作为一种有优良前景的植物纤维,牛角瓜纤维有着中空度高、体积密度小、羊绒般的光泽、保暖性好、柔软舒适等优异特性,在当今可持续发展理念的推动下具有良好的市场前景。然而在牛角瓜纤维的开发过程中面临着一系列难题,例如:由于纤维的光滑细软、脆性大导致纺纱过程中可纺性差、静电现象严重以及后期纺织品易破碎等问题,因此,针对此难题,如何对牛角瓜纤维进行有效的前期处理是纤维得以深度开发以及广泛应用于市场的基础。本文针对如何提高牛角瓜纤维的强韧性从而改善后加工中的易破碎性能开展研究工作,同时探究了牛角瓜纤维的染色性能,具体研究内容包括以下几个方面:(1)纤维结构性能测试。本文首先对云南地区牛角瓜纤维进行了一系列基本结构性能测试,包括纤维的外观形态、基本长度、细度、强伸率、吸湿性以及对纤维基团元素的红外分析等;同时,在表征纤维的压缩回复性和破损性以及中空度保留情况时,本文立足于以往学者在木棉纤维压缩性能上的研究,通过纤维层或纤维集合体的压缩实验来表征牛角瓜纤维的中空度或中空度的保留程度,采用KES-FB3织物风格测试仪来测试,并对比分析了干湿纤维集合体的压缩性能,结果证明两者有显著性差异,有利于指导纤维加工中干湿环境的调节。(2)纤维的弱碱预处理研究。在研究牛角瓜纤维基本结构性能之后,本文着重对牛角瓜纤维的脆性大以及后期加工产品的易破碎问题进行改善研究。牛角瓜纤维脆性大主要原因是纤维外表光滑、摩擦系数低,纵向呈圆柱状,具有高中空结构,壁薄0.6-1.2μm左右;纤维成分中纤维素含量仅60%左右,其余非纤维素成分尤其木质素含量高也会导致纤维柔韧性差,因此,其在加工中受到压缩、扭转作用时易破碎;对此前人探究了采用氢氧化钠处理纤维去除非纤维素类物质,达到提高可纺性效果,然而氢氧化钠属于强碱,对纤维力学性能损伤极大,因此本文选用碳酸钠弱碱来处理纤维,探究不同的碳酸钠质量分数、温度、时间对纤维的力学性能、失重率的影响,并得到适合纤维弱碱预处理的方案:碳酸钠质量分数为20g/L,处理时间为30min,处理温度为40℃;(3)微波辅助弱碱预处理纤维的研究。为了进一步地提高预处理效率及纤维处理均匀性,在弱碱预处理的基础上,本文采用微波+碳酸钠相结合的方式辅助预处理纤维,针对微波功率、微波时间进行了探讨,得到:微波预处理时间对纤维强伸性、失重率及回潮率有一定的影响;经过适当的微波工艺处理,纤维伸长率有一定提高,说明纤维的微结构发生了改变;随着反应时间延长,失重率逐渐增大至平缓,回潮率先增后减直至不变;此外,由于微波反应高效,试验必须精确把控时间。(4)预处理后纤维的养生处理。为了弥补预处理带给纤维力学性能的损伤,同时更多地提高牛角瓜纤维力学性能及表面粗糙度,对此采取适当方法来养生处理纤维;工厂养生一般多采用和毛油加水,本文采用淀粉乳液、甘油及其它的药品组成的养生助剂,探究了淀粉质量分数、淀粉液的搅拌速度、甘油用量以及养生温度对最终养生效果的影响;最终选择的养生处理方案:淀粉浓度1%,甘油浓度3%,油酸10g/L、浸润剂JFC 1g/L,养生温度70℃,养生时间24h。最终纤维的强度、伸长率最大值达到3.31cN/dtex,3.03%,相比于之前预处理过后的纤维强伸率为2.62cN/dtex,2.50%,分别增加了26.34%,21.2%。(5)弱碱预处理前后纤维染色性能研究。在牛角瓜纤维的染色方面,因为牛角瓜纤维属于植物纤维,纤维素纤维含有众多的羟基而预处理后更是打开了纤维内部的众多羟基,染料分子能够与之结合成为稳固的分子基团,因此可选用活性染料染色,代替前人在直接染料、靛蓝染料方面对牛角瓜纤维的研究。试验探究了活性艳红X-3B染色的温度、盐用量、碱用量对纤维染色性能的影响,并以K/S值及上染率表征碳酸钠弱碱处理前后纤维染色性能的变化,同时对棉纤维与牛角瓜纤维活性染料的染色性能进行对比,得到适宜牛角瓜纤维活性染料染色的方案:活性艳红染料X-3B浓度2%(owf),反应温度为50℃,盐用量40g/L,碱用量5g/L,上染率可以达到64%。