新型共混海藻纤维的研究现状

刘同超　董媛媛

【摘要】论述了海藻纤维的成分、制备以及独特的性能。重点介绍了海藻酸与纤维素、海藻酸与甲壳素、海藻酸与明胶、海藻酸与聚乙烯醇、海藻酸与大豆蛋白、海藻酸与PVA共混纤维的制备及其性能。

【关键词】海藻纤维；共混纤维

0.前言

海藻纤维以其优异的性能——高吸湿性、易去除性、高透氧性、凝胶阻塞性、生物相容降解性、金属离子吸附性、自阻燃性等特性已广泛应用于医疗辅料、美容保健等领域，并且应用领域正不断扩大。但是目前海藻纤维仍存在弹性、强度及色泽等方面不够理想的问题，目前，国内外很多研究通过共混和复合的方法对海藻纤维进行改性，充分利用海藻纤维优异特性的同时，改良海藻纤维的力学性能等缺点。

1.海藻纤维的成分及制备

海藻纤维是以海藻植物(如海带、海草)中分离出的海藻酸为原料制成的纤维。海藻酸是一类多糖物质，由-D-甘露糖醛酸(简称M)和-L-古罗糖醛酸(简称G)两种组分构成，以不规则的排列顺序分布于分子链中，两者中间以交替MG或多聚交替(MG) 相连接[1]。海藻纤维制备过程是将可溶性海藻酸盐(铵盐、钠盐、钾盐)溶于水形成粘稠溶液，脱泡过滤后通过喷丝孔挤入含有高价金属离子f镁离子除外，一般为钙离子)的凝固浴中，形成固态海藻酸钙纤维长丝，经过拉伸、水洗、干燥、卷曲形成纤维，再经分离、梳理和铺层制成连续的非织造布。有时可经过针刺使纤维互相交缠，增加强力，然后将非织造布切割成所需尺寸，最后检验、消毒和包装[2]。

2.新型共混海藻纤维

2.1海藻酸与纤维素共混

纤维素与海藻酸盐共混纤维可以提高海藻纤维力学性能。纤维素是常见的天然高分子物质，它构成了植物的框架。纤维素具备良较好的力学性能，将海藻酸与纤维素共混，制备出的新型海藻纤维不仅具备海藻纤维高吸湿性等特性，而且改善了海藻纤维力学性能差的缺点。田素峰等[3]在一定工艺条件下制得海藻酸钠粘性溶液，然后将该溶液按照一定的比例与纤维素磺酸醋混合制得纺丝原液，再经过纺丝和精炼步骤制得纤维素/海藻酸复合纤维所得复合纤维不仅具有高吸湿性，而且力学性能好，由该复合纤维制得的织物，手感舒适，吸水性强，同时湿态下强度高，尺寸稳定，也特别适合用做各种服饰。

2.2海藻酸与甲壳素共混

甲壳素是一种天然的高分子多糖，化学名称是β-(1，4)-2-乙酰胺基-2-脱氧-D-葡萄糖，是由N-乙酰氨基葡萄糖以β-(1，4)糖苷键缩合而成的，分子量为100万～200万，天然甲壳素分子中约有12.5%的氨基没有N-乙酰化，氮含量为6.3％～6.7％,是自然界中罕见的带正电荷的纤维结构化合物。姜丽萍等[4]用自制的湿法纺丝机制备了海藻酸钠，水溶性甲壳素共混纤维，并用红外光谱和扫描电镜对其进行了表征，且对纤维进行了单纤维拉伸测试和吸水性能测试。结果表明：共混纤维中确实有水溶性甲壳素的存在；从纤维的表面形态可以看出在轴向上有明显的筋状结构；拉伸结果表明共混纤维的平均断裂强度为显著提高。

2.3海藻酸与明胶共混

明胶是由动物的皮、骨等结缔组织中的胶原经部分水解和热变性而得到的大分子蛋白质。展义臻[5]等研究的海藻酸/明胶共混纤维主要是将海藻酸钠和明胶的共混纺丝液通过Ca2+交联及在酸性条件下两者聚电解质效应来制备。海藻酸/明胶共混纤维生物相容性好， 黏附性强，具有促进伤口愈合的活性功能及止血功能， 具有较好的药物及生长缓释作用。海藻酸/明胶共混纤维无菌、低过敏原、无毒、无热源，是非常理想的创伤敷料。

2.4海藻纤维与聚乙烯醇共混

聚乙烯醇是一种水溶性的高分子物质, 具有良好的成纤性和生物亲和性, 其复合纤维具有较好的强度、弹性、耐磨性及抗腐蚀性等优点。MIURAK等[6]研究了海藻酸钠与PVA 共混纤维，测试表明共混海藻纤维有良好的机械性能是因为在共混纤维中PVA中的-OH和海藻酸的COO-，-OH形成了强烈的氢键，提高了纤维的强度和弹性。由海藻酸钠与PVA 形成的水凝胶有很高的血液相溶性，并且可作为一种基质来控制药剂在体内的释放，所以借助PVA的良好性能，通过共混方法可使海藻纤维获得良好的使用性能或加工性能。

2.5海藻酸与大豆蛋白共混

大豆蛋白是大豆榨油后的副产物，是由多种氨基酸所组成的球状蛋白质，来源丰富，价格低廉。将海藻酸钠水溶液和大豆的碱溶液混合均匀，过滤脱泡后在室温条件下与CaCl2、HCl、C2H5OH混合液的凝固浴中湿法纺丝，制备海藻酸/大豆分离蛋白共混纤维，适合用于编织无纺布作为伤口敷料，用于医药和纺织领域。杜予民等[7]研究了一种海藻酸钠/大豆分离蛋白共混纤维及其制备方法和用途。海藻酸钠/大豆分离蛋白纤维在力学性能和保水性等方面均优于海藻酸钠纤维，特别适合用于制作非织造布作为伤口敷料。

2.6海藻酸与粘胶共混纤维

海藻酸钠与粘胶的共混主要是将海藻酸钠加入粘胶的纺丝液中以提高粘胶的吸湿性、吸附金属性、抗菌性和其他附加值。张瑞文等[8]公开了一种粘胶活性海藻纤维及其生产方法，该纤维中含有的海藻占1%～8％。该粘胶海藻纤维的生产方法的特征在于：它包括将海藻酸钠粉溶解于浓度为50moL/LNaOH溶液的工序，海藻酸钠粉与NaOH溶液的质量比为1：20～100，将海藻胶体溶液在纤维黄酸脂溶解过程中均匀加入粘胶中，经混合、研磨制成纺丝液工序，用该纺丝液在特定的酸浴组成和纺丝工艺参数下可纺出粘胶活性海藻长丝或短丝产品，利用该粘胶活性海藻纤维制成的织物具有抗菌、止痒、美容抗衰老的保健作用。

3.结论

海藻纤维这种天然生物高分子材料因其独特的性能和环保优势，决定了它必将成为当今新材料研究的热点。其存在的力学性能方面的缺点，通过共混改性可得到明显改善。随着对海藻纤维共混改性的进一步研究，得到多功能和高附加值的海藻纤维有着重要的意义，海藻纤维将在更广阔的领域得到应用。[科]

【参考文献】

［１］张传杰,朱平,王怀芳.高强度海藻酸盐纤维的制备及其结构与性能研究.天津工业大学学报,2008,27(5):23-27.

［２］展义臻,朱平.海藻纤维的性能与应用.印染助剂,2006,23(6):9-12.

［３］田素峰,刘海洋,王乐军.纤维素/海藻酸盐复合纤维及其制备方法[P].中国专利:CN1858312.

［４］姜丽萍,孔庆山,纪全,夏延致.海藻酸钠/水溶性甲壳素共混纤维的制备和性能研究[J].合成纤维,2007,12:12-15.

［５］展义臻，朱平，赵雪.抗菌海藻酸/明胶共混纤维的制备与应用[J].纺织导报，2007,(5)：63-66.

［６］MIURAK, KIMURAN, SUZUKIH, etal Thermal and viscoelastic properties of alginate/poly(vinyl alcohol) blends cross-linked with calcium tetraborate[J].Carbohyd rate,1999,39(2):139-144.

［７］杜予民,王群,樊李红.海藻酸钠大豆分离蛋白共混纤维及其制备方法和用途.中国:CN1687496A[P].2005-04-13.

［８］张瑞文，王惠平，温宝英.粘胶活性海藻纤维及其生产方法：中国，1544727A[P].2004-11-10.