香蕉纤维的性能及价值研究

电子科技大学中山学院（生物类课程）课程论文报告（2014-2015学年春季学期）课程名称:____________________论文题目: ____________________姓 名: ____________________专 业: ____________________年 级: ____________________学 号: ____________________指导老师: ____________________2015年 5 月普通生物学 香蕉纤维性能及应用研究 刘逸通 国际金融 14级 2014120101016 刘文利电子科技大学中山学院生物类课程课程论文结果评定标准课程论文格式要求（封皮的背面）：1．课程论文采用统一封面，以左侧为准装订成册。

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本文对其性能及组成，加工及应用等方面的研究进展进行综述。

香蕉纤维的脱胶过程对制取工艺及应用有重大影响，在纺织业应用前景广泛。

关键词：纤维素；性能及组成；加工及应用；脱胶1 前言在煤、石油和天然气等不可再生资源面临枯竭的今天，除了强调节约型的经济增长方式外，寻找替代的可再生资源无疑成为了当务之急，天然的香蕉纤因此逐渐进入了人们的视野。

随着生活水平的不断提高和人们环保意识的不断增强，绿色环保纤维也必将受到重视，人们已经开始试图从更多的植物中提取纤维，欧美、日本、印度等国对天然纤维资源的开发研究也十分的重视，如对大麻、黄麻、菠萝麻等的研究，香蕉纤维作为一种天然的生态友好型纤维也引起了人们的关注。

然而在可再生资源一香蕉的生产消费过程中，除了产量巨大的香蕉果实可以供人们食用外，还产生了近乎等量的香蕉韧皮、香蕉叶、香蕉假茎等副产品，这些副产品并没有得到应有的开发利用，往往被当作农业垃圾丢弃掉了[1]。

在我国，每年被丢掉的可以从中提取纤维的香蕉茎叶废弃物约有200万吨[2]，其中可提取的香蕉茎纤维也有10万吨以上，全世界的香蕉茎纤维年产量更是高达二三万吨。

不过由于技术的落后，这些纤维并没有得到充分的开发利用，还有很大的潜力可挖。

利用天然可再生资源来制取香蕉纤维不仅符合，可持续发展战略的要求，可以部分的优代化学纤维的使用，香蕉纤维作为一种生态友好型纤维有着许多麻类纤维的优点，如吸湿放湿快，服用卫生性能良好等，同时天然的香蕉纤维以其易于降解的优点对环境保护也有着积极的意义；此外，对香蕉纤维的开发还具有一定的经济和社会效益，香蕉资源大都分布在广大的农村，在开发新型纺织原料的同时，在一定程度会增农民的经济收人,扩大就业,促进经济的发展。

2 香蕉纤维的组成及性能2.1香蕉的资源概括香蕉[2-3]是一种在热带亚热带生长的园艺作物，属芭蕉科芭蕉属单子叶草本植物。

香蕉分布在东、西、南半球南北纬度30°以内的热带、亚热带地区。

世界上栽培香蕉的国家有130个，以中美洲产量最多，其次是亚洲。

2002年的香蕉种植面积、产量更是达到25.5万hm^2扩和535万t，均居世界第4位，占我国热带水果总量的35%[4-5]。

有资料表明[1]，在香蕉的生产消费过程中，除了上述产量巨大的香蕉果实可以供人们食用外，还将产生近乎等量的香蕉韧皮、香蕉叶、香蕉假茎等副产品。

从香蕉韧皮和香蕉树叶中还可提取出数量相当可观的香蕉纤维，以香蕉韧皮为例[2]，以每亩110株计，2002年我国的香蕉茎纤维产量少则有7.15万吨一10.52万吨，多则15.15~19.78万吨，全世界的香蕉茎纤维年产量更是高达二三百万吨。

然而由于目前香蕉纤维的抽取技术很落后，还不能进行大规模的纤维剥制，因此香蕉纤维在纺织领域的应用还很有限。

如能将香蕉韧皮和香蕉叶全部回收利用,变废为宝用作纺织原料，必将有利于提高香蕉种植业的效益，提供更多的就业机会，推动经济的发展。

2 .2 香蕉纤维的结构及性能2.2.1 香蕉纤维的结构目前国内外对香蕉纤维的结构研究方法中，通常使用X射线衍射法或贝克线法，表1[6]表1香蕉纤维与麻纤维的微细结构比较即是东华大学由光衍射法及偏振光显微镜的贝克线法测出的香蕉茎纤维、亚麻和黄麻的微细结构情况。

该纤维的结晶度和取向度比亚麻和黄麻的低，证明了香蕉纤维中大分子排列的整齐度比不上亚麻黄麻，正因为香蕉纤维的这种结构特征，它相对于亚麻和黄麻具有容易吸湿和放湿、较好的上染性、此外还有强度低、大形变、双折射率低等特点。

香蕉纤维外观形态纵向平直，有一定光泽，其单纤维长度较短，但是工艺纤维长度较长，并且长短参差不齐，纤维的粗细程度差异也比较大，香蕉纤维的手感很硬，其截面形态有中腔，部分有裂纹和孔洞，香蕉纤维的横纵向形态与棉纤维和苎麻纤维的横纵向形态比较接近，因此香蕉纤维的织物性能应该是兼备了棉和麻类纤维的特性[7]。

2.2.2香蕉纤维的性能2.2.2.1 香蕉纤维的化学性能香蕉韧皮的主要化学成分为纤维素，其次为半纤维素、木质素、果胶物质、水溶物、脂蜡质等。

其化学组成见表2[8]表2香蕉纤维与麻纤维的化学组成比较（%）由表2可知，香蕉韧皮中的纤维素含量尽管低于亚麻、黄麻，但也有近60%。

相对于亚麻、黄麻，其半纤维素和木质素的含量较高，两者占了香蕉纤维化学组成的以上，因此，其制取难度相对较大，同时也会导致香蕉工艺纤维的光泽、柔软性、弹性、可纺性等均比亚麻、黄麻差。

香蕉纤维是一种纤维素纤维，因此它的很多化学性质与很多纤维素纤维相似，可是香蕉纤维的成分中还有一些蛋白质，从而导致香蕉纤维还具有一定的蛋白质纤维所具有的化学性质[9]。

香蕉纤维具有抗甲酸、酚、氯仿、石油醚、铜铵液、丙酮等一般有机溶剂，同时香蕉纤维还耐盐酸和稀硝酸，但是香蕉纤维经热浓硝酸处理后会变黄，这是因为香蕉纤维里含蛋白质的缘故；香蕉纤维耐稀碱，但是不耐强碱，尤其加热后纤维会断裂，香蕉纤维不耐硫酸和醋酸，香蕉纤维抗酸性优于棉但是不如羊毛，抗碱性优于羊毛但是不如棉。

此外，香蕉纤维在化学性能方面还耐还原剂，但是不耐氧化剂[10]。

2.2.2.2 香蕉纤维的物理性能表3 香蕉纤维与麻纤维的物理机械性能比较由表3知香蕉茎纤维单纤维细胞长度比较短，大约只有2.0-3.8mm，其单细胞宽度也较细，约在14-34um左右,如表3[6]所示。

由于香蕉茎纤维的单纤维太短，不能直接用于纺纱，因此香蕉纤维的脱胶必须采用与亚麻、黄麻相近的半脱胶方式，即保留一部分胶质，将单纤维粘连成具有一定长度的纤维束即“工艺纤维”来纺纱。

而且由于其工艺纤维较粗，目前一般只能用于纺中低档纱。

印度一家研究机构对该国几个品种香蕉茎纤维的结构性能测试表明，香蕉纤维具有与麻、棉纤维比较接近的负荷一伸长拉伸曲线，但长度和伸长性质随香蕉品种的不同会存在一定的差异。

P.Bkama[11]等人通过对香蕉品种Nendran、Safed、Velchi、Basrai和Padalse的比较研究。

发现不同品种的强力与结构性能有关，如果知道纤维素含量和微原纤角度，纤维的强度就可以有根据地预测出来。

对于微原纤取向度小的香蕉纤维品种Nendran、Safed、Velchi，其强力在粗纤维和细纤维之间有显著的差别，纤维的断裂伸长也与微原纤的取向度密切相关。

此外香蕉纤维还有与兰麻相接近的优异的吸湿性能，它在23℃，60%相对湿度下的回潮率可达14.5%[2]。

总之,香蕉茎纤维具有一般麻类纤维的优点，例如，强度高、伸长小、吸湿放湿快、纤维粗硬、初始模量高、弹性差、服用卫生性能良好等特点。

相比较棉纤维和化纤而一言，香蕉茎纤维还有光泽好和吸湿性高的优点。

3 香蕉纤维制取工艺及应用3.1 香蕉纤维的制取工艺香蕉纤维的提取和加工是目前研究的薄弱环节，尤其是对其脱胶工艺的研究，目前还处在试验室阶段，相关的文献介绍的不多。

主要的有：Bharia[8]经过努力发明了提取、漂白、染色香蕉纤维的简单方法，同时，还设计了制作装饰和家庭用品的方法。

日本日清纺织公司与名古屋市立大学的研究所展开合作，成功实现了香蕉纤维的产品化。

其香蕉纤维的加工工艺为：(a)剥下香蕉茎上的皮，取出柔软的纤维内皮；(b)经过脱水，干燥处理；(c)精练、解纤；(d)纺纱，织造。

日清公司还开发出了香蕉纤维/棉纤维30/70的混纺纱，但混纺纱较粗(83tex一143tex)，香蕉纤维的混纺率也不高，因此今后的目标是开发高支纱以及100%的香蕉纤维。

日本[12]的丹羽由树和小野秀也发明了一种从产业废弃物的香蕉茎中提取香蕉纤维的方法。

并且将制取成的香蕉纤维和其他纤维的短纤维混纺，进一步将混纺丝加工成织物。

东华大学[13]对香蕉时一纤维的提取采用了如下的工艺：1香蕉鲜叶、2浸渍、3、水洗、4、晾干同时为了改变香蕉工艺纤维粗硬、表而粗糙和低伸长的不足，还对其进行了改性研究,经过NaOH济液处理后，纤维的细度、强力伸长、残胶率等指标都有撇著的改善。

但由于香蕉纤维的研究历史较短，因此还没有成熟的脱胶工艺。

在香焦纤维脱胶工艺的选择上，可以借鉴相关的植物纤维脱胶方法尤其是亚麻、黄麻、大麻等麻类工艺纤维的脱胶方法。

而用于麻类纤维的脱胶方法主要有生物脱胶法和化学脱胶法[14]。

生物脱胶法和化学脱胶法各有它们的优缺点，因此充分发挥它们长处的生物化学联合脱胶的方法便逐渐地得到了人们的重视，香蕉纤维的脱胶可借用这种方法。

此外，鉴于香蕉纤维的长度和强力的波动范围较大，为了后续纺纱工艺的顺利进行，要重点研究合适的脱胶工艺参数。

3.2香蕉纤维的开发应用及设想如上所述，由于目前香蕉纤维的抽取技术很落后，还不能进行大规模的纤维剥制，剥制的香蕉工艺纤维也因长度较长、细度较粗而只能采用黄麻纺纱系统进行纺纱，相关的设备研究也比较滞后，因此香蕉纤维在纺织领域的应用还很有限，主要有：*利用手工剥取的纤维生产手提包和其他花式品等家庭用品；*利用香蕉纤维加强建筑材料、汽车内衬板和聚酷类等复合材料，以提高*复合材料的抗破坏性能；*香蕉纤维经黄麻纺纱机纺纱并用于绳索和麻袋的加工；*利用香蕉纤维织制香蕉纤维布，并进一步加工成外套等衣物。