第七节　其他植物纤维

一、桑皮纤维

（一）概述

桑皮纤维取自冬、夏两季修剪的桑树废枝，属韧皮纤维，是一种新型的天然纤维，它既有棉的特征，又具有麻纤维的优点，因此，具有极广阔的应用前景。我国是一个蚕桑大国，蚕桑资源极其丰富，拥有约1200万亩桑园。每年冬、夏两季要对桑树进行剪枝，剪下来的废枝条过去主要被农民当柴火烧掉。因此，利用废弃的桑树枝（皮）资源开发可再生利用的具有较高附加值的纯天然桑皮纤维混纺纱线及制品，不仅将国内广泛的桑树资源保护与综合开发结合起来，实现废物利用，而且可以增加纺织产品的品种，提高纺织服装产品的档次，利用生态纺织品冲破国际贸易中的各种技术和生态壁垒，顺应国际纺织品消费追求的趋势。

（二）桑皮纤维的制造方法

桑皮纤维从桑树修剪下的枝条中提取。桑皮经过脱胶处理，使其手感柔软、平滑、蓬松，便于开松、梳理，其纺制是在麻纤生产设备上技改而成的机械上完成。

桑皮纤维的纤维素含量低于剑麻、大麻、黄麻、菠萝叶纤维，果胶含量远远大于其他几种植物纤维。果胶物质对纤维的吸附性能有较大影响，直接关系到桑皮纤维的染色性能。桑皮纤维的脱胶、制纤工艺可参考大麻纤维的工艺进行加工处理。化学脱胶法是韧皮纤维脱胶所采用的主要方法，其原理是利用韧皮中的胶质和纤维素对酸、碱、氧化物作用性质的不同，通过煮练、水洗等化学、物理机械手段使胶质与纤维分离，又分为高温高压法和常温常压法。

脱胶制取是生产桑皮纤维的重要过程，包括浸渍润胀、酸煮去皮、水洗、碱煮锤洗、脱水、增柔处理、脱水干燥、开松、梳理、包装等工艺步骤。

1.浸渍润胀　将桑皮纤维放入温度25～40℃的水中浸润0.5～2天，取出。

2.酸煮去皮　将浸润后的桑皮纤维放入浴比（1：15）～（1：40），浓度为1～10g/L的酸液中，在温度95～100℃的常压下，煮沸1～3h取出，机械去皮。

3.水洗　将去皮后的桑皮纤维放入温度为20～60℃的水中，洗涤0.1～0.5h取出。

4.碱煮锤洗　将水洗后的桑皮纤维再放入浴比（1：15）～（1：40），浓度为1～12g/L的碱液中锤洗。

5.增柔处理　增柔处理所用的增柔剂含有可使桑皮纤维表面形成一层柔软平滑薄膜的柔软平滑剂和表面活性剂。

经过脱胶有效地提高了桑皮纤维的制成率。

（三）桑皮纤维的特点

桑皮纤维的平均长度为20～30mm，表面分布有0.5～1μm的微纤维，纤维截面为三角形和椭圆形，纤维结晶度为30%～50%，分解温度为310℃，玻璃化温度为77.8℃。桑皮纤维具有坚实、柔韧、密度适中和可塑性强等特点，并有着优良的吸湿性、透气性、保暖性和一定的保健功效，其光泽良好、手感柔软、易于染色。

（四）应用

目前用桑皮纤维已开发了纱线，并制作成T恤、内衣、睡衣、围巾等服装、服饰制品，用桑皮纤维制作的“桑衣”不仅具有蚕丝的光泽和舒适度，还具有麻制品的挺括，并且既保暖又透气，是极佳的绿色生态纺织品。桑皮纤维还可以与棉、毛、丝、麻、涤纶等常用纺织纤维混纺为“桑/毛”“桑/棉”“桑/丝”等新型纺织品，其服装面料质地细腻柔和，手感舒适。由于这种天然环保生态型纺织品原料顺应了当今服饰日趋崇尚自然、返璞归真、舒适保健的潮流，且原料充足、广泛、可再生利用，又容易实现规模化生产，所以将具有广阔的市场前景。

二、菠萝叶纤维

（一）概述

菠萝又称凤梨，属凤梨科，凤梨属，是多年生单子叶草本植物。菠萝是热带水果，原产于中、南美洲，17世纪传入我国，18世纪已有种植。菠萝果肉含钠、钾及多种维生素，其中纤维素的含量相当丰富，汁多香美，酸甜适度可口，风味独特。菠萝纤维是从菠萝叶片中提取的纤维，属于叶脉纤维。菠萝叶脉（俗称菠萝刈）去其两侧锐刺及胶质后，取出的纤维每根长度为3～8cm，直径仅为真丝直径的1/4，纤维质软，强度较低，无法满足纺纱的要求，因此，以往只能将菠萝叶纤维与其他纤维混纺，可制成渔网、面料、纸张等。

早在民国前，我国台湾就已有采用多种菠萝叶上的纤维制成纱线、织成衣料的技术，由于材质优良、柔软，且耐水性强，织成的面料略带黄色光泽，可作为蚕丝的代用品，当时菠萝叶纤维被当成衣料纤维不足时的应急之用。相关的生产、纺织与输出多集中于彰化、南投、凤石等地。

（二）菠萝叶纤维的提取方法

菠萝叶纤维是从菠萝植物的叶片中获得的，叶片内有数条长度不等的纤维，每根长度为80～100cm，经过取纤后即可作为纺纱织布的好原料。目前取纤的方法可分为人工取纤法、机械取纤法与化学取纤法三种。

1.人工取纤法　最早菠萝叶加工的方法是先去除边缘的刺，再压在长条椅子上面，用碗刮去叶面的黏液胶质，让纤维露出。然后再用酸粥或饭汁浸一天，用水清洗黏液。接下来捻纱过浆，再用纱棒缠紧，就可以作为纺织的材料。用这种纤维制造的布摸起来触感不是很好，也不吸汗，硬邦邦的。

后来为了节省人工、改善质量并且量化生产，进步到用锅煮法来取纤：将菠萝生叶细条放入锅内蒸煮、精练后取出，在叶片上覆盖湿的草席让它发酵，发酵后刮除叶片四周的叶肉，再将纤维绑成一束束的予以漂白，并以草酸液处理，经过水洗及日光暴晒干燥后即成菠萝叶纤维，便可纺成纱线、织布。

2.机械取纤法　菠萝叶收割后，利用刮麻机将菠萝叶的叶肉胶质刮除，再将剩下纤维部分予以烘干或晒干，纤维经过梳理与整理后切成一定长度，即可用于纺纱。利用机械开纤取得的纤维强度较低，无法满足纺纱的要求，因此，以往只能将菠萝叶纤维与其他纤维混纺来提升纱线强力。

3.化学取纤法　菠萝叶片使用化学处理（脱胶和改性）的方法进行处理提取纤维。把纯菠萝叶纤维放在特殊油液里浸泡予以改性，纤维经过深加工处理后，其强度比棉花高，外观洁白，柔软爽滑，手感如蚕丝。

（三）菠萝叶纤维的结构与性能

1.化学组成　菠萝叶纤维与亚麻、黄麻的化学组成比较见表1-8。

表1-8　菠萝叶纤维的化学组成比较

由表1-8可知，菠萝叶纤维的化学组成与亚麻、黄麻类似，但纤维素含量较低，半纤维素和木质素含量偏高，故菠萝叶纤维粗硬，伸长小，弹性差，吸湿放湿快。纤维中脂蜡质含量较高，因此光泽较好。菠萝叶纤维的可纺性能优于黄麻而次于亚麻，在纺纱前进行适当的脱胶处理可以改善其可纺性。

2.形态结构　菠萝叶纤维由许多纤维束紧密结合而成，每个纤维束又由10～20根单纤维细胞集合组成。单纤维细胞长2～10mm，宽1～26μm，长径比为450左右。纤维表面粗糙，有纵向缝隙和孔洞，横向有枝节，无天然扭曲。单纤维细胞呈圆筒形，两端尖，表面光滑，有线状中腔。横截面呈卵圆形或多角形。

3.物理性质　菠萝叶纤维与亚麻、黄麻的力学性能比较见表1-9。

表1-9　菠萝叶纤维与亚麻、黄麻的力学性能比较

由表1-9可以看出，菠萝叶纤维的单纤维长度较短，在纺纱加工时采用工艺纤维，在脱胶处理时采用半脱胶，以保证残胶能够将短纤维粘连成符合工艺要求的工艺纤维。

（四）菠萝叶纤维的应用前景

菠萝叶纤维与棉混纺可生产牛仔布，悬垂性与棉牛仔布相似；菠萝叶纤维与绢丝混纺可织成高级礼服面料；用转杯纺生产的纯菠萝叶纤维纱作纬纱，用棉或其他混纺纱作经纱，可生产各种装饰织物及家具布；用毛纺设备纺制羊毛和菠萝叶纤维混纺纱可生产西服与外衣面料；在黄麻设备上生产的菠萝叶纤维与棉混纺纱可织制窗帘布、床单、家具布、毛巾、地毯等；用亚麻设备生产涤纶、腈纶与菠萝叶纤维混纺纱可用于生产针织女外衣、袜子等。

此外，菠萝叶纤维在工业中也有广泛的应用，用菠萝叶纤维可生产针刺非织造布，这种非织造布可用作土工布，用于水库、河坝的加固防护；由于菠萝叶纤维纱比棉纱强力高且毛羽多，因此，菠萝叶纤维也是生产橡胶运输带的帘子布、三角带芯线的理想材料；用菠萝叶纤维生产的帆布比同规格的棉帆布强力还高；菠萝叶纤维还可用于造纸、强力塑料、屋顶材料、绳索、渔网及编织工艺品等。

目前，全球有丰富的菠萝叶纤维资源，但由于尚未得到充分利用而大部分成为农业废料。印度、日本、菲律宾等国率先对菠萝叶纤维的开发利用进行了研究，取得了一些突破性进展，国内也有大专院校及研究机构对菠萝叶纤维的提取和应用进行了研究，研究工作大部分集中在纤维的力学性能、表面改性及纤维增强复合材料等方面，对应用方面的研究有待进一步深化。

三、木棉纤维

（一）概述

木棉属被子植物门、双子叶植物纲、木棉科植物。木棉植物品种较多，约有20属180种，有些属种的木棉不结果，结果且果实内具有绒毛的共有6种。目前应用的木棉纤维主要指木棉属的木棉种、长果木棉种和吉贝属的吉贝种这3种植物果实内的绒毛。木棉纤维有白、黄和黄棕色3种颜色。一株成年期的木棉树可产5～8kg的木棉纤维，目前包括我国在内的木棉纤维的全球年产量约20万吨。

木棉纤维属单细胞纤维，与棉纤维相同。但棉纤维是种子纤维，由种子的表皮细胞生长而成的，纤维附着于种子上。而木棉纤维是果实纤维，附着于木棉蒴果壳体内壁，由内壁细胞发育、生长而成。一般长8～32mm、直径20～45μm。它是天然生态纤维中最细、最轻、中空度最高、最保暖的纤维材质。它的细度仅有棉纤维的1/2，中空率却达到86%以上，是一般棉纤维的2～3倍。木棉纤维在蒴果壳体内壁的附着力小，分离容易。木棉纤维的初步加工比较方便，不需要像棉花那样须经过轧棉加工，只要手工将木棉种子剔出或装入箩筐中筛动，木棉种子即自行沉底，所获得的木棉纤维可以直接用作填充料或手工纺纱。

（二）木棉纤维的结构与性能

1.化学组成　木棉纤维含有64%左右的纤维素，13%的木质素，此外，还含有8.6%的水分、1.4%～3.5%的灰分、4.7%～9.7%的水溶性物质、2.3%～2.5%的木聚糖以及0.8%的蜡质。木棉纤维的聚合度大约在10000，和棉纤维相当。

2.外观形态　木棉纤维纵向外观呈圆柱形，表面光滑，不显转曲；光泽好。截面为圆形或椭圆形，中段较粗，根端钝圆，梢端较细，两端封闭，截面细胞未破裂时呈气囊结构，破裂后纤维呈扁带状。细胞中充空气。纤维的中空度高达80%～90%，胞壁薄，接近透明，因而相对密度小，浮力好。纤维块体在水中可承受相当于自身20～36倍的负载重量而不致下沉。木棉表面有较多的蜡质使纤维光滑、不吸水、不易缠结、防虫。

木棉纤维的形态结构如图1-6所示。

各研究者采用的木棉品种不同，不同文献报道的纤维细度、长度等指标也有差异，基本在如下范围：木棉纤维长度8～34mm，纤维中段直径18～45μm，平均直径30～36μm，壁厚0.5～2μm，纤维线密度为0.9～3.2dtex，单纤维密度仅为0.29g/cm3，而棉为1.53g/cm3。

3.物理性能　木棉纤维的物理性能见表1-10。

表1-10　木棉纤维的物理性能

木棉纤维的相对扭转刚度为71.5×10-4（cN·cm2）/tex2，比玻璃纤维的还大，这可能引起加捻效率降低。因长度较短、强度低、抱合力较差，用棉或毛的纺纱方法难以单独纺纱，这是过去一直没有很好地应用木棉纤维的一大原因。

采用X射线衍射法测得木棉纤维的结晶度为33%，而亚麻的结晶度为69%，棉的结晶度为54%。木棉纤维回潮率达10.73%，与丝光棉10.6%的回潮率相当。木棉纤维的平均折射率为1.71761，比棉的1.59614略高，且木棉纤维具有光滑的圆形截面，这导致木棉纤维光泽明亮，同时也使得纤维显深色性差。

4.化学性质　木棉纤维可用直接染料染色，但由于木棉纤维含有大量木质素和半纤维素，它们和纤维素互相纠缠及分子间力作用导致了纤维素部分羟基被阻止，并且导致了染料分子不能顺利进入，使得其上染率仅为63%，而同样条件下棉的上染率为88%。

木棉纤维具有良好的化学性能，其耐酸性好，常温下稀酸对其没有影响，醋酸等弱酸对其也没有影响。木棉纤维溶解于30℃，75%的硫酸溶液；100℃，65%的硝酸溶液；部分溶解于100℃，35%的盐酸溶液。木棉纤维耐碱性能良好，常温下NaOH对木棉没有影响。

木棉纤维的溶解性能见表1-11。

表1-11　木棉纤维的溶解性能

（三）木棉纤维的应用

1.中高档服装、家纺面料　木棉与棉混纺成纱线，木棉纤维含量可达70%，可以广泛应用于针织内衣、绒衣、绒线衫、机织休闲外衣、床上用品、袜类等领域。

2.中高档被褥絮片、枕芯、靠垫等的填充料　过去木棉纤维没能在这些领域广泛应用的原因是木棉纤维太细、弯曲刚度低、压缩弹性差，填充料容易被压扁毡化，随着使用时间的推移，产品的柔软舒适性和保暖性衰减较快，而且被褥絮片强力低局部会出现破洞（棉被局部变夹被）。东华大学已开发出“持久柔软保暖的木棉絮片的制造技术”，利用该技术制造的木棉絮片的强度、压缩弹性、保暖性能的持久性都可与目前的七孔、九孔涤纶絮片媲美，但在柔软度、吸湿、透湿、透气性和绿色环保性能等方面具有涤纶絮片无法比拟的优势，制造成本不超过涤纶絮片。在崇尚天然纤维、对纺织品中包含的有毒有害物质控制越来越严格的当今社会，不使用农药和化肥，在人烟稀少的大森林中生长起来的木棉絮片应该有广泛的应用前景。

3.旅游、娱乐用品　木棉纤维是最好的浮力材料，用它制作的被褥很轻、便于携带，在海边、湖边的旅游者可以躺在木棉褥上漂浮、晒日光浴，由于木棉纤维不吸水，上岸后稍加晾晒木棉褥就可用于夜间露宿。

4.隔热和吸声材料　木棉纤维可用于房屋的隔热层和吸声层的填料。1998年，德国Dres-den技术大学开发了木棉/毛复合隔热保暖建筑用材料，试验证明比单独的毛纤维隔热材料有更好的吸热性和热滞留性。木棉纤维作为一种天然纤维素纤维，具有薄壁大中空的独特结构，其中空率远远高于其他现有纤维，是优良的隔热、隔音、保暖和浮力材料，其光泽、吸湿性和保暖性是用作服装面料的天然材料，虽然混入木棉后的纱线强度会下降，但既可以降低成本，又可提高产品的环保卫生性能。

四、莲纤维

（一）概述

莲纤维分为两种，一是从新鲜花茎和叶茎的横断面中抽取出来的长丝，又称为莲丝；莲的其他器官亦可提取出莲纤维，如茎、叶、花瓣、莲蓬、莲实，但其丝短而易断，使用价值较低，且叶茎和花茎里的丝较其他器官多。另一种是从莲茎杆中提取的纤维素纤维，又称为莲茎杆纤维。

莲在我国除西藏自治区和青海省外，大部分地区都有分布，资源非常丰富，而且栽培技术简单，成本低廉。莲叶茎来源丰富却一直未被全面开发利用，处于自生自灭状态，造成一定的资源浪费。21世纪，人类更加追求健康、绿色和环保，具有这些特性的纺织产品在各个领域倍受青睐。莲叶茎/花茎的有效开发利用，将为种植者及地区带来可观的经济效益和社会效益。

1.莲丝　莲丝是由莲的带状螺旋式导管及管胞的后生壁（即次生壁）抽长而成的。莲丝不是单行细丝，而是许多并行排列细丝构成的带状螺旋体。莲茎被折断时，可以看到两断面之间有大量白色的细丝相连，即为导管次生壁（也就是“藕断丝连”的丝），丝的直径约为3.5μm。一般可拉长至10cm左右，形成我们所见到的莲丝。

莲丝主要是由多糖类物质、木质素、脂肪和蛋白质等成分组成的，具有较低且单一的玻璃化转变温度。导管次生壁中含有一类富含羟脯氨酸的蛋白质——伸展蛋白，但莲叶柄导管次生壁中羟脯氨酸含量并不高，仅为5.2mol%，甘氨酸含量高达28.8mol%，门冬氯酸、丝氨酸等氨基酸的含量也都超过了羟脯氨酸。从莲叶茎导管次生壁的氨基酸含量推算，其总蛋白含量仅占细胞壁干重的1.68mol%。

莲丝纤维废弃后在短时间内可完成生物降解，参与自然界的生物循环，不会对环境造成污染。莲的纤维管束是分离的，平均散布排列，因此，莲丝在莲的横断面上也是均匀分布的。莲叶营养丰富，除含有普通植物所共有的碳水化合物、脂类、蛋白质、单宁等常规化学成分外，还富含具有明显的生物活性和生理功能的黄酮醇类化合物，即槲皮素3丙酯和由奈酚。

莲叶的抑菌作用显著，且对大多数供试菌的MIC值小于或等于8%。莲叶提取物在中、弱碱性条件下抑菌活性最强，并能耐受高温短时及超高温瞬时的热处理。

2.莲茎杆纤维

莲茎杆纤维常用的加工方法有生物加工法和化学加工法。

①生物加工法。去叶除根整理后的莲茎，可经过河水浸渍一个月后，采用手工抽取的方法制取莲纤维。其制备方法的预处理原理是利用微生物的发酵脱胶作用，经过河水浸渍后的莲纤维色泽为浅棕色，手感较硬。

②化学加工法。对莲茎进行脱胶处理，采用碱煮法效果较好。

碱煮工艺流程如下：

原料准备→水洗→碱煮（NaOH10g/L，NaSiO33g,JFC渗透剂0.5g，100℃，3h）→水洗→酸洗（0.3%H2SO4，室温，10min）→水洗→脱水→给油（软化精油）→干燥

其制作原理是利用碱的化学脱胶作用。经过水浸、碱煮加工处理后的莲纤维色泽为浅棕色，手感较柔软。

（二）莲纤维的结构与性能

1.形态结构　莲纤维的横截面是由具有近似椭圆、卵圆形、半月形的截面形态的独立单纤维构成，且单纤维之间存在一定的空隙，因而赋予其纺织制品优良的吸湿透气性和染色性能（图1-7）。

2.力学性能　莲纤维的断裂强度最大值为5.3cN/dtex，最小值为1.2cN/dtex，平均值为2.23cN/dtex，与棉纤维的断裂强度（1.9～3.5cN/dtex）接近。莲纤维的断裂伸长率较小，平均值为2.60%，与麻类的相近，低于棉、黏胶纤维和天丝等纤维素纤维的断裂伸长率。莲纤维的最高初始模量为144.1cN/dtex，最低为12.9cN/dtex，平均值为78.5cN/dtex，与棉纤维的初始模量（68～93cN/dtex）接近，表明莲纤维的刚性低，柔韧性较好。

3.吸湿放湿性　莲纤维的吸、放湿回潮率分别为10.34%、12.62%，均高于棉纤维的吸湿回潮率（7.52%）和放湿回潮率（9.16%），以及亚麻纤维的吸湿回潮率（8.42%）和放湿回潮率（10.2%）。莲纤维的回潮率均优于棉、麻纤维，表明莲纤维的吸湿能力强于棉纤维，此种现象的产生与莲纤维具有独特的带状螺旋转曲结构，以及由数根微细纤维并排缔合组成整个莲纤维的特殊形态结构密切相关，这样的结构大大增加了纤维表面积和表面的缝隙孔洞，这也是直接导致莲纤维吸湿性强的重要原因，莲纤维织物的吸湿透气性等服用性能将会比较优良。

（三）、莲纤维的用途

据记载，公元622年，南亚出现了用莲纤维丝做成的服装（袈裟），是已知最早的莲纤维产品。

日本《纤维机械学会志》（JPN）报导了由莲纤维织成布的过程。莲纤维抽出捻合后，可与绢丝作经纱制成昂贵的“香袋”，捻合后的莲丝用米汁洗涤，还可染成各种颜色后再制织成色彩丰富的莲丝织物。

用微生物发酵作用提取的莲纤维与棉纤维进行混纺，用来制作服装并开发系列产品，但产品档次不高。

用莲纤维与蚕丝混纺，所制成织物具有布面细腻、高贵的风格，是制作高档衬衫、T恤衫的理想面料，而且织物在经过雾化处理后，织物表面能释放出一种独特的自然清香气味，并且气味能持久释放。

莲丝纺织纤维是特种天然纤维，是一种纯植物纺织原料，其特征是：柔韧而有弹性，有足够的强度，相互间有较好的抱合力，抗静电、吸湿性、悬垂性、阻燃性好，是制造纺织用品，医疗卫生用品和国防用品的新型原材料，也可以和其他纤维交织混纺使用。

莲丝医用手术缝合线，是一种可被人体自动吸收的缝合线，它不同于其他纤维手术线，莲丝纤维不会引起植入部位组织炎症反应，也不会产生抵解过敏反应，无毒无色无味，能在伤口愈合期内，不用拆线，被完全吸收自行降解，不留疤痕，在内、外科整容手术上更胜一筹。

莲丝医用纱布，是一种纯天然植物纱布，它对伤口具有止血快、不怕粘连、不用拆取可自行吸收降解的特点，它还有一定的清热降温作用，特别适合烫烧伤病人使用。莲丝止血带、创可贴基布，是一种可自行生物降解被人体吸收的医用敷料，有较好的吸收止血作用，能在机体内逐渐与肌肉和血液分子相互渗透、扩散，消化和吸收，不用拆取，解决了粘连、拆除、降解、过敏、止血等问题，是内科手术和一般紧急外伤处理的优选用品。

☞思考与练习题

1.简述彩棉与普通白棉的异同。

2.简述竹原纤维的提取工艺。

3.香蕉茎纤维有哪几种制取方法？

4.麻类纤维有哪些品种？有什么共性？

5.简述木棉纤维的结构与性能。