玉米須纖維可紡性研究

李 浩，邢明杰，孫志豪，陶繼昊，逄曉雪，黃春悅

(青島大學，山東 青島 266071)

1 引言

中國是玉米的主要生產國，2018年全年玉米產量僅次與美國，居世界第二位，占全球的23%。我國玉米產區主要集中在東北、華北和西南、西北，遼、吉、黑、內蒙、晉、冀、魯、豫8省區生產了全國70%以上的玉米，尤其是東北地區(含內蒙)，常年玉米播種面積800萬公頃，雖近年來播種面積有所下降，但仍是我國最大的商品玉米產地。

目前，我國對玉米種植業的副產品利用效率非常低。雖玉米秸稈、玉米皮等副產品有一定程度的利用，但玉米須大多被直接丟棄，造成資源浪費。本文通過對玉米須纖維的可紡性分析，試圖發掘玉米須纖維在紡紗領域中的利用價值，從而提高資源利用率。

2 玉米須成分及性能

2.1 玉米須形態

玉米須即玉米的雄蕊花絮，如圖1所示。成熟玉米須呈紅褐色。形態為半透明片狀長絲形。頭端尖，內層及外層均透明膜質。長度12 cm～17 cm。細度不一，不同植株有明顯差異。成熟纖維帶有天然卷曲。

2.2 玉米須組成成分

玉米須中含纖維素、皂苷、揮發油、氨基酸、脂質、糖類等，其中揮發油以 5-烯-3-醇、β-谷甾醇、豆醇-7-烯-3 醇為主要成分；氨基酸有16 種，含人體必須氨基酸7種，如蘇氨酸、谷氨酸、絲氨酸等；糖類主要有葡萄糖、戊聚糖、半聚乳糖[1]。玉米須的主要成分為纖維素以及脂質。纖維素的存在為玉米須紡紗提供了理論可行性，同時在玉米須提取物中發現了鄰苯二甲酸二異辛酯，此類物質在塑料工業中常作為增塑劑使用，可削弱聚合物分子間的范德華力，從而增加分子鏈的移動性，降低分子鏈的結晶度，增加聚合物塑性，從而使聚合物伸長量、曲撓性和柔韌性得到提高[2]。

圖1 玉米須

2.3 玉米須纖維力學性能

纖維的力學性能對紡紗十分重要，直接影響到其是否能夠成紗與紗線質量。玉米須纖維長度為12 cm～17 cm。細度不一，不同品種玉米有明顯差異。北方玉米品種的玉米須細度約在1.2 tex。濕度對纖維強力有較為顯著影響。

試樣為1.18 tex玉米須纖維。采用YG008E電子單纖維強力機測試其斷裂強力、斷裂伸長率等。測試參數見表1，測試結果見表2。

由表2可以得知玉米須纖維的斷裂強度約為25.21 cN/tex，斷裂伸長率約為2.20%。纖維強度越大，紡紗過程中纖維的損傷越小，成紗強力就

表1 YG008E電子單纖維強力機設定值

表2 玉米須強力測試結果

越高[3]。玉米須纖維的強力較低，尤其是韌性極差，纖維受到切向力時極易發生斷裂，在開松梳理時容易造成纖維損傷掉落，因此不適應于傳統紡紗方式。

3 玉米須纖維的試紡

3.1 玉米須纖維梳理

玉米須纖維較粗且韌性較差，在梳理過程中極易被損傷。為提高纖維韌性，本次試紡中先將玉米須纖維在水中浸潤，然后將試紡樣品與棉纖維以80/20的比例混合，一同喂入梳棉機，在低轉速下對混合纖維進行梳理成網[4]。梳理后得到成網效果見圖2。

圖2 玉米須纖維/棉纖維混合成網效果圖

從圖2可知，梳理遠沒有達到預期效果。雖然經過了纖維韌性加強處理和放慢梳理速度，但在梳理過程中，玉米須纖維仍被錫林、刺輥破壞。斷成小節。絕大多數玉米須纖維掉落。最終得到的棉網中玉米須纖維的含量不足1%。經后續多次試紡，發現玉米須纖維的強度不足以抵擋其經過現有梳棉機中錫林、刺輥等時所受的切向力。故而無法成網并進行后續紡紗過程。

3.2 結果分析

由于玉米須纖維中含有多種組成成分，尤其含有大量不規則分布的糖類小分子，纖維內部取向度較低。受到切向力時容易發生斷裂。

玉米須纖維較粗，呈彎曲形態，強力較低，并且在梳理過程中受到錫林、刺輥、蓋板等打擊較大，因此難以形成纖網。

玉米須纖維受力具有各向異性，故而韌性較差，易折斷。通過梳棉機時錫林施加的切向力打擊會對纖維造成巨大傷害造成纖維斷裂。因此，玉米須纖維現有條件下不具備可紡性，需進一步研究。

4 結語

玉米須纖維從成分上具備理論可紡性，但由于其成分復雜、分子取向度較低及其形態等原因，決定了玉米須纖維韌性及力學性能較差，導致其在試紡過程可紡性極差，因此需對玉米須纖維進一步研究，以改善其可紡性。