摘要:分析了大麻纖維的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和化學(xué)組成, 總結(jié)歸納了目前大麻的主要脫膠方法有: 化學(xué)脫膠法、物理脫膠法、 生物脫膠法三大類(lèi)。基于各大脫膠技術(shù)的脫膠機(jī)理，提出在大麻脫膠應(yīng)該是多種方法聯(lián)合使用,充分利用物理方法進(jìn)行預(yù)處理,結(jié)合生物脫膠技術(shù)或化學(xué)脫膠技術(shù)，縮短脫膠時(shí)間,提高脫膠的效率、 效果，保證纖維質(zhì)量, 達(dá)到綠色環(huán)保的要求。
關(guān)鍵詞:大麻; 脫膠方法;脫膠機(jī)理；優(yōu)化
大麻纖維是植物纖維中之韌皮纖維，又稱(chēng)漢麻，火麻，俗稱(chēng)線(xiàn)麻，是天然纖維中韌度最高可自然分解的環(huán)保纖維，耐干旱 鹽堿，也是一種資源豐富和性能優(yōu)良的紡織原料 。大麻纖維是各種麻纖維中最細(xì)軟的一種，細(xì)度僅為苧麻的三分之一，與棉纖維相當(dāng) 。大麻纖維頂端呈鈍圓形，沒(méi)有苧麻 亞麻那樣的尖銳端 ；大麻纖維中有細(xì)長(zhǎng)的空腔，并與纖維表面縱向分布著的許多裂紋和小孔洞相連，具有優(yōu)異的毛細(xì)效應(yīng)；大麻纖維的橫截面為不規(guī)則的多邊形 三角形等，中腔呈線(xiàn)形或橢圓形 大麻的分子結(jié)構(gòu)為多棱狀，較松散，有螺旋線(xiàn)紋；大麻纖維分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，分子排列的取向度好，產(chǎn)生靜電能力極低 。這些結(jié)構(gòu)特征大使大麻紡織制品穿著舒適無(wú)刺癢感、吸濕透氣服用涼爽、抑菌消臭吸附異味、防紫外線(xiàn)輻射消散聲波、抗靜電[1]。要使大麻作為紡織原料,必須對(duì)其原麻作適度脫膠得到精麻。脫膠是獲得大麻纖維的關(guān)鍵工藝，大麻纖維的優(yōu)良性能能否得到充分發(fā)揮，與其脫膠的好壞有直接關(guān)系。大麻的組成成分和纖維結(jié)構(gòu)決定了大麻比苧麻、亞麻脫膠困難。
1 大麻纖維的特點(diǎn)
從大麻莖桿上直接剝離下來(lái)的稱(chēng)為原麻，原麻中除含有纖維素成分外還含有一定量的非纖維素成分，包括木質(zhì)素、半纖維素、蠟脂質(zhì)、果膠及部分水溶物和灰分等。若使原麻具有可紡性，必須把這些非纖維素成分去除，得到精干麻，即脫膠。
1.1大麻纖維的化學(xué)成分
大麻纖維中木質(zhì)素和半纖維素的含量高低直接影響脫膠難度和脫膠后的纖維質(zhì)量。從表1[2]中我們可以看出，大麻的木質(zhì)素和半纖維素的含量比亞麻、苧麻的含量要高許多，因此脫膠的難度也增加。
表1 麻類(lèi)纖維化學(xué)成分比較
1.2大麻纖維的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
大麻纖維最初是由葡萄糖基被氧橋連接成的鏈狀大分子平行排列，聚合成分子團(tuán)系統(tǒng)，進(jìn)而組成有空隙的纖維骨架—纖維系統(tǒng)[1]。大麻纖維含膠質(zhì)分為3個(gè)層次：纖維與纖維之間的膠質(zhì)系統(tǒng)、纖維系統(tǒng)之間的膠質(zhì)系統(tǒng)和鏈狀分子團(tuán)系統(tǒng)之間的膠質(zhì)系統(tǒng)。因此，大麻單纖維細(xì)胞在胞間層物質(zhì)的粘結(jié)下交織成網(wǎng)狀，而苧麻纖維細(xì)胞則呈排列整齊、緊密靠近的平行的聚集體，而且大麻纖維細(xì)胞還與半纖維素等呈化學(xué)鍵連接，這也增加了脫膠的難度。更為關(guān)鍵的是，大麻單纖維過(guò)短，一般為7～50mm，且纖維整齊度差，若將胞間層物質(zhì)全部脫去(即全脫膠)勢(shì)必造成短絨，失去可紡性，因此必須由殘膠將單纖維粘連而成纖維束工藝?yán)w維進(jìn)行紡紗，這就是所謂的“適度脫膠”工藝。由于上述特點(diǎn)大麻脫膠難度增大。
2 大麻脫膠機(jī)理和脫膠方法
大麻纖維脫膠，是除去除纖維素以外的膠質(zhì)，包括木質(zhì)素、半纖維素、蠟脂質(zhì)、果膠及部分水溶物和灰分等，主要是適度除去果膠質(zhì)及對(duì)纖維質(zhì)量最有害的木質(zhì)素。目前在國(guó)內(nèi)外主要采用的大麻脫膠方法有以下幾種：天然水漚麻法、化學(xué)脫膠法、微生物脫膠法、生物酶脫膠法、超聲波處理法、閃爆處理法及其兩種方法的聯(lián)合脫膠技術(shù)等。按脫膠機(jī)理來(lái)說(shuō)，以上大麻脫膠方法或是利用物質(zhì)使膠質(zhì)溶解或降解成小分子從大麻纖維上分離，或是利用外力使大麻纖維纖維系統(tǒng)破裂、粉碎，使膠質(zhì)從大麻纖維上脫落，所以根據(jù)脫膠機(jī)理，大麻纖維脫膠方法分為三大類(lèi)，即化學(xué)脫膠法、物理脫膠法、生物脫膠法。
2.1 化學(xué)脫膠法
目前我國(guó)的大麻紡織企業(yè)主要采用化學(xué)脫膠工藝，工藝中以堿劑為主，輔以氧化劑、助劑和一定的機(jī)械作用達(dá)到脫膠目的。其原理是利用大麻纖維中的膠質(zhì)和纖維素對(duì)無(wú)機(jī)酸、 堿、 氧化劑作用的穩(wěn)定性不同,去除原麻中的膠質(zhì)，保留纖維素成分。
化學(xué)脫膠法主要存在的問(wèn)題，一是除去木質(zhì)素效果不理想；二是工藝流程長(zhǎng)，消耗原料和能耗多, 對(duì)纖維損傷較大,按照GB 8978 —1996 三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn), 其CODCr、 BOD5分別為1 000、 600 mg/ L, 嚴(yán)重污染環(huán)境[3]。
2.2 物理脫膠法
超聲波脫膠技術(shù)、 蒸汽爆破 (即“閃爆” )脫膠技術(shù)、 旋輥式機(jī)械脫膠等均屬于物理脫膠法，此類(lèi)方法的最大優(yōu)點(diǎn)是無(wú)污染。
物理脫膠機(jī)理，是在外力（超聲波、汽爆、機(jī)械作用等）作用下，使大麻纖維外包膠質(zhì)層產(chǎn)生大量的裂縫、原麻聚合體中纖維素分子鏈(同時(shí)還有半纖維素分子鏈、木質(zhì)素分子鏈以及果膠質(zhì)分于鏈) 多次產(chǎn)生剪切等現(xiàn)象，使原麻中的脆性膠質(zhì)發(fā)生破碎、剝落，纖維與膠質(zhì)脫離,達(dá)到脫膠的目的。
目前,物理脫膠法作為一種預(yù)處理的方法,在脫膠中起到積極作用,但還需要與其他方法合理配合使用[4]。
2.3 生物脫膠法
傳統(tǒng)天然水漚麻脫膠法、微生物脫膠、酶法脫膠都屬于微生物脫膠法。生物脫膠法脫膠機(jī)理的實(shí)質(zhì)是，微生物產(chǎn)生的酶將韌皮中的各種膠質(zhì)分解為小分子化合物，使纖維膠質(zhì)分離。
生物脫膠法，快速高效，無(wú)污染，生產(chǎn)的精干麻質(zhì)量好。但從目前來(lái)看，單一的生物脫膠還無(wú)法應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，主要是酶活力太低，酶脫膠后的原麻還含有較多的膠質(zhì)，必須通過(guò)化學(xué)精煉過(guò)程的彌補(bǔ)，才能達(dá)到脫膠的質(zhì)量要求。
3 大麻脫膠方法的優(yōu)化
從上可知，單一的脫膠方法存在各種各樣的問(wèn)題，如：傳統(tǒng)的溫水漚麻和化學(xué)脫膠方法均存在產(chǎn)量低, 質(zhì)量不穩(wěn)定和環(huán)境污染嚴(yán)重等弊端；酶法脫膠雖然能耗低,對(duì)環(huán)境的污染少, 但存在脫膠不徹底的缺點(diǎn)[5]；單一蒸汽閃爆法存在質(zhì)量不易控制、脫膠效果不太理想的弊端等等。為了克服單一脫膠法存在的問(wèn)題，聯(lián)合脫膠技術(shù)有了一定的研究，取得了一定的進(jìn)展，如蔡俠等的大麻微生物—蒸汽爆破聯(lián)合脫膠技術(shù)[6]，吳君南等的大麻纖維高溫—閃爆聯(lián)合脫膠技術(shù)[3]， 俞春華等的大麻纖維高溫—酶聯(lián)合脫膠技術(shù)[5]；尹云雷等的大麻纖維的蒸汽閃爆—化學(xué)聯(lián)合脫膠工藝技術(shù)[7]等等�，F(xiàn)有研究基礎(chǔ)表明，化學(xué)脫膠法、物理脫膠法、生物脫膠法兩兩結(jié)合的聯(lián)合脫膠技術(shù)能獲得較好的脫膠效果。特別從脫膠機(jī)理分析，物理脫膠技術(shù)與化學(xué)脫膠技術(shù)或與生物脫膠技術(shù)相結(jié)合的脫膠技術(shù)，以物理脫膠技術(shù)作為預(yù)脫膠，使膠質(zhì)系統(tǒng)破裂、纖維超分子結(jié)構(gòu)遭到破壞、結(jié)晶結(jié)構(gòu)松散，使后期的脫膠物質(zhì)（化學(xué)物質(zhì)或酶）較容易進(jìn)入大麻纖維系統(tǒng)進(jìn)行有效脫膠，工藝流程短、能耗低，污染少，質(zhì)量容易控制。
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[6] 蔡俠，熊和平，嚴(yán)理，等.大麻微生物—蒸汽爆破聯(lián)合脫膠技術(shù)[J].紡織學(xué)報(bào)，2011,32（7）：75-79.
[7] 尹云雷，周永凱，張華. 大麻纖維的蒸汽閃爆—化學(xué)聯(lián)合脫膠工藝技術(shù)[J].北京服裝學(xué)院學(xué)報(bào)，2009,29（4）：20-26.
(中國(guó)纖檢)
