化學(xué)成分
所有麻纖維均為纖維素纖維,基本化學(xué)成分是纖維素,其他還有果膠質(zhì)、半纖維素、木質(zhì)素、脂肪蠟質(zhì)等非纖維物質(zhì)(統(tǒng)稱(chēng)為“膠質(zhì)”),它們均與纖維素伴生在一起。要取出可用的纖維,首先要將其和這些膠質(zhì)分離(稱(chēng)為脫膠)。各種麻纖維的化學(xué)成分中纖維素含量均在75%左右,和蠶絲纖維中纖維含量的比例相仿。
(一)纖維素
纖維素是麻纖維主要的化學(xué)成分,大分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)式和棉纖維相同,用粘度法測(cè)得苧麻纖維的聚合度約為2000~2500。
纖維素成分的存在為麻纖維提供了三項(xiàng)重要的化學(xué)性能,它對(duì)獲得具有可紡性能的麻纖維十分重要:
1.纖維素的酸性水解性能 纖維素的酸性水解是指在適當(dāng)?shù)臍潆x子濃度、溫度和時(shí)間下,纖維素大分子中的1,4-β苷鍵會(huì)發(fā)生斷裂,從而導(dǎo)致纖維素的聚合度降低,使纖維素的性質(zhì)發(fā)生不同程度的改變。如水解后纖維素的聚合度下降、強(qiáng)力降低,在堿液中溶解增加,吸濕能力改變。因此在脫膠過(guò)程中,應(yīng)遵循水解規(guī)律采取恰當(dāng)?shù)奶幚砉に噮?shù)。
2.纖維素的堿性降解及堿纖維素生成 纖維素大分子在堿性條件下所發(fā)生的分子鏈斷裂過(guò)程,稱(chēng)之為堿性降解。堿性降解包含堿性水解和剝皮反應(yīng)。堿性水解的程度與用堿量、溫度、時(shí)間等有關(guān),特別是溫度,當(dāng)溫度超過(guò)150度時(shí),產(chǎn)生堿性水解作用,在溫度較低時(shí),堿性水解反應(yīng)甚微。堿性水解會(huì)使纖維素的部分苷鍵斷裂、聚合度下降。剝皮反應(yīng)是一種聚糖末端的降解反應(yīng),當(dāng)溫度在150度以下時(shí),纖維素在堿性介質(zhì)中就會(huì)發(fā)生剝皮反應(yīng)。
纖維素與濃堿作用時(shí)則生成堿纖維素。生成堿纖維素的條件與堿的種類(lèi)、溫度、濃度等因素有關(guān)。苧麻纖維的堿變性即是利用生成堿纖維素的機(jī)理,來(lái)達(dá)到纖維改性的目的。
3.纖維素的氧化 纖維素與人人氧化劑作用時(shí),其大個(gè)子中的羥基很容易被氧化劑氧化,形成氧化纖維素。在大多數(shù)情況下,隨著羥基的被氧化,纖維素的聚合度也同時(shí)下降,這現(xiàn)象稱(chēng)為氧化降解。纖維素的氧化作用與氧化劑類(lèi)別、用量、氧化溫度及時(shí)間有很大關(guān)系,改變這些條件,會(huì)生成化學(xué)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)不同的氧化纖維素。
(二)半纖維素
半纖維素不像纖維素那樣是由一種單糖組成的均一聚糖,而是一群低分子量聚糖類(lèi)化合物。半纖維素多糖包括葡萄甘露聚糖、木聚糖和阿拉伯聚糖、半乳甘露聚糖等。其中葡萄甘露聚糖半纖維素對(duì)堿的對(duì)抗性*大,在脫膠過(guò)程中*難除去。
半纖維素在麻的膠質(zhì)中含量*高,是麻脫膠的主攻對(duì)象。由于半纖維素相對(duì)分子質(zhì)量較纖維素小,因此對(duì)酸、堿、氧化劑的作用比纖維素更不穩(wěn)定,大多數(shù)半纖維素能溶解在熱堿液中。
(三)果膠物質(zhì)
果膠物質(zhì)是部分甲氧基化或完全四氧基化的聚半乳糖醛酸(果膠酸),果膠質(zhì)的性質(zhì)取決于甲氧基含量的多少及聚合度的高低。果膠質(zhì)中未被酯化的羧基會(huì)與多價(jià)金屬離子結(jié)合成鹽,變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、降低溶解度,果膠物質(zhì)對(duì)酸、堿和氧化劑作用的穩(wěn)定性要較纖維素低。
(四)木質(zhì)素
木質(zhì)素是一種具有芳香族特性的結(jié)構(gòu)單體為苯丙烷型的三維結(jié)構(gòu)高分子化合物。木質(zhì)素與半纖維素之間的主要聯(lián)結(jié)是苯甲醚鍵、縮醛鍵等。半纖維素——木質(zhì)素的鍵,在100度、1%的NAON溶液中是穩(wěn)定的,這增加了脫膠時(shí)去除這兩者的難度。木質(zhì)素對(duì)無(wú)機(jī)酸作用穩(wěn)定性極高,所以分析木質(zhì)素含量的方法之一就是測(cè)定在72%硫酸溶液中不被水解的殘?jiān)亓?。但是木質(zhì)素易氧化,氯化木質(zhì)素易溶于堿液中。
(五)脂肪蠟質(zhì)與灰分
前者指用有機(jī)溶劑從原麻中抽提的物質(zhì),稱(chēng)為脂肪蠟質(zhì);后者是植物細(xì)胞壁中包含的少量礦物質(zhì),主要是鉀、鈣、鎂等無(wú)機(jī)鹽和它們的氧化物。