【纺织百科】木棉纤维的特性和应用

木棉纤维是锦葵目木棉科内几种植物的果实纤维，附着于木棉蒴果壳体内壁，由内壁细胞发育、生长而成，属单细胞纤维。木棉纤维在蒴果壳体内壁的附着力小，分离容易。木棉纤维的初步加工比较方便，不需要像棉花那样须经过轧棉加工，只要手工将木棉种子剔出或装入箩筐中筛动，木棉种子即自行沉底，所获得的木棉纤维可以直接用作填充料或进行纺纱。目前应用的木棉纤维主要指木棉属的木棉种、长果木棉种和吉贝属的吉贝种这三种植物果实内的绵毛。木棉纤维有白、黄和黄棕色三种颜色。一株成年期的木棉树可产5～8kg的木棉纤维。

1 木棉纤维的特点

木棉纤维具有绿色生态、中空超轻、保暖性好、天然抗菌、吸湿导湿等许多天然特性，不仅已广泛用作枕头、被子、羽绒等的填充料，还直接用于混纺纱。木棉纤维呈现的是光滑的圆柱形(见图1-3)，几乎没有什么转曲。纤维平均仅有15mm，因而很难直接用于纯纺。

图1 木棉纤维的表面形态

图2 木棉纤维的纵截面形态

图3 木棉纤维的横截面形态

棉纤维表面有明显的纤维素微纤构造，微纤的取向角为20°~25°。显然木质素和半纤维素等非纤维素的含量对木棉纤维的表面形貌有影响，因为在其表面没有观察到纤维素的微纤结构。这两种棉纤维的横截面也有显著差异，最为明显的是木棉纤维的胞壁很薄，平均仅为0.75μm，而胞腔直径达15μm，中空程度达90%，胞宽壁厚的比值达20，因而木棉纤维比水轻，平均密度仅为0.30g/cm³，约为棉(1.54g/cm³)的1/5。木棉纤维尽管纺纱困难，但作为保暖絮料具有优势。相比较而言，棉纤维相当丰满，胞壁厚而胞腔小，胞宽壁厚的比值只有2.1。

木棉纤维的结晶度仅为48.5%，明显小于棉纤维。很显然，木质素、半纤维素和蜡质等无定形成分导致了木棉的结晶度降低。与结晶度一样，木棉纤维主要晶面的晶粒尺寸也明显小于棉纤维，但木棉纤维晶粒沿纤维轴的取向度大于棉纤维。

木棉纤维外壁光滑，光泽好。木棉纤维的薄壁大中空结构和细胞未破裂时的气囊结构，使纤维具有较高的抗扭刚度和抗压性能；而表面较多的蜡质，使纤维光滑、不吸水、不易缠结，且具有一定的防虫效果。纤维在水中可承受相当于自身重力20～36倍的负荷而不下沉。因长度较短、强度低、抱合力差、缺乏弹性。

2 木棉纤维的应用

2.1 被褥、枕头和靠垫的填充料

木棉纤维具有薄壁、大中空的特点，且纤维两端封闭，因此其纤维集合体内可以形成大量静止空气，具有良好的保暖性能。此外，木棉纤维作为填充料具有轻质和抗菌性能良好的优点。但是，由于木棉纤维的抱合力差，导致纤维集合体的强度低；又由于木棉纤维细而柔软，导致絮料的压缩回弹性差，在长时间的使用过程中，保暖性能下降很快。

2.2 救生衣等水上救生用品的力材料

多种材料中，木棉的浮力效果最佳，木棉纤维块体在水中可承受相当于自身重力20～36倍的负荷而不下沉。由于木棉救生衣具有轻质的特点，便于时常穿着，因此受到欢迎。在实际穿用过程中与PVC和PE等泡沫塑料填充的救生衣相比，木棉救生衣不存在老化的问题。

2.3 吸油材料

已经商品化的吸油材料主要有木棉纤维、聚丙烯无纺布和凝胶化剂，其中木棉纤维是最早使用的吸油材料，所占市场份额最大，约占天然系吸油材料销售量的80%。它具有很高的吸油性，可吸收约30倍于自重的油，是聚丙烯纤维的3倍，对植物油、矿物油，无论是水上浮油还是空气中的油分，都能吸收。

2.4 隔热和吸声材料

木棉纤维可用于房屋的隔热层和吸声层填料。1998年，德国Dresden技术大学开发了木棉/毛复合隔热保暖建筑用材料，试验证明比单独的毛纤维隔热材料有更好的吸热性和热滞留性。

来源：纺织大学堂

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