且中腔較大、無麻節(jié)的可確定為黃麻纖維；單纖維長度大多在80mm~120mm，截面較粗、腰圓形、中腔壓扁、壁上有裂紋、縱向有麻節(jié)的為苧麻纖維；截面呈多邊形且中腔較小、縱向有麻節(jié)的為亞麻纖維；單纖維粗細差異較大，長度在25mm左右，截面形狀腰圓形、中腔壓扁、縱向表面較粗糙、有橫節(jié)豎紋的為大麻纖維；纖維極短，在3mm左右，截面近似圓形且中腔較小、縱向粗糙、似樹皮狀、無竹節(jié)的為竹原纖維。但是其又同時指出單纖維的分離效果對纖維尺寸測量結(jié)果的準確性起著至關(guān)重要的作用，同時也直接影響到纖維縱橫向形態(tài)的觀察。蔡玉蘭等通過13CNMR分析結(jié)果計算竹原纖維和苧麻、亞麻、棉纖維樣品的晶型含量，與棉纖維和亞麻纖維相比，竹原纖維具有較大的晶粒尺寸，和苧麻纖維接近，見表3。X射線衍射和核磁共振兩種分析結(jié)果均顯示，竹原纖維的結(jié)晶度與苧麻纖維相近，大于棉纖維和亞麻纖維。

　　表 3 由13C NMR圖譜計算的纖維的結(jié)晶度和晶型含量

　　竹原纖維與麻類纖維的鑒別方法，目前正在進行的顯微鏡觀察法、核磁共振法、紅外光譜法研究，由于其制樣難度及準確性等問題，無法實際應用，因此沒有形成相應的鑒別方法標準。

　　綜上所述，國內(nèi)外對于竹纖維的鑒別方法雖然進行了大量的研究，但是由于操作復雜或因區(qū)分效果不明顯，在應用中都有很大的局限性，始終沒有被推廣。因此，竹纖維快速、簡便、有效的鑒別方法是今后的研究方向。

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