纺织工业概论.doc

四、海藻纤维 1、海藻纤维的制备、纺丝工艺、制取方法 2、海藻纤维的结构和性能 3、海藻纤维的纺纱工艺和纱线性能 4、海藻纤维的织造工艺 5、海藻纤维的染整工艺和后整理工艺 6、海藻纤维的产品开发 7、海藻纤维开发应用中存在的问题 8、海藻纤维的发展前景 海藻纤维的制备、纺丝工艺、制取方法 海藻纤维的纺丝原料通常为可溶性的海藻酸钠，其制取的方法是：先用稀酸处理海藻，使其转变为海藻酸，然后加碱加热提取，生成钠盐溶出，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。 海藻纤维一般通过湿法纺丝工艺制得，其方法是：将可溶性海藻酸钠溶于水中形成粘稠的纺丝原液，过滤脱泡后通过喷丝孔挤出到含有二价金属阳离子（通常为Ca2+）的凝固浴中，形成固态海藻酸盐初生纤维。初生纤维经过拉伸、水洗、干燥、卷绕后形成纤维 湿法纺丝工艺流程如下：海藻酸盐→溶解→过滤→脱泡→纺丝→拉伸→洗涤→干燥→卷绕。 海藻纤维的结构和性能 结构: 海藻纤维的原材料来自天然海藻中所提取的海藻多糖海藻 酸。海藻酸是由B-D-甘露糖醛酸( 简称M ) 和A-L-古罗糖醛酸 ( 简称G)两种组分构成, 如图1 所示。海藻酸分子中这两个组 分是多聚甘露糖醛酸(M ) n和多聚古罗糖醛酸( G ) n 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。 在显微镜下观察, 藻酸纤维纵向无明显特征或稍有条纹; 截 面不规则, 接近于圆形, 边缘呈锯齿形。P. R. B lakey 和M. O. EIA lfy将等离子体刻蚀后的纤维用扫描电镜观察, 发现海藻酸纤 维具有皮芯结构[ 3] 。海藻酸因来源不同, 其单体G 与M 的相对 比例、排列顺序有较大区别, 从而影响到纤维的物理机械性能。 它的强度在干燥时为21 2 g /d, 在标准状况下为11 4 g /d, 在潮湿 状态下为01 29 g /d, 它的伸长率干燥时为10%, 在标准状况下为 14%, 在潮湿时为26%, 可见其物理性能随水分含量的变化而变 化。由于藻酸纤维中金属含量较高, 约含10% 钙, 因而比重较 大, 为1175 g / cm3 [ 4] 。 图1 海藻酸的G、M 单元 性能：1）海藻酸纤维的吸湿保湿性能 纤维大分子存在亲水基团是纤维具有吸湿能力的主要原因。[6]由于海藻纤维是湿纺纤维，纤维中存在大量的微孔，所以具有良好的吸水性和保水性。 2）海藻酸纤维的自阻燃性能 海藻纤维是一种阻燃纤维，自身具有阻燃性，燃烧过程中纤维的炭化程度高，离开火焰即熄灭，在空气中不会起明火。[7]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。 3）电磁屏蔽和抗静电能力 海藻酸钠特殊的内部结构，可以螯合多价金属离子，形成稳定的络合物，对金属离子的吸附很大[8]吸附金属离子后的海藻纤维可以用于制备电磁屏蔽织物。 4）凝胶阻塞性质 海藻酸盐绷带与渗出液接触时，纤维大大地膨化，大量的渗出液保持在处于凝胶结构的纤维中。单个纤维的膨化减少了纤维之间的细孔结构，流体的散布被停止，海藻酸盐绷带的“凝胶阻塞”性质，使伤口渗出物的散布、对健康组织的浸渍作用大大减少。 5）生物降解性与相容性 海藻纤维属生物可降解纤维，对环境友好。这就解决了对环境污染的问题。其生物相容性使其作为手术线时可不经二次拆线，减少了病人的痛苦。 6）金属离子吸附性 海藻纤维的高金属离子吸附性可吸附大量金属离子形成导电链,可提高大分子链的聚集能,从而可使其用于制造防护纺织品。 海藻纤维的纺纱工艺和纱线性能 海藻纤维及其面料海藻纤维是采用天然海藻中所提取的物质纺丝加工而成，由于原料来自天然海藻，纤维具有良好的生物相容性、可降解吸收性、生物相容性等特殊功能。德国Alceru Schwarza公司生产的SeaCell海藻纤维，是利用海草内含有之碳水化合物、蛋白质(氨基酸)、脂肪、纤维素和丰富矿物质的优点所开发出的纤维，这种纤维的制法是以lyocell纤维的生产制造程序为基础，在纺丝溶液中加入研磨得很细的海藻粉末或悬浮物予以抽丝而成。这些海藻主要来自于棕、红、绿和篮藻类，尤其是棕藻类及红藻类是最佳海藻纤维的原材料。海藻纤维的主要价值在于海草成分，它可以有效提高吸湿性能，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，维生素包括维他