棉秸秆来源丰富,但应用却非常有限。2015-2016年度我国的棉花产量约540万吨,棉花种植过程产生的秸秆总量达到了2600万吨。目前,这些秸秆的主要处理方式还是田间焚烧。棉秆皮约占棉秸秆总质量的27%,从棉秆皮中提取木质纤维素纤维不仅可以增加纺织原料的供给,还可以减轻秸秆焚烧造成的环境污染。一些研究尝试了用常压碱煮的方法提取棉秆皮纤维。但是,由于纤维粗(51 dtex)或木质素含量高(>11.8%)等原因,目前还未见棉秆皮纤维在纺织领域产业化应用的报道。本文采用了蒸汽闪爆、碱和过氧化氢联合的方法、细菌和生物酶脱胶的方法及细菌和高温碱煮联合等三种方法提取了棉秆皮纤维,研究了脱胶工艺对纤维性能的影响。将棉秆皮纤维与棉混纺,制成了棉/棉秆皮纤维混纺纱及其针织物。对棉秆皮纤维的纺纱性能、棉/棉秆皮纤维混纺织物的风格及染色性能进行了研究。蒸汽闪爆、碱和过氧化氢联合的方法可提取细的棉秆皮纤维。2 MPa的蒸汽压力、120 S的保压时间是比较理想的闪爆工艺条件。闪爆预处理后的棉秆皮纤维较粗(49.3dtex),具有较高含量的半纤维素(15.7%)、木质素(24.3%)及较高的断裂强度(2.7c N/dtex)。后续的碱煮过程使纤维的木质素含量降至13.3%,细度降至28.3 dtex。最后的过氧化氢处理使纤维的木质素含量再降至11.8%、细度降至26.8 dtex。纤维的力学性能与棉相似。细菌预处理和生物酶脱胶结合的方法也可以降低木质素的含量,但很难得到细的棉秆皮纤维。分泌果胶酶的菌株可以去除棉秆皮中的胶质,分离出纤维束。后续的复合酶处理可以使纤维的半纤维素含量降低至5.8%,木质素含量降低至8.2%,但纤维较粗(55.0dtex)。在脱胶过程中,不同的酶之间存在协同作用,复合酶的脱胶效果明显优于单一酶。细菌预处理和高温碱煮结合的方法可提取直径小、木质素含量低的棉秆皮纤维。细菌预处理后的纤维束具有较高含量的木质素(15.3%)和半纤维素(12.6%)。这些纤维束在130℃下用4%的碱处理5 h后得到细度24.0 dtex、长度50.8 mm及木质素含量3%的棉秆皮纤维。该纤维具有略低的断裂强度(2.0 c N/dtex)和杨氏模量(56.2 c N/dtex)及I型纤维素的结晶结构。在高温条件下,纤维内的木质素可以更有效地被去除,使纤维变细、柔软。棉秆皮纤维可与棉混纺,制成棉/棉秆皮纤维混纺纱及相应的针织物。支数和捻系数相同时,棉/棉秆皮纤维混纺纱的强度低于纯棉纱。当支数相同时,混纺纱的临界捻系数始终高于纯棉纱。棉秆皮纤维在混纺纱中的最高比例可达到30%,而黄麻仅为10%。混纺比同为90/10时,棉/棉秆皮纤维混纺纱的条干不匀率比棉/黄麻混纺纱低25.9%,断裂强度高61.6%。棉/棉秆皮纤维混纺织物的顶破强力比棉/黄麻混纺织物高,手感更柔软、平滑。当棉秆皮纤维的比例从10%升至30%后,棉/棉秆皮纤维混纺纱的条干CV%升高了69.9%,毛羽指数上升了78.6%,断裂强度和断裂伸长率分别降低20.6%和6.5%;棉/棉秆皮纤维混纺织物的顶破强力下降27%,手感变得更硬更粗糙。活性红120在棉秆皮纤维上的上染率比棉高15.7%,这是因为棉秆皮纤维的结晶度比棉低,Zeta电位比棉高。上染率Qt为30 g/Kg时,染1吨棉秆皮纤维需活性红120染料38.5 Kg,这比染1吨棉需要的染料量少27%。染色后混纺织物的K/S值比纯棉织物高,L~*值比纯棉织物低;棉/棉秆皮纤维混纺织物的水洗、耐光及干摩擦牢度与纯棉织物相同,但沾色和湿摩擦牢度略低。总之,本文中的棉秆皮纤维可作为传统韧皮纤维的一个优质替代品,用于高附加值的纺织应用。本文中的研究成果不仅可以缓解环境压力,还可以促进纤维工业的可持续发展。