海藻纤维的制备和性能调节

海藻纤维的原料来自天然海藻中所提取的海藻多糖。海藻多糖是由β-D-甘露糖醛酸（M）和α-L-古罗糖醛酸（G）经1，4-键合形成的线性共聚物，相对分子质量在106左右，各种生物合成的海藻酸结构基本相似，如图5-7所示。

图5-7　海藻酸盐的分子结构

由于海藻酸由两种单体G和M组成，它的分子上有三种基本的链段，即GG、GM、MM，含GG高的海藻酸成胶性能好，可形成强而硬的胶体，而含MM高的海藻酸则较难形成胶体，形成的胶体也柔软脆弱。因此作为纤维生产的海藻酸应含有较高的G和GG，一般天然海藻的根部是生产海藻纤维的主要原料。

（一）海藻纤维的生产

先用稀酸处理海藻，使不溶性海藻酸盐转变为海藻酸，然后加碱加热提取，生成可溶性的钠盐溶出，过滤后，加钙盐生成海藻酸钙沉淀，该沉淀经酸液处理转变成不溶性海藻酸，脱水后加碱转变成钠盐，烘干后即为海藻酸钠。

海藻纤维一般采用湿法纺丝制备。将海藻酸钠在室温下溶解于水，制成含8%～9%海藻酸钠水溶液，用杀菌剂消毒后，过滤脱泡得到纺丝原液；随后将其压过喷丝头细孔，引入由CaCl2盐溶液配制的凝固浴（其中含有0.02%盐酸及少量阳离子表面活性剂）中成丝；再经后加工（拉伸后经水洗、上油、烘燥并卷绕成筒）即制得成品纤维。通过改变纤维中海藻酸所含金属离子的种类，还可调节该纤维所具有的性能。一般海藻酸盐由于金属盐的成分不同，如钠盐、钙盐、铍盐、铬盐等，海藻纤维的性能也有所不同，如钠盐的水溶性较好，铍盐和铬盐具有耐碱性，而钙盐则不耐碱。(www.xing528.com)

（二）海藻纤维的性能和应用

海藻纤维含有对人体有益的氨基酸、维生素和矿物质等，具有良好的生物相容性，对皮肤有自然的护肤美容功能。它具有吸附矿物质的能力，可将活性元素添加到成型的纤维核心中，使纤维具有生物活性。耐洗涤和化学处理，具有永久性的抗菌止痒等保健作用。在自然条件下能够生物降解为CO2和H2O，属可再生资源，是一种环境友好材料。

当前海藻纤维的主要品种为海藻酸钙纤维，海藻酸钙纤维的密度为1.78g/cm3，回潮率为25%，其干强接近粘胶，但湿强很低，不易用作传统纺织材料。然而，由于其具有无毒、保温、抗菌、高吸湿性、高透气性、高透氧性和生物相容性，能促进伤口愈合，易从伤口表面去除，用它制成的非织造布被广泛应用于伤口敷料、医用纱布绷带等方面。

海藻酸钙纤维由于其纤维结构中含有大量的钙离子，燃烧过程中就可能生成碱性环境，再者由于多糖环上含有羟基基团，在碱性环境和羟基基团的共同影响下海藻酸大分子极易发生脱羧反应，生成不燃性CO2而冲淡可燃性气体的浓度，同时可能生成CaO和CaCO3沉淀在纤维大分子表面发生覆盖或与之交联，两者共同作用使海藻纤维本身具有阻燃特性，而且燃烧时不产生烟及有害气体，在阻燃纺织服装等领域具有重要的应用价值。

为了改善海藻酸钠纤维的性能，扩大其在纺织品方面的应用，研究者们正致力于开发各种功能性海藻纤维。由于海藻酸钠水溶液中的—COO-、—OH基团能与多价金属离子形成配位化合物，在制备过程中，只要改变凝固浴中金属离子的种类，如Ba2+、Zn2+、Al3+、Cu2+、Pb2+、Hg2+、Ni2+、Ag+等，将海藻酸钠碱性浓溶液经过喷丝板挤出后送入含金属离子的酸性凝固浴中，海藻酸盐一价离子与其他金属离子发生离子交换，形成不溶于水的新型海藻纤维。由于海藻纤维螯合了多价金属离子形成稳定的络合物，当金属离子在纤维基质中含量增加到一定程度时，离子间的结合力增强至足以克服离子间的静电斥力而使其相互连接成导电离子链，使其具有电磁屏蔽和抗静电能力，故可用于制备电磁屏蔽织物。

由于海藻纤维的弹性、强度都不够理想，其经济成本也较高，因此通过海藻纤维和其他可生物降解的纤维材料共混以改善其性能或复合海藻纤维的开发已经成了海藻纤维研究的热点。如海藻酸钠/水溶性甲壳素共混纤维，海藻酸钠/果胶共混纤维，海藻酸钠/大豆蛋白共混纤维，海藻酸钠/明胶共混纤维，海藻酸钠/聚乙烯醇共混纤维，聚丙烯腈/海藻酸钙复合纤维，聚乙烯醇/海藻酸钙复合纤维，纤维素/海藻酸钙复合纤维等。