棉纖維的水分含量是指棉纖維中所含水的量。棉纖維具有吸濕和放濕的特性，亦稱棉纖維的吸濕性。[1]棉纖維的含水，可分為吸收水和吸附水兩種。纖維在分子上的羥基（-OH）所吸入的水分屬于吸收水；毛細(xì)管作用、多層吸附作用和纖維表面的粘附水則屬于吸附水。吸附水在低溫下可以凍結(jié)，而吸收水不凍結(jié)，這是兩種水的區(qū)別，一般講纖維的吸濕性能，是以上兩種水的綜合。棉纖維中所含水分的多少不僅影響纖維的使用性能和棉纖維的收購(gòu)、加工、運(yùn)輸、儲(chǔ)存，而且也直接決定棉纖維貿(mào)易的真實(shí)重量和紡織生產(chǎn)的成本核算。因此，棉纖維的水分檢驗(yàn)既是質(zhì)量考核指標(biāo)之一，也是重量檢驗(yàn)鑒定的重要項(xiàng)目。在棉纖維加工過(guò)程中水分含量高的棉纖維容易產(chǎn)生加工性疵點(diǎn)，如索絲、棉結(jié)、帶纖維籽屑等，容易增加黃根率和毛頭率，在紡紗過(guò)程中，加工性疵點(diǎn)多的棉纖維易產(chǎn)生斷頭，形成竹節(jié)紗等；水分含量過(guò)低棉纖維過(guò)于干燥，在加工過(guò)程中容易打斷棉纖維，使纖維長(zhǎng)度和強(qiáng)度受損，影響成紗質(zhì)量。

棉纖維中含水多少的表示方法通常有含水率和回潮率兩種，含水率是指棉纖維的烘前質(zhì)量（濕重）減去烘后質(zhì)量（干重）與烘前質(zhì)量的比率，回潮率是指濕重減干重與干重的比率，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水分的要求是：棉纖維的公定回潮率為8.5%，回潮率的最高限度不超過(guò)10%，在貿(mào)易中超過(guò)10%回潮率的棉纖維將作為超水棉處理。目前所有標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)棉纖維所含水分的規(guī)定都是基于對(duì)白棉纖維的研究結(jié)果而定，因此研究天然彩色棉纖維與白棉纖維的水分差異情況，對(duì)彩色棉纖維加工質(zhì)量、重量檢驗(yàn)鑒定、后道工序紡紗質(zhì)量及紡紗工藝意義重大。

下面我們主要用兩種方法對(duì)白棉纖維和彩色棉纖維含水情況進(jìn)行分析、研究。

    1試驗(yàn)

測(cè)試原理：根據(jù)棉纖維具有放濕性能與空氣有容納水分能力的原理，利用電阻絲加熱箱內(nèi)的空氣，箱內(nèi)溫度升高，箱內(nèi)空氣的相對(duì)濕度降低，箱內(nèi)空氣能容納的飽和水蒸氣增加，棉纖維與空氣之間形成了溫度梯度、濕度梯度和壓強(qiáng)梯度。同時(shí)由于電阻絲所產(chǎn)生的光和熱，使纖維中水分子的動(dòng)能增大，運(yùn)動(dòng)速度加快，能夠掙脫纖維內(nèi)部的吸引而進(jìn)入空氣中，再由排風(fēng)扇排出箱外，起到烘干棉纖維的作用。烘驗(yàn)的過(guò)程即是棉纖維中水分的氣化和逸離過(guò)程。

    1.1分析方法之一

    1.1.1分析方法標(biāo)準(zhǔn)

采用的分析標(biāo)準(zhǔn)為：GB 5883—1986《苧麻回潮率、含水率試驗(yàn)方法》

    1.1.2分析過(guò)程

將綠棉、棕棉、白棉纖維分別放于已知重量的稱量瓶中并在精密分析天平上準(zhǔn)確稱重，置于105℃~110℃的電熱恒溫干燥箱中烘至恒重（先后兩次重量差不超過(guò)后一次重量的0.02%），取出后迅速放于干燥器中冷卻(30±5) min，分別精確稱取試樣與稱量瓶的總重量并記錄。

    2分析方法之二

2.1分析方法標(biāo)準(zhǔn)

采用的分析方法標(biāo)準(zhǔn)為：GB/T 6102.1—2006《原棉回潮率試驗(yàn)方法烘箱法》。

2.2分析過(guò)程

選擇白棉纖維、棕棉及綠棉樣品各200 g，在同一環(huán)境溫濕度條件下放置2h，用感量0.001 g的天平，將樣品分別稱準(zhǔn)至50 g，保留兩位小數(shù)，6只樣品的稱取時(shí)間為4 min。開(kāi)啟烘箱電源預(yù)熱，溫度升至105℃時(shí)，放入裝有試樣的烘籃。溫度重新至105℃時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，90 min后關(guān)閉電源，1 min后箱內(nèi)稱重，稱樣時(shí)間為5 min，稱準(zhǔn)至小數(shù)點(diǎn)后兩位。

    3討論

棉纖維的含水原因與其本身的結(jié)構(gòu)、大氣溫度、相對(duì)濕度等有關(guān)。纖維素分子的組成和排列中親水集團(tuán)的數(shù)目和無(wú)定形區(qū)的多少，是決定纖維含水多少的內(nèi)部因素；大氣相對(duì)濕度高低，是影響纖維含水多少的外部因素。研究彩棉與白棉纖維含水率的差異就必須了解其決定纖維含水多少的內(nèi)部因素的差異。因此我們對(duì)白棉纖維及天然彩色棉纖維的結(jié)構(gòu)、果膠物質(zhì)含量進(jìn)行了研究測(cè)試。

    3.1白棉纖維及天然彩色棉纖維的結(jié)構(gòu)

纖維的結(jié)構(gòu)一般包括大分子結(jié)構(gòu)，超分子結(jié)構(gòu)和形態(tài)結(jié)構(gòu)，棉纖維的性能基本上由這些結(jié)構(gòu)所決定。成熟的棉纖維絕大部分由纖維素組成。纖維素是天然高分子化合物，其分子式為(C₆H₁₀O₅)_n。纖維素是一種多糖物質(zhì)，每個(gè)纖維素大分子是由n個(gè)葡萄糖�；�(葡萄糖酐)，彼此以1-4甙鍵(氧橋) 聯(lián)結(jié)而形成。所以，纖維素大分子的基本鏈節(jié)(基本單元或單基)是葡萄糖�；�，在大分子結(jié)構(gòu)式中為不對(duì)稱的六環(huán)形結(jié)構(gòu)，也稱氧六環(huán)。纖維素大分子的官能團(tuán)是羥基和甙鏈。羥基是親水性基團(tuán)，使棉纖維具有一定的吸濕能力。

超分子結(jié)構(gòu)是指大于分子范圍的結(jié)構(gòu)，又稱聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。大分子之間依靠分子結(jié)合力能形成多級(jí)的超分子結(jié)構(gòu)。各種單基組成的各種聚合度的直線鏈狀大分子，在纖維內(nèi)一般具有相對(duì)穩(wěn)定的三維的空間幾何形狀；幾根直線鏈狀大分子互相平行，按一定距離、一定位相、一定相對(duì)形狀，比較穩(wěn)定地結(jié)合在一起，成為結(jié)晶態(tài)的很細(xì)的大分子束，即直徑約為1～3nm的基原纖；若干根基原纖平行排列結(jié)合在一起成為較粗的、基本上屬于結(jié)晶態(tài)的大分子束，即直徑約為4～10nm的微原纖；若干根微原纖基本平行地排列結(jié)合成更粗些的大分子束，即直徑約為10～30nm的原纖；由原纖基本平行地堆砌得更粗的大分子束，即直徑約為0.1～1.μm的巨原纖；再由巨原纖堆砌成整根纖維。棉纖維的微觀結(jié)構(gòu)認(rèn)為是由數(shù)十個(gè)纖維素大分子聚集形成橫向尺寸約6nm的微原纖；由微原纖聚集成橫向尺寸約10～25nm的原纖；再由原纖排列成日輪層；然后形成棉纖維。棉纖維中，微原纖內(nèi)有1nm左右的縫隙和孔洞，原纖間具有5～10nm的縫隙和孔洞，次生胞壁中日輪層之間具有100nm左右的縫隙和孔洞，因而棉纖維微觀內(nèi)部也是一種多孔性的結(jié)構(gòu)。

纖維素大分子之間是依靠范德華力和氫鍵而結(jié)合的。纖維素大分子的結(jié)構(gòu)比較規(guī)整，大分子排列方向和纖維軸向有一定關(guān)系，一般把纖維內(nèi)大分子鏈主軸與纖維軸平行的程度叫取向度，用各個(gè)大分子與纖維軸向平角的平均數(shù)來(lái)量度。

通常傾斜角度越小，取向度越高，纖維溶脹性因取向度不同而各異。

纖維中大分子的排列是比較復(fù)雜的。纖維內(nèi)某些區(qū)域由于大分子的橫向吸引使大分子排列比較整齊密實(shí)，縫隙孔洞較少稱為結(jié)晶區(qū)。相反，另一些區(qū)域大分子排列比較紊亂，堆砌比較疏松，其中有較多的縫隙孔洞，密度較低，這稱為非結(jié)晶區(qū)或無(wú)定形區(qū)。因此，在一根棉纖維中，同時(shí)存在著結(jié)晶區(qū)和無(wú)定形區(qū)。結(jié)晶部分占整根纖維的百分比稱為結(jié)晶度。用重量百分比表示的稱為重量結(jié)晶度；用體積百分比表示的稱為體積結(jié)晶度。棉纖維的結(jié)晶度約為70 %，即棉纖維內(nèi)大約有30 %的無(wú)定形區(qū)。棉纖維取向度、結(jié)晶度的大小對(duì)纖維吸濕性能有一定的影響。

使用X-射線衍射儀對(duì)彩色棉纖維與白棉纖維纖維進(jìn)行測(cè)試：試驗(yàn)儀器，D/MAX-3BX射線衍射儀;主要測(cè)試條件，銅靶、鎳片、濾片，工作電壓37.5 KV，電流40 mA。

取向度指標(biāo)白棉纖維高于彩色棉纖維，綠色棉纖維略小于棕色棉。結(jié)晶度指標(biāo)彩棉高于白棉纖維，其中綠色棉較高，棕色棉與白棉纖維基本一致，也有資料顯示，棕棉的結(jié)晶度大于綠棉，白棉的結(jié)晶度最小。

2.2果膠物質(zhì)含量

分析方法：GB 5889-1986《苧麻化學(xué)成分定量分析方法》

將提取水溶物后的試樣，分別放入加有150mL，濃度為5g/L的草酸銨溶液的三角瓶中，裝好球型冷凝管，煮沸3h。取出，在分樣篩中洗凈，放入已知重量的稱量瓶中，烘至恒重。取出迅速放于干燥器中冷卻，稱重并記錄。

果膠是聚半乳糖醛酸，不溶于水，其大部分被甲基酯化，一部分中和成鹽，變成可溶性物質(zhì)，稱為果膠。彩色棉纖維果膠含量大于白棉纖維纖維。

    4結(jié)論

    1）從21世紀(jì)服裝面料發(fā)展趨勢(shì)看，人們追求自然，回歸自然，在服裝具有保暖、美麗的同時(shí)，更注重保健及輕松舒適的功能。據(jù)國(guó)際有機(jī)農(nóng)業(yè)委員會(huì)預(yù)測(cè)，未來(lái)30年內(nèi)，全球棉花總產(chǎn)量的30％將被彩色棉花替代，產(chǎn)量將達(dá)到400萬(wàn)噸。目前，世界彩棉產(chǎn)量?jī)H有２萬(wàn)噸，主要集中在美國(guó)和南美洲。彩棉的國(guó)際價(jià)格每磅超過(guò)２美元，高出普通棉花的２～３倍，且供不應(yīng)求。 目前，我國(guó)開(kāi)發(fā)的彩棉棉紗和服裝等系列產(chǎn)品，已經(jīng)進(jìn)入北京、上海、廣州、香港、日本等地市場(chǎng)銷售，深受消費(fèi)者喜愛(ài)。據(jù)了解，農(nóng)業(yè)部擬將“彩棉產(chǎn)業(yè)化”列入農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的首批示范項(xiàng)目。根據(jù)測(cè)算，彩棉實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)經(jīng)營(yíng)后，投入產(chǎn)出比例達(dá)到1∶20，投資回報(bào)率達(dá)到1∶14，經(jīng)營(yíng)規(guī)模將達(dá)到100億元，很有希望成為棉花和紡織業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，因此研究彩棉的各種性能很有意義。

2）本文通過(guò)研究天然彩色棉纖維與白棉纖維的水分差異情況，以及產(chǎn)生差異的原因，得出天然彩色棉纖維纖維的水分含量大于白棉纖維，它們的規(guī)律是棕棉較高，綠棉次之,白棉最低。該結(jié)論對(duì)彩色棉纖維加工工藝技術(shù)參數(shù)的調(diào)整及彩色棉纖維質(zhì)量、重量檢驗(yàn)鑒定提供技術(shù)支持。

3）總之，天然彩色棉的研究與開(kāi)發(fā)，可以從根本上解決染整行業(yè)化學(xué)物品的污染問(wèn)題，凈化生態(tài)環(huán)境,保護(hù)人類健康。天然彩色棉的培育研究是由環(huán)境危機(jī)引起，受人類消費(fèi)利益的驅(qū)動(dòng)，隨科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生。我國(guó)是紡織品生產(chǎn)大國(guó)，也是巨大的紡織品消費(fèi)市場(chǎng)。為適應(yīng)國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，保持我們已取得的世界紡織貿(mào)易大國(guó)的地位，我們必須實(shí)施綠色經(jīng)營(yíng)，大力開(kāi)發(fā)研制綠色紡織品。

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