叶纤维
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叶纤维(Leaf Fibre/Leaf Fiber)
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什么是叶纤维[1]
叶纤维是从植物的叶子或叶鞘取得的纤维，如剑麻、蕉麻和菠萝麻等。
叶纤维的种类[2]
叶纤维来源于植物的叶脉和叶鞘部分，纤维束相对较硬，又称为硬质纤维。叶纤维多属于单子叶草本植物，主要有剑麻、蕉麻、菠萝叶纤维等。
一、剑麻
剑麻属单子叶植物龙舌兰科、龙舌兰属，又名西沙尔麻、龙舌兰麻。剑麻是热带多年生草本植物，因其叶片形似宝剑而得名。其生长期为6～8年，收获期为4～6年，一般在种植后2～2.5年进行第一次叶片采割，叶长为1.2～2.Om。剑麻原产于中美洲热带和亚热带高温、少雨的半荒漠地区，剑麻适应性广，容易栽培，并且耐干旱，抗风沙，在丘陵、盐碱地、山地都可以生长。世界剑麻主要生产国为巴西、墨西哥、坦桑尼亚、肯尼亚、中国、马达加斯加等。中国是1901年从菲律宾引入剑麻，种植剑麻的主要产区有台湾、广东湛江、广西玉林和南宁、海南昌江和东方、福建漳州和厦门以及云南大理等地区。
剑麻纤维具有色泽洁白、质地坚韧、强度高、耐海水腐蚀、耐酸碱、耐摩擦以及耐低温等优点，剑麻传统产品主要是白棕绳、钢丝绳芯、编织地毯、麻袋以及制造特种高级纸张。剑麻棕绳广泛用于国防、渔业、石油、冶金、交通运输、手工业等方面。剑麻纤维还可以用于抛光轮。剑麻纤维可以代替化学纤维用于环保型包装材料，剑麻复合材料还可制造生活用品、工艺品、房屋装修材料、宠物窝巢等，此外剑麻还用于光缆外的屏蔽材料和电子工业的绝缘材料。
1．剑麻的组成及结构
剑麻的主要品种有西沙尔麻(剑麻)、灰叶剑麻和番麻。剑麻一般在种植两年后，叶片长度达80～lOOcm，有80～100片时就可以采割叶片。剑麻纤维加工工艺为：鲜叶片一刮麻一锤洗一压水一烘干一拣洗分级一打包。可以采用机械破碎法、酸法蒸煮、碱法蒸煮、氨水处理和蒸汽爆破等预处理方法，除去剑麻中部分木质素和杂质，以提高剑麻纤维的可纺陛能。
剑麻纤维由纤维素、半纤维素、木质素、果胶等组成，其中纤维素占44.86％、半纤维素占14.38％、木质素占32.16％、果胶占3.02％、水溶物占5.38％、脂腊质占0.20％。剑麻纤维木质素含量比其他麻类纤维高，脂腊质含量偏低，纤维较刚硬粗糙，抱合力小，弹性和伸长率小。
剑麻成熟的叶片含有纤维束1000～1200个，束纤维截面由50～150根单纤维组成，单纤维排列整齐、紧密。剑麻单纤维无卷曲，表面粗糙。剑麻纤维纵向呈圆筒形，中间略宽，两端钝而厚，有的呈尖形或分叉。单纤维长度2.7～4.4mm，宽度20～32um。相邻纤维横向由木质素黏结，耐细菌和酶的作用及耐化学药品作用，不易分离成单纤维。单纤维横截面为多角形或卵圆形，多数为不规则六角形，有明显的中腔，中腔呈卵圆形或较圆的多边形，细胞具有狭的节结和明显的细孔，胞壁平均厚度为4.6um。
2．剑麻纤维的主要性能
1)纤维规格：剑麻工艺纤维的平均长度为78cm，重量加权平均长度为91cm，工艺纤维平均细度为169dtex。
(2)断裂比强度与断裂伸长率：剑麻纤维为高强低伸型纤维，平均断裂比强度为5.72～7.33cN/dtex，平均断裂伸长率为3.02％～4.50％。
(3)初始模量：剑麻纤维刚性大，具有较高的初始模量。纤维的平均初始模量为34.4～42.2cN/dtex。
(4)弹性：剑麻纤维的强度和刚性高，但是伸长率低，断裂功小，属于脆性纤维。剑麻纤维的弹性回复性不如黄麻，且其压缩回弹率为9.57％，压缩率为37.50％，黄麻纤维的压缩回弹率为11.2％，压缩率为63.52％。
(5)密度：剑麻工艺纤维比较轻，密度为1.299/cm3。
(6)吸湿性：剑麻纤维具有很好的吸、放湿性能。在标准大气条件下，剑麻纤维的回潮率为10％～14％。剑麻纤维放湿速度很快，每小时为6％～10％。
(7)染色性：剑麻纤维的结晶度、取向度高，染色较困难，且其上染率为12.8％。
(8)耐腐蚀性：剑麻对HCl的耐腐蚀性比其他麻类纤维好，且其与黄麻相比高50％；比苎麻高33％；比亚麻高38％。剑麻浸泡于H2S04。中10～30min，对其强力无明显影响，但随着H2S04。浓度增加其强力会有明显下降。
二、蕉麻
蕉麻又称马尼拉麻、菲律宾麻等，属芭蕉科芭蕉属，是多年生宿根植物。蕉麻生长在热带和亚热带，适宜在温度26～32℃、相对湿度80％～90％的高温、高湿环境中生长。蕉麻原产国和主产国是菲律宾，但在印度尼西亚、厄瓜多尔、危地马拉、洪都拉斯等国家也有种植。蕉麻有坦冈冈、蜡纹、吉那班克、艾莫克德等二十多个品种。
蕉麻由种子或吸芽萌发繁殖，真茎细小而丛生，12～30条为一丛；假茎由15～20个叶鞘互卷组成。蕉麻株高5～8m，花为黄色，叶长1～2.5m，宽20～40cm，叶表面有光泽，背面有蜡粉，叶柄内有纤维。蕉麻种植一年后开始割取叶鞘，可连割10年。菲律宾种植的蕉麻每公顷可产干纤维1000～1600kg，出麻率为1.5％～3％。
蕉麻纤维由蕉麻叶鞘中抽取，叶鞘由茎的中部自下而上生长，最外层的叶鞘生长时间长，中间和里层的叶鞘生长时间短。每个叶鞘分为三层，最外层纤维最多；中间层有许多含有空气的细胞间隙，仅有少量纤维；内层纤维含量最少。
蕉麻纤维表面光滑，直径较均匀，纵向呈圆筒形，头端为尖形。横截面为不规则卵圆形或多边形，中腔圆大，细胞壁较薄，细胞间由木质素和果胶黏结，极难分离。蕉麻工艺纤维长度为1～3m，最长达5m以上；单纤维长6～7mm，宽12～14um。束纤维断裂比强度为0.88cN/dtex，断裂伸长率为2％～4％，胞壁密度为1.459/cm3，标准状态下回潮率约为12％。
三、菠萝叶纤维
菠萝叶纤维是由菠萝叶片中提取的纤维，又称菠萝麻纤维、凤梨麻纤维，是用热带水果——菠萝生产的副产品。菠萝叶纤维的开发和利用，可以使菠萝叶由废变宝，其提取纤维后的菠萝叶渣还可以制造饲料。我国每年菠萝的种植面积为4万～8万公顷，由新鲜菠萝叶中可以提取1.5％的干纤维，则预测每年可提取7.5万吨纤维。
1．菠萝叶纤维的初加工
(1)纤维提取：菠萝叶纤维的提取方法主要有水浸法、生物化学法和机械提取法。水浸法是将叶片用水浸泡7～10天，自然发酵后经过人工刮取、清洗后获得纤维；生物化学法是将叶片用生物和化学溶液浸泡，使纤维周围的组织破坏，再经过人工刮取、清洗后获得纤维；机械提取法是利用机械力破坏纤维周围组织，并且进行纤维和叶渣分离，最后经过清洗获得纤维。
(2)脱胶：菠萝叶纤维的脱胶方法主要有化学脱胶法和生物脱胶法，但由于其单纤维长度短，故采用半脱胶工艺，来得到工艺纤维。其化学脱胶法工艺为：浸碱—脱碱—酸浴—水洗—脱水—给油—脱水—抖松—烘干。生物脱胶法工艺为：菌种制备—接种—生物脱胶—洗麻机洗麻—漂洗—脱水—抖麻—渍油—脱水—抖麻—烘干。
2．菠萝叶纤维组成及结构
菠萝叶纤维由纤维素、半纤维素、木质素等构成，其化学组成与其他麻类纤维相似。菠萝叶纤维中的纤维素含量为56％～62％，半纤维素含量为16％～19％，木质素约为9％～13％，果胶约为2％～2.5％，脂蜡质为3％～7.2％，灰分为2％～3％，水溶物为1％～1.5％，由以上可见其纤维的纤维素含量较低，木质素和半纤维素含量较高，脂蜡质含量也相对较高。
菠萝叶纤维是由许多纤维紧密聚集成束，细胞问由木质素和果胶黏结，每个纤维束截面由10～20根单纤维细胞结合而成。菠萝叶纤维细胞壁的次生胞壁分成较薄的外层和较厚的内层。外层稍有木质化，原纤与纤维轴的夹角为60；内层的表面覆盖一层很薄的无定形物质，原纤与纤维轴的夹角为20。菠萝叶纤维表面比较粗糙，有纵向缝隙和孔洞，有天然转曲。单纤维细胞纵向呈圆筒形，两端细尖。单纤维截面为卵圆形，有中腔。菠萝叶纤维的结晶度约为73％，取向因子为0.972。
3．菠萝叶纤维的主要性能
(1)纤维规格：菠萝叶纤维单纤维长3～8mm，宽约7～18mm；工艺纤维的平均长度为10～90cm，线密度为25～40dtex。
(2)断裂比强度与断裂伸长率：菠萝叶纤维为高强低伸型纤维，工艺纤维的平均断裂比强度为3．96cN/dtex，平均断裂伸长率为3.42％。
(3)拉伸比模量：菠萝叶纤维的拉伸比模量为76.8cN/dtex。
(4)密度：菠萝叶纤维胞壁密度为1.542.g/cm3。
(5)热稳定性：菠萝叶纤维在306.7℃时开始分解，并在372.2℃时完全分解。
(6)色泽：菠萝叶纤维色泽洁白，有绢丝般光泽。
(7)吸湿性：菠萝叶纤维吸湿性好，标准状态下回潮率为13％～14％。
