黃麻纖維木質(zhì)素去除的影響范文

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《中國麻業(yè)科學雜志》2014年第三期

1實驗方法

1.1黃麻機織布化學成分含量測定參照國家標準GB5889－86《苧麻化學成分定量分析方法》對黃麻機織布各化學成分進行定量分析測試。

1.2黃麻機織布處理工藝①漆酶單獨處理:反應體系為0.1M磷酸鹽緩沖液(pH5)，浴比20∶1，漆酶5g/L，50℃下恒溫震蕩反應并維持浴比，8h后取出布樣，水洗晾干。②木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理:先進行木聚糖酶處理，反應體系為0.1M醋酸緩沖液(pH5)，浴比20∶1，木聚糖酶5g/L，50℃下恒溫震蕩反應8h并維持浴比，然后經(jīng)①步驟漆酶處理。③草酸銨、木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理:先進行草酸銨處理，浴比20∶1，草酸銨5g/L，沸煮2h，而后再經(jīng)②步驟木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理。

1.3木質(zhì)素去除率測定參照國家標準GB5889－86《苧麻化學成分定量分析方法》對不同處理后黃麻機織布中的木質(zhì)素含量進行測試，木質(zhì)素去除率為處理織物樣與對照織物樣木質(zhì)素含量之比。

1.4紅外光譜(FT－IR)測試對處理前后黃麻機織布進行衰減全反射(ATR)紅外光譜掃描。掃描范圍4000cm－1－650cm－1，掃描次數(shù)32次，分辨率4cm－1。

1.5織物褶皺性能測試對處理前后黃麻機織布褶皺性能進行測試，具體方法參照國家標準GB/T3819－1997《紡織品織物折痕回復性的測定回復角法》。

1.6織物力學性能測試對處理前后黃麻機織布力學性能進行測試，具體方法參照國家標準GB/T3923.1－1997《紡織品織物拉伸性能第1部分:斷裂強力和斷裂伸長率條樣法》。

2結(jié)果與討論

2.1純黃麻機織布纖維化學成分分析純黃麻機織布纖維主要化學成分含量測定結(jié)果如表1所示。由表1可知，黃麻纖維機織布中的非纖維素雜質(zhì)主要有脂蠟質(zhì)、水溶性物質(zhì)、果膠、半纖維素、木質(zhì)素等?？椢镏袣埩艄z的含量并不高，影響纖維性能的非纖維素雜質(zhì)主要是半纖維素和木質(zhì)素，各占15%左右。為改善黃麻纖維性能，擴展其應用領(lǐng)域，這些雜質(zhì)的去除很有必要。生物精煉的主要原理就是利用酶作用的專一性，使酶只與纖維中某一化學組分作用，并使其從混合物中脫離，而保留纖維中有用的組分［3］。

2.2木質(zhì)素去除效果分析參考GB5889－86，以72%濃硫酸水解法對不同處理后黃麻機織布中的木質(zhì)素進行定量測定，并計算其木質(zhì)素去除率，結(jié)果見表2。漆酶能夠降解木質(zhì)素而生成木質(zhì)素的低聚物，黃麻機織布經(jīng)漆酶處理后，部分木質(zhì)素可被降解而去除。木聚糖酶能夠水解黃麻纖維中的半纖維素，草酸銨能夠去除殘留的果膠，與半纖維素和果膠結(jié)合的木質(zhì)素也隨之從纖維上脫落下來，從而起到去木質(zhì)素作用，同時使更多的木質(zhì)素暴露在纖維表面，有利于漆酶的催化降解。由表2可知，漆酶單獨處理時木質(zhì)素的去除程度并不高，僅有8%。聯(lián)合處理可提高木質(zhì)素的去除效率，其中木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理可去除約20%木質(zhì)素，草酸銨、木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理木質(zhì)素去除率可達30%。但總體來講，兩種生物酶對黃麻機織布上木質(zhì)素的去除作用并不顯著，這可能是由于生物酶只能作用到纖維的表面，即胞間層及初生層，對次生層無效的緣故。黃麻纖維中分布在次生層的木質(zhì)素約為70%，胞間層的木質(zhì)素僅占30%左右，生物酶僅能對胞間層的30%木質(zhì)素起作用。SenGupta和Callow報道了黃麻漚麻亦只能去除初生胞壁中的木質(zhì)素，并指出次生細胞壁的木質(zhì)素即使是在強有機酸的作用下也不會膨脹［8］。因此，若要更大程度地去除木質(zhì)素，仍需與作用強烈的物理法(蒸汽爆破，等離子體處理等)或化學法(強堿、氧化劑處理等)聯(lián)合處理。與纖維素酶進行聯(lián)合處理也是一種可行的方法，纖維素酶能夠水解黃麻中的纖維素，使木質(zhì)素更多地暴露出來，這些裸露的木質(zhì)素便可被漆酶催化降解進而去除［9］，但應同時控制纖維素酶的用量和作用時間，以防止纖維素過度水解，造成纖維強力嚴重損失。

2.3黃麻機織布紅外分析對草酸銨、木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理和未經(jīng)處理的黃麻機織布進行衰減全反射紅外光譜掃描，譜圖如圖1所示。參考相關(guān)文獻［10］，確定了黃麻機織布紅外光譜特征峰及歸屬，見表3。1731cm－1和1646cm－1處為黃麻纖維中木質(zhì)素羰基伸縮振動吸收峰，1594cm－1和1506cm－1處為木質(zhì)素芳香族骨架振動，由圖1可以看到處理后黃麻機織布吸收峰的強度均有所降低，表明經(jīng)處理后黃麻機織布中木質(zhì)素含量降低，這和前面木質(zhì)素去除率的數(shù)據(jù)及分析結(jié)果一致。纖維素和半纖維素中的單糖單元含有醚鍵，位于1242cm－1－1031cm－1處的C－O伸縮振動吸收峰為黃麻纖維中纖維素和半纖維素的特征吸收峰。由圖1可以看到黃麻機織布經(jīng)處理后此吸收峰的強度亦有微量降低，說明在處理過程中有部分半纖維素同時被除去，這是由于木聚糖酶對黃麻纖維中的半纖維素水解造成的。

2.4黃麻機織布性能分析對不同處理后黃麻機織布的褶皺性進行了測試，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，未經(jīng)處理的黃麻機織布褶皺性較差，經(jīng)不同處理后其折皺回復角均有不同程度的提高，其中以草酸銨、木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理效果最好。對不同處理后黃麻機織布的力學性能進行了測試，結(jié)果如圖3和圖4所示。由圖3和圖4可知，未經(jīng)處理的黃麻機織布斷裂強力高，纖維模量大，且斷裂伸長率低，彈性差。經(jīng)漆酶單獨處理后，織物斷裂強力有微量增加，斷裂伸長率顯著提高，在未降低纖維強力的情況下改善了其柔韌性。這可能是由于漆酶對木質(zhì)素的降解聚合兩方面作用引起的，纖維上未被漆酶去除掉的木質(zhì)素其聚合度得到進一步提高，從而使纖維強力、彈性同時提升。木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理和草酸銨、木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理因?qū)δ举|(zhì)素和半纖維素等雜質(zhì)去除較多，導致纖維強力下降，草酸銨、木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理的黃麻機織布斷裂強力已不足原麻一半。兩種聯(lián)合處理的黃麻機織布在強力下降的同時，斷裂伸長有所增加，但不及漆酶單獨處理的效果。

3結(jié)論

漆酶單一處理僅能去除少量的木質(zhì)素，聯(lián)合處理可提高木質(zhì)素的去除效率，以草酸銨、木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理效果最好，去除率可達30%。在ATR紅外譜圖中，草酸銨、木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理后的黃麻機織布較未處理織物在1594cm－1、1506cm－1和1424cm－1處的木質(zhì)素芳香族特征吸收峰，1731cm－1和1646cm－1處的木質(zhì)素羰基特征吸收峰以及1242cm－1－1031cm－1處的半纖維素醚鍵特征吸收峰均有減弱，說明經(jīng)草酸銨、木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理后黃麻織物纖維表面木質(zhì)素和半纖維素含量降低。經(jīng)處理后黃麻機織布折皺回復角提高，其中草酸銨、木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理褶皺回復性最佳。漆酶單獨處理后黃麻機織布斷裂強力和斷裂延伸率均提高，聯(lián)合處理后斷裂強力降低，斷裂延伸率提高。

作者：董愛學錢柿汝范雪榮單位：江南大學生態(tài)紡織教育部重點實驗