浅谈海藻纤维的开发和应用

　　摘要：海藻纤维作为一种用天然海藻提取物经过特定工艺生产的新型纺织纤维，由于其独特的分子结构，带来了许多新特性特殊功能，正逐步为人们熟悉并得到越来越广泛的利用。
　　关键词：海藻纤维海藻酸钠湿法纺丝
 

　　1引言

　　在人类历史的长河中，随着文明的发展科技的进步，人们身上的穿着也在不断变化着。祖辈们种植棉花、大麻，种桑养蚕向大地要纤维，父辈们开采石油从地下找纤维，现在我们获取纤维的领域从陆地扩展到了海洋——向海洋要纤维。
　　目前我们使用最多的纺织纤维是天然纤维、再生纤维和合成纤维。其中，合成纤维的主要原料是石油，属于不可再生资源，随着世界石油资源的日趋紧张，加上生产中的高能耗、高污染等问题，因此需要研究开发利用其他纤维来替代，而目前最理想的替代品是生物可降解纤维。生物可降解纤维是指在自然界微生物如细菌、霉菌和藻类的作用下，可完全分解为低分子化合物的纤维材料。生物可降解纤维是对环境友好的材料，它减少了人类文明对环境的负担，是一种在现代文明和自然界之间达到平衡的方法，因此将成为未来的主要纤维之一，海藻纤维就是这样一种纤维。
 

　　2海藻纤维的生产方法

　　世界海洋中有许多种海藻，海藻纤维的原材料来自天然海藻中所提取的海藻多糖，其有机多糖部分由β-D-甘露糖醛酸(简称M）和α-L-古罗糖醛酸(简称G）两种组分构成。科学家们经过细致和深入的研究，明确了海藻酸分子中这两个组分是多聚甘露糖醛酸(M)和多聚古罗糖醛酸(G)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)n相连接。目前，在可用作制备海藻纤维的原料中，最常用的是可溶性钠盐粉末，即海藻酸钠。先用稀酸处理海藻使不溶性海藻酸盐转变成海藻酸，然后加碱加热，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。
　　海藻纤维通常由湿法纺丝制备，先将可溶性海藻酸盐(例如海藻酸钠)溶于水中形成粘稠溶液，然后通过喷丝孔挤出到含有Cu2+、Zn2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+等金属阳离子的凝固浴中,G单元上的Na+与二价金属离子发生离子交换反应，G单元与Ca2+形成蛋盒结构，G基团堆积而形成交联网络结构，从而转变成水凝胶纤维而析出，形成固态不溶性海藻酸盐纤维长丝。该长丝经过拉伸、水洗、干燥、卷曲形成纤维，即所谓海藻纤维。纤维经分离、梳理和铺层可以制成连续的非织造布。
 

　　3海藻纤维的性能和开发应用

　　由于海藻纤维的原料来自天然海藻，因此具有良好的生物相容性、可降解吸收性等特殊功能，是新型环保绿色纤维的代表之一。这种纤维能够被加工成任意长度和纤度的短纤或长丝，也可以与其他纤维混纺，最终可以用于制造衣服、家用纺织品、床垫等。而且海藻纤维具有许多传统纤维没有的新特性，所以可以应用在一些特殊领域。
　　一是海藻纤维具有吸湿保湿功能。在纤维中可以通过与皮肤的接触发挥吸湿性能，积极释放海藻成分，令穿着者的皮肤吸收海藻释放的维生素和矿物质。这种纤维包含钙和镁等主要的矿物质，维生素包括维生素A、E、C等。在化妆品的研究中，显示出海草成份具有的矿物质和维生素A、E、C对皮肤有自然的益处，而且不会让人有过敏的反应。由于吸水能力比较强，海藻纤维可以调和空气中的水分，具有很好的保湿功能，做成的衣服不仅夏天穿起来舒服，而且还能够抑菌益肤，起到美容保健的作用。
　　二是海藻纤维有一定的防辐射效果。由于海藻酸钠在水溶液中存在着-COO-，-OH基团，能与多价金属离子形成配位化合物。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，足以克服离子间的静电斥力作用而使其相互连接起来，形成导电粒子链，提高了织物的电磁屏蔽和抗静电能力。海藻纤维中含有的大量金属离子，使海藻纤维具有屏蔽电磁波的功能，尤其是对于低频电磁波效果非常好，可以应用于孕妇装生产。
　　三是海藻纤维的阻燃性良好，海藻纤维在空气中不会起明火，产品安全性好，可以用于生产防护服、儿童玩具等。海藻纤维的自阻燃性，既免去了高成本的阻燃剂，也不会像以往的阻燃材料那样遇火之后产生有害气体，可以说是阻燃材料的理想境界。
　　四在生物医学方面，由于海藻纤维中含有大量的钙离子，可以和血液中的钠离子交换，从而起到良好的止血效果，促进伤口愈合。因此，海藻纤维材料非常适宜做成高档纱布、敷料、手术缝合线、创可贴等。
 

　　4前景展望

　　海藻纤维可以说是现在所发现的最完美的衣料，也许不久的将来，到处都可以看到它的身影。大街上，美女们穿着海藻衣盛夏也不会挥汗如雨，更加貌美如花；准妈妈们穿着海藻衣不必担心辐射对还没出生的小宝宝的危害，心情愉快；小女孩玩着身着海藻衣的芭比娃娃，快乐成长；家里，床上是海藻床单，海藻被套，窗户上挂着海藻窗帘；手术室，医生接过海藻纤维的纱布，用海藻纤维制成的手术缝合线完成手术；火灾现场，消防员身着海藻防护服，更安全更自如。也许你我也都穿着这些用来自海洋的纤维制作的衣服。