莲纤维的结晶结构与理化性能的研究

概要：2℃的烘箱中烘至恒重，称取干重，计算回潮率。放湿实验：将莲纤维和棉纤维各称取重约1 g的试样,放入盛水的干燥器(相对湿度为100% )内,搁置96 h,使试样达到吸湿平衡。然后在恒温恒湿室（温度为22℃，相对湿度为66%）内,测试试样放湿后重量的变化,其方法同上。达到放湿平衡后,将样品烘干,称取干重,计算回潮率。2.3.4 耐酸碱性测试将纤维在50℃烘箱中烘两个半小时后，称重，分别在不同浓度的化学试剂不同条件下处理三个小时后，烘干，称重，计算纤维失重率。然后挑取单根纤维在电子单纤维强力仪上进行断裂强力测试，并用扫描电镜观察莲纤维处理前后表面形态。 3．结果与讨论 3.1 结晶结构 非常清晰地显示了3 个特征峰,布拉格角分别为16. 44°、22.26°和34.54°,对应于(101), (002) 和(040)晶面,与天然纤维素纤维如棉、麻等的衍射图谱相似，且主要特征峰的晶面间距与棉麻的非常接近，说明莲纤维的晶体结构属于纤维素I 晶体。经计算莲纤维的结晶度为42.78%，小于棉麻的结晶度；同样40.24%的结晶指数也低于棉麻的60%和80%。

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2℃的烘箱中烘至恒重，称取干重，计算回潮率。

　　放湿实验：将莲纤维和棉纤维各称取重约1 g的试样,放入盛水的干燥器(相对湿度为100% )内,搁置96 h,使试样达到吸湿平衡。然后在恒温恒湿室（温度为22℃，相对湿度为66%）内,测试试样放湿后重量的变化,其方法同上。达到放湿平衡后,将样品烘干,称取干重,计算回潮率。

　　2.3.4 耐酸碱性测试

　　将纤维在50℃烘箱中烘两个半小时后，称重，分别在不同浓度的化学试剂不同条件下处理三个小时后，烘干，称重，计算纤维失重率。然后挑取单根纤维在电子单纤维强力仪上进行断裂强力测试，并用扫描电镜观察莲纤维处理前后表面形态。

 

　　3．结果与讨论

 

　　3.1 结晶结构

 

　　非常清晰地显示了3 个特征峰,布拉格角分别为16. 44°、22.26°和34.54°,对应于(101), (002) 和(040)晶面,与天然纤维素纤维如棉、麻等的衍射图谱相似，且主要特征峰的晶面间距与棉麻的非常接近，说明莲纤维的晶体结构属于纤维素I 晶体。

　　经计算莲纤维的结晶度为42.78%，小于棉麻的结晶度；同样40.24%的结晶指数也低于棉麻的60%和80%。低的结晶指标表示纤维内无定形区比例高，分子结构排列无序，使得纤维大分子更易与水分子和化学试剂反应，意味着纤维可能具有良好的吸湿性和染色性能。结晶结构同样也影响纤维的力学性能，一般来说，结晶度越高纤维的强力越高。

 

　　莲纤维的晶粒尺寸为2.7nm,远远低于棉纤维的，但接近于亚麻纤维的。据参考文献报道，棉纤维的晶粒尺寸在5.5~6.5nm，亚麻的晶粒尺寸据文献报道为2.8nm。晶粒尺寸对纤维的性能有较大影响。粗大的晶粒尺寸使得纤维的刚性、弹性模量较大，而延伸度、耐疲劳程度、柔曲小。概括来说，纤维的晶粒尺寸宜小不宜大。

 

　　莲纤维的取向度为73.3%。高于棉纤维的取向度（60%~65%），与麻纤维的（90%左右）相比稍低。可见莲纤维的微纤沿纤维轴向排列较整齐。纤维的结晶取向结构将综合影响其理化性能。

 

　　3.2 莲纤维的单丝线密度

 

　　单丝样品在 FAVIMAT 仪器上夹持住后，在正弦振荡下产生自激振荡，仪器通过光电传感器获取其共振频率。

　　自然状态下的单根莲纤维是由一排复丝螺旋排列而成，其组成根数在6~12左右，组成根数的差异造成了单根莲纤维的细度变化较大，最大值可达1.81dtex,最细只有0.56dtex。组成莲纤维的单根丝的直径在3~5um左右，属于超细纤维范畴，因此自然状态下的莲纤维就相当于由超细纤维组成的超复丝，具有优异的吸湿性及柔软的手感。

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