大麻纖維的吸濕和放濕特性的研究
大麻纖維的種植、加工及應(yīng)用具有十分悠久的歷史，人類積累了大量與大麻纖維相關(guān)的歷史經(jīng)驗(yàn)、文獻(xiàn)和資料。但是，因?yàn)榻倌曛写舐槭艿浇N管理，使大麻纖維結(jié)構(gòu)和性能缺乏系統(tǒng)的研究與分析。同時(shí)，由于濕度對纖維的品質(zhì)及紡紗加工具有較為顯著的影響，而國內(nèi)外在此方面的文獻(xiàn)報(bào)道不夠全面。因此本文對大麻纖維的結(jié)構(gòu)、形態(tài)與吸濕性能及其成紗品質(zhì)的研究具有一定的新穎性，并可為從事大麻研究領(lǐng)域的科技工作者提供理論參考。
大麻纖維中含有的膠質(zhì)會(huì)以物理或化學(xué)的方法使得纖維素之間的粘結(jié)加固，可使原本較短的大麻纖維以束纖維形態(tài)存在于大麻韌皮纖維之中，增加大麻工藝?yán)w維的長度。大麻纖維的結(jié)晶度較高，無定形區(qū)相對較小，其結(jié)晶完整性較好，大分子鏈段排列規(guī)整，這正是大麻纖維強(qiáng)度高、斷裂伸長小、模量大并造成其剛硬的根本原因。大麻纖維縱向凹凸不平、有麻節(jié)、粗細(xì)不勻，：橫截面形狀差異較大，內(nèi)有空腔及大量嵌套孔洞，其表面覆有大量膠質(zhì)，多以束纖維形式集中。大麻纖維中含有大量的極性親水基團(tuán)，纖維的吸濕性非常好。由于巨原纖縱向分裂而呈現(xiàn)許多裂縫和孔洞，并且通過毛細(xì)管道與中腔連通，各種孔洞之間相互嵌套，此結(jié)構(gòu)不僅使大麻纖維具有良好的吸濕性，還具有良好的散濕性。在相同的環(huán)境條件下，大麻纖維的回潮率略高于棉纖維，吸濕、放濕速率明顯高于棉。從吸濕曲線來看，大麻纖維的吸濕和放濕平衡回潮率曲線基本屬于反s形，說明大麻纖維的吸濕可以利用皮爾斯、海爾伍德大麻纖維作為一種綠色的天然紡織原料，其研究與應(yīng)用越來越受到廣泛的關(guān)注，因其本身具有多種優(yōu)異性能，對其展開的研究符合環(huán)境保護(hù)的要求及國家紡織產(chǎn)業(yè)開發(fā)的原則。纖維結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系是纖維高分子物理學(xué)的基本內(nèi)容，纖維的結(jié)構(gòu)是決定其性能的內(nèi)在因素，性能是纖維結(jié)構(gòu)的宏觀表現(xiàn)，而纖維的性能直接影響成紗工藝與質(zhì)量。
大麻纖維本身的結(jié)構(gòu)決定了其具有吸、放濕快的特性，而目前對于大麻纖維的形態(tài)、結(jié)構(gòu)的研究探討不足；大麻纖維的吸濕性及吸濕后性能的變化尚未作出系統(tǒng)的分析：回潮率對大麻純紡紗、大麻棉混紡紗成紗質(zhì)量的影響尚不明確�；谏鲜鰡栴}，本文開展了一系列的研究工作，利用纖維測定儀對大麻的纖維含量進(jìn)行確定，即進(jìn)行定量研究，以期對大麻纖維的開發(fā)及應(yīng)用提供理論參考。主要完成的工作有：
(1)介紹了大麻纖維的發(fā)展史、分類及優(yōu)異特性，從大麻纖維的歷史、傳播、萎縮、新生幾個(gè)方面進(jìn)行了闡述。針對近幾年大麻研究熱度的不斷升溫，介紹了國內(nèi)外大麻纖維的研究現(xiàn)狀，查閱并整理了與本文相關(guān)度較大的大麻纖維的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、吸濕性、紡紗加工性能及物料平衡模型方程方面的文獻(xiàn)。
(2)測試了大麻纖維的化學(xué)成分及化學(xué)組成，并從加工程度、纖維部位、種植條件等方面對影響大麻纖維化學(xué)組成較為關(guān)鍵的幾個(gè)因素進(jìn)行了分析，采用紅外光譜、X射線衍射及X光小角散射等方法測試了大麻纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，在分析測試大麻纖維分子結(jié)構(gòu)及結(jié)晶結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，推測出纖維素、木質(zhì)素、酚類物質(zhì)及微量金屬元素可能發(fā)生的部分結(jié)合，并繪制了大麻纖維的結(jié)構(gòu)模型示意圖。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡及透射電鏡對大麻纖維的形態(tài)特征進(jìn)行了測試分析。
(3)從親水性基團(tuán)、纖維結(jié)晶度、纖維比表面積及內(nèi)部孔隙、纖維中伴生物及雜質(zhì)和環(huán)境對吸濕性的影響幾個(gè)方面對纖維的吸濕機(jī)理和理論進(jìn)行了闡述。分析了大麻纖維的吸濕滯后性，不同回潮率下纖維的吸濕、放濕曲線，纖維的吸濕等溫線，纖維芯吸性能及濕度對大麻纖維梳理長度及細(xì)度的影響。
(4)針對大麻纖維吸濕快、放濕快的特性，結(jié)合目前國內(nèi)外對物料平衡含水率的分析，優(yōu)選出5種常用模型，利用非線性回歸方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并評價(jià)三因素等溫線模型對不同細(xì)度大麻纖維吸濕、放濕等溫線數(shù)據(jù)的擬合效果，選出適等提出的吸濕理論來解釋。但從放濕過程來看，其滯后性較小，說明大麻纖維的放濕速度較快，證明了大麻纖維具有吸濕快、放濕快的特性。大麻纖維的芯吸性能測試說明大麻纖維具有較強(qiáng)的芯吸性能；通過對紅色液體的吸附效果來看，水分子在大麻織物中的擴(kuò)散速度明顯較棉織物快大麻纖維在梳理時(shí)的上機(jī)回潮不宜過大，也不宜過小，通過對比得出回潮率范圍在12內(nèi)進(jìn)行大麻纖維的梳理效果較好，梳理后的大麻纖維長度均一度好，細(xì)度均一，手感蓬松柔軟。
(5)1500nm、2500nm大麻纖維的吸濕、放濕等溫線分別與修正后的Halsey模型、Chung-Pfost模型擬合效果較好；3000nm大麻纖維的吸濕等溫線與修正后的Chung-Pfost模型擬合效果較好；其放濕等溫線與修正后的Halsey模型擬合效果較好。對于各細(xì)度大麻纖維，以上各模型計(jì)算出的理論等溫線與試驗(yàn)值吻合程度較好。
(6)大麻纖維吸濕后，不同分裂度大麻纖維的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長率、動(dòng)一摩擦因數(shù)及導(dǎo)電性能均有不同幅度的提高，而抗彎剛度有不同幅度的降低，表明了水分對大麻纖維的柔韌性能具有一定的改善作用。
(7)采用局部加濕的方法對大麻纖維進(jìn)行表面噴霧，麻條回潮的提高在一定程度上改善了成紗質(zhì)量。借助灰色近優(yōu)綜合判定的數(shù)學(xué)方法對大麻純紡紗線和大麻/棉混紡線的品質(zhì)進(jìn)行評定。
