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虾壳制备壳聚糖纤维及应用

壳聚糖纤维是以壳聚糖为主要质料，，，，，在适当的溶剂中将其消融，，，，，配制成一定浓度的胶体纺丝原液，，，，，再经喷丝、凝固成形、拉伸等工艺，，，，，制备成具有一定机械强度的高分子功效陛质料。。。。。早在1942年，，，，，美国就首先研制乐成壳聚糖纤维，，，，，由于其时对壳聚糖纤维的特陛研究不太深入，，，，，尤其是壳聚糖纤维的抗菌陛未被发明，，，，，因而未被人们接受。。。。。20世纪80年月，，，，，日本开展壳聚糖和甲壳素及其衍生物纤维的研究，，，，，到90年月初期，，，，，日本的富士纺织株式会社实现了壳聚糖纤维的工业化生产，，，，，我国自90年月中期才真正最先对壳聚糖纤维制备及其功效性举行普遍研究。。。。�？？蔷厶窍宋纳锵嗳菪�，，，，，广谱抗菌性、生物可降解性等特殊功效，，，，，已为人们所关注。。。。。

　　一、壳聚糖纤维的制备

　　1、工艺流程

　　虾壳—壳聚糖—消融—纺丝原液—过滤—脱泡—喷丝—凝固—拉伸—淋洗—干燥—切断—制品

　　2、主要工艺历程

　　将壳聚糖消融于2%-5%稀乙酸溶液中，，，，，适当添加0.5%～1%尿素、0.2%-0.4%乙酸锌等助剂制备成含1%一5%壳聚糖的纺丝原液，，，，，将过滤、真空脱气后的纺丝原液，，，，，经直径为0.10mm～]112111喷丝头喷入5%——10%NaOH溶液中使其凝固，，，，，再经1.3-3倍拉伸、洗涤，，，，，在张力状态下干80℃干燥o.5h制备而成。。。。。

　　二、壳聚糖纤维的主要性能与特征

　　1、机械强度

　　机械强度是权衡纤维品质的主要指标之一。。。。�？？蔷厶鞘�2—氨基—2—脱氧葡萄糖单体通过9—(1，，，，，4)糖甙毗连起来的直链多糖，，，，，其分子量通常达100万以上，，，，，经消融、凝固、拉伸制备因素子排列规则，，，，，结构细密的壳聚糖纤维，，，，，其干强一般为0.97-2.73cN.dtex-1，，，，，湿强为0.35—1.23cN.dtex-1

　　2、伸长率

　　纤维伸长率通常接纳断裂伸长率体现，，，，，纤维伸长率愈大，，，，，体现纤维反抗外力破损的能力愈强，，，，，壳聚糖纤维的伸长率一般干伸S—l 4(%)、湿伸6～1 2(%)。。。。。

　　3、吸湿性

　　纤维吸湿性的强弱与纤维分子中亲水性基团的数目、纤维结构的微孔性及纤维之间的饱合性有关。。。。�？？蔷厶窍宋蚱浯蠓肿咏峁怪泻写笞诘那姿曰�，，，，，同时又是通过湿法纺丝而成，，，，，分子间形成了许多微孔结构，，，，，致使纤维具有很好的透气性和保水率，，，，，一股保水率在130%以上。。。。。

　　4、广谱抗菌性

　　壳聚糖具有广谱抗菌性。。。。。自[979年Allan提出壳聚糖的抗菌性以来，，，，，其抗菌性和抗菌机理一直是海内外学者研究的热门，，，，，只管对其抗菌机理尚有争议，，，，，然其抗菌性能已是一个公认的事实。。。。。

　　5、牛物相容性和可降解性

　　壳聚糖作为低等动物组织中的纤维因素，，，，，从大分子结构上来看，，，，，它们既相似于植物组织中的纤维素结构，，，，，又与高等动物组织中的胶原质结构相类似。。。。。因此它们不但与人体有着极好的生物相容性，，，，，同时又可被生物体内的消融酶剖析成糖原卵白为人体吸收。。。。。

　　6、清静性

　　壳聚糖经急性毒性、亚急性毒性、慢性毒性、Am田试验、染色体畸形试验、胚胎毒性和致畸胎试验、骨髓细胞微核试验等一系列毒理学试验，，，，，研究批注壳聚糖对人体无毒。。。。。

　　三，，，，，影响壳聚糖纤维强伸度的主要因素

　　壳聚糖纤维的强伸度(强度、伸长率)主要取决于壳聚糖分子量的巨细，，，，，脱乙酰度及分子取向度。。。。。分子量巨细则取决于质料的质量及脱乙酰反映。。。。。而分子取向度不但取决于壳聚糖的浓度、凝固剂的类型及浓度，，，，，并且还取决于拉伸倍率和拉伸取向效果。。。。。

　　1、质料质量

　　质料的质量是制备分子量大、高脱乙�？？蔷厶堑幕�。。。。。因此，，，，，消化前必需将虾壳肉质、污物等杂质去除，，，，，用水洗净I质料短期内不加工，，，，，经除杂后晒干贮藏。。。。。不可用发酵、糜烂、变质的虾壳提取的壳聚糖作为质料。。。。。

　　2、壳聚糖的制备

　　壳聚糖制备历程中脱钙、脱脂、脱卵白必需彻底，，，，，须要时还需要接纳高锰酸钾—草酸法举行脱色处理。。。。。否则制备纺丝原液不透明，，，，，易爆发冻胶征象，，，，，造成过滤难题，，，，，甚至梗塞滤孔。。。。。制备高脱乙酰度的壳聚糖时，，，，，可在浓碱液中加入苯硫酚或硼氢化钠，，，，，或在惰性气体N：�；；；；は戮傩型岩阴；；；；从潮鸬�，，，，，实时通过消融—沉淀处理法整理中心产品，，，，，增添反映次数，，，，，能有用地提高壳聚糖的脱乙�；；；；�，，，，，镌汰壳聚糖的降解。。。。。

　　3、纺丝原液的制备

　　(1)溶剂及其浓度的选择

　　现在，，，，，多接纳稀乙酸消融壳聚糖，，，，，乙酸浓度一般控制在20/Q一5%之间，，，，，浓度的增添，，，，，虽然有利于壳聚糖的消融，，，，，但会造成凝固浴中NaOH溶液浓度缺乏，，，，，同时导致壳聚糖部分降解而影响纤维的性能。。。。。

　　(2)壳聚糖的浓度

　　壳聚糖的浓度直接影响壳聚糖纤维的物理性子。。。。�？？蔷厶侨芤号ǘ仍龃�，，，，，纤维的干强度也随之增大，，，，，纤度却呈无纪律转变，，，，，2%以上时壳聚糖纤维的伸长率逐渐下降，，，，，别的，，，，，随着壳聚糖浓度的增添，，，，，溶液的粘度增大，，，，，不但造成纺丝过滤难题，，，，，并且也增添了喷丝阻力，，，，，甚至梗塞喷孔。。。。。然而，，，，，壳聚糖浓度过低也很难制成理想的纤维。。。。�？？蔷厶桥ǘ纫话憧刂圃趌%—5%(重量)之间。。。。。

　　(3)助剂的选择

　　消融匀称、低粘度、不形成冻胶的壳聚糖浆液是湿法纺丝制备壳聚糖纤维的要害。。。。。为此，，，，，在壳聚糖溶液中适当添加助剂，，，，，以破损凝胶的结构，，，，，降低凝胶的粘度，，，，，从而有利于提高壳聚糖的浓度，，，，，增强纤维的强伸度。。。。。常用助剂有尿素、乙酸锌、甘油等。。。。。尿素的加人，，，，，可以降低纺丝原液的粘度，，，，，其用量对纺丝状态和纤维的性能有一定的影响，，，，，随着尿素浓度的增添，，，，，纺丝原液的粘度显着下降，，，，，但凌驾1%会造成纺丝状态恶化，，，，，从而影响纤维的性能，，，，，加入乙酸锌能增强纤维强度，，，，，增进凝固，，，，，降低丝束的粘结，，，，，随着乙酸锌的增添，，，，，丝束脆性增添，，，，，易折断甘油主要是起软化剂和增塑剂的作用，，，，，战胜壳聚糖纤维的脆性，，，，，使纤维的塑性增大，，，，，拉伸时不易断丝。。。。。

　　4、喷丝凝固

　　(1)喷孔的直径

　　凭证湿纺成形的机理，，，，，当纺丝原液经喷头进入凝固浴后，，，，，溶剂和凝固浴中的凝固剂间举行双扩散，，，，，终固化成形。。。。。因此，，，，，喷头孔径的巨细，，，，，直接影响双扩散系数和纺丝的凝固速率，，，，，从而影响纺丝的强度。。。。。

　　(2)凝固液的选择

　　现在，，，，，一般多接纳NaOH水溶液为壳聚糖纤维的凝固液，，，，，主要是由于壳聚糖在碱性条件下消融度小，，，，，NaOH与乙酸的传质通量比小，，，，，固化速率缓慢，，，，，有利于纤维固化成形，，，，，易形成圆形截面的初生纤维。。。。。别的，，，，，NaOH具有很强的渗透纤维芯层的能力，，，，，使得纤维内外层结构趋于一致，，，，，不易形成皮、芯层结构。。。。。NaOH的浓度一般控制在5%～10%之间，，，，，浓度偏低倒运于中和喷丝液中的乙酸，，，，，这不但影响初生纤维的凝固，，，，，并且初生纤维在拉伸历程中容易断裂。。。。。

　　(3)凝固液的温度与凝固时间

　　凝固液的温度崎岖，，，，，直接影响溶剂和凝固剂间的双扩散，，，，，因而影响纤维固化成形速率。。。。。温度高，，，，，固化成形速率快、时间短，，，，，易形成皮、芯层结构，，，，，纤维强度低。。。。。固化成形温度一般控制在15℃20’(2，，，，，适当延伸凝固时间，，，，，有利于提高纤维的强伸度。。。。。

　　5、初生纤维拉伸

　　壳聚糖纺丝原液从喷丝孔挤出凝固形成初生纤维时是一种初生膨润态冻胶，，，，，由于剪切力的作用使得大分子间爆发一定的取向。。。。。但由于溶剂与凝固剂的保存，，，，，这种取向是不稳固的，，，，，并且是很低的。。。。。若此时通过对初生纤维举行一定倍数的拉伸，，，，，不但能镌汰甚至消除纤维中保存的微孔、误差等缺陷，，，，，使纤维趋向致密化，，，，，并且能有用地提高纤维中大分子间排列的规整水平，，，，，使已固化的纤维中大分子的取向度进一步提高，，，，，从而使纤维的抗张强度有所增添。。。。。差别的拉伸倍率对纤维的强度、伸长影响很大，，，，，可依据纤维的线密度和用途确定拉仲倍率，，，，，一般总拉伸以1.1—3倍率为宜。。。。。

　　四.壳聚糖纤维的应用

　　壳聚糖纤维与纤维素在结构上的类似性，，，，，使其不但具有类似纤维素的用途，，，，，并且从氨基多糖的特点出发，，，，，具有比纤维素更为普遍的用途。。。。�？？蔷厶窍宋哂猩锘钚约吧锴缀托浴⑸锝到庑浴⑸锵嗳菪浴⑽薅尽⒚庖呖乖孕〉忍厥庑阅�，，，，，被制成的吸收性手术缝合线，，，，，应用于消化系统外科和整形外科等体内手术中，，，，，既能知足手术操作时对强度、打结性能以及柔软性的要求，，，，，同时还具有消炎止痛增进伤口愈合的功效，，，，，又能被体内溶菌酶剖析成糖卵白为人体吸收。。。。。别的，，，，，壳聚糖具有抑菌、消炎、止血、镇痛、增进伤口愈合等优良的生物医学功效，，，，，而被普遍用于制造特殊的医用产品，，，，，外洋尤其日本、美国已用它制造人造皮肤、止血棉、纱布、血液透析膜及种种医用敷料等。。。。。

　　壳聚糖纤维具抗菌、防霉、去臭、吸湿、保湿、柔软、染色性好等优点，，，，，作为新型功效性自然绿色纺织质料应用于保健亵服、内裤、止血纱布、绷带等。。。。。

　　除厂在医疗和纺织服装领域中应用外，，，，，壳聚糖纤维外貌保存大宗胺基团，，，，，是极好的整合聚合物，，，，，能吸收许多重金属离子，，，，，如Ag+、Cu2+、Zn2+等，，，，，依据这一性子可应用于重金属废水处理，，，，，以除去重金属离子。。。。。

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