扩大应用的研究现状生物质纤维扩大应用的现状研究

目前，我国化纤行业80%的纤维产品原料都来源于石化衍生物，带给环境的危害越来越受到人们的重视。为了减轻环境负担，生物质纤维因其优良的绿色可降解性以及所具有的特殊功能，越来越受到人们的重视。近几年来，新溶剂法纤维素纤维、生物基聚酰胺纤维、壳聚糖纤维、海藻酸盐纤维的纺丝、后整理产业化关键原创性技术取得重大突破，生物基化学纤维及原料核心技术取得新进展，初步形成产业规模。

生物质纤维既不依赖石油，又不与粮食争夺土地，开辟了纤维材料的第三原料来源，复合纤维材料绿色、环保的发展趋势。还可以将蟹壳、海藻等材料变废为宝、化害为利。下面介绍近几年产业化应用比较成功的壳聚糖纤维和海藻酸盐纤维。

1.2.4.1　壳聚糖纤维

壳聚糖纤维是甲壳素经浓碱处理、脱除乙酰基后经湿法纺丝所制成的纤维，因此又称脱乙酰甲壳素或甲壳胺纤维，其结构变化如图1-12所示。而甲壳素是世界上资源第二丰富的生物多糖，广泛存在于虾、蟹、昆虫等的甲壳中，是甲壳类海虾（如虾和蟹）外骨骼的主要成分，也存在于真菌、酵母等生物中。

图1-12　甲壳素结构变化图

从图1-12可以看出，壳聚糖大分子链上的NH2基团可以使其在合适的酸性环境中变成带有正电的，可以与细菌蛋白质中的负电荷发生中和反应，破坏细菌细胞壁的完整性，改变细菌细胞膜的通透性和流动性，从而破坏其细胞膜的功能，达到天然抗菌效果。但它只能在酸性条件下质子化后才能获得良好的抗菌效果，其抑菌能力受到一定的限制，应用领域也有一定的局限性。甲壳质等物质具有生物活性，具有止血和防腐作用并能促进伤口愈合。有研究认为，纯纺壳聚糖纤维材料的抑菌率可达99%以上。(www.xing528.com)

作为一种天然的可再生资源，壳聚糖纤维具有很多独特性能，如抗菌活性、无毒性、生物相容性好，可降解，还有良好的吸湿保湿性、通透性及促进伤口愈合等特性，符合人们崇尚健康、环保、舒适的理念，在生物医疗，制药，食品科学和纺织品等领域吸引了科学和工业的兴趣。

壳聚糖纤维是甲壳素最为重要的衍生物之一，具有一定的拉伸性能和力学性能，可以用作缝线和伤口敷料等。有人开发了一种新型抑菌生物材料，利用壳聚糖纤维和黏胶纤维为原料，将两者混合后采用水刺加固制成新型水刺非织造材料。结果表明，该材料具有较好的生物医用性能，壳聚糖纤维含量越高，水刺非织造材料的吸水性、透气性、柔软性和抗菌性越好。但壳聚糖纤维容易吸湿、纤维的伸长率较小，在成网过程中落纤率较高。

同时，由于壳聚糖大分子中含有大量的羟基、氨基等亲水性基团，在分子内及分子间存在大量氢键，所以还具有较好的吸湿性和保湿性。但壳聚糖水溶效果差，只溶于酸或酸性溶液，其产物呈微酸性，对人体有一定的刺激。为了克服以上不足，羧甲基化壳聚糖（carboxymethyl chitosan，CMC）既保留了壳聚糖的优良性能，还具有水溶性，抗菌性，可降解性，应用更为广泛。研究发现，羧甲基壳聚糖纤维接触去离子水后能迅速形成凝胶状，具有良好的保湿性能，符合英国伦敦大学Winter 教授提出的“湿润环境愈合理论”，能为愈合时间较长的慢性伤口提供更有效和更快速的治疗，其在新型医用敷料的应用在医学界得到了极大的认可，是医疗卫生领域常用功能性敷料。

1.2.4.2　海藻酸钙纤维

海藻酸盐纤维是以海藻酸为原料，通过湿法纺丝制成的一种生物基纤维材料。先将海藻酸钠、海藻酸钾或者海藻酸铵等水溶性化合物溶于水中形成纺丝溶液，该纺丝溶液从喷丝孔挤出后形成的初生纤维丝进入氯化钙水溶液凝固浴中，成为不溶于水的海藻酸钙纤维，再经过牵伸、水洗、干燥等工艺处理，即成为海藻酸钙纤维。

海藻酸盐是从天然褐藻中提取的一种多糖，具有优良的生物相容性和可降解性，广泛应用于生物医药等领域，是美国食品药品管理局（FDA）批准用于生物医学领域的天然生物材料之一。海藻酸盐水凝胶是以海藻酸盐为原料，通过化学或物理交联制备的一种含有大量水分的网状交联结构体，与机体组织结构相似，具有柔软、润湿的表面以及与组织的亲和性，可以减少材料对周围组织的刺激性，在骨再生、组织修复、药物控制释放、细胞免疫隔离及生物绷带、创面敷料、面膜等领域的应用越来越受到关注。

海藻酸钙纤维的力学性能较差，成网性差，价格昂贵。因此，目前多是采用将其与黏胶纤维、棉纤维等其他纤维共混成网，再进一步水刺或者针刺加固成非织造材料。