海藻纖維的制備及結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、海藻酸鈉由于其優(yōu)異的生物性能，在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域備受人們的關(guān)注。海藻纖維因其良好的吸濕性能主要用來制備醫(yī)用敷料、紗布等，加快傷口愈合。但目前海藻纖維的強(qiáng)力較低，嚴(yán)重影響了其應(yīng)用的領(lǐng)域，且國內(nèi)并沒有報(bào)道海藻纖維的制備工藝。因此，探索海藻纖維的最佳制備工藝已經(jīng)成為這一領(lǐng)域的重要研究方向。本論文的主要目的是采用濕法紡絲工藝制備海藻纖維，并通過殼聚糖與海藻纖維的接枝反應(yīng)以高海藻纖維的強(qiáng)力并賦予其抗菌性。 為此，我們研究了海藻酸鈉紡絲原液

2、的流變性能；探討了紡絲工藝對(duì)纖維強(qiáng)度的影響，得到了制備海藻纖維的最佳工藝條件；測(cè)試了纖維的各種性能，如吸濕性能、對(duì)金屬離子的吸附性能、阻燃性能等；采用殼聚糖與海藻纖維進(jìn)行接枝反應(yīng)，并探討了反應(yīng)機(jī)理；系統(tǒng)研究了接枝對(duì)纖維強(qiáng)度的影響，并測(cè)試了纖維的抗菌性能。通過研究，取得了如下主要結(jié)果： 1、海藻酸鈉溶液粘度隨海藻酸鈉含量的增加而上升，作為紡絲原液的飽和濃度約在6％左右，約8小時(shí)后溶解達(dá)到平衡值，真空脫泡18小時(shí)以上，得到海藻酸鈉紡

3、絲原液。 2、海藻酸鈉原液在低剪切速率區(qū)間為牛頓流體，n約為1；隨著剪切速率的加大，原液呈現(xiàn)切力變稀現(xiàn)象，成為非牛頓假塑性流體，n(1。溫度在較大剪切速率范圍內(nèi)影響著原液的粘度，粘度隨著溫度的上升而下降，但在高剪切速率區(qū)間，不同溫度的流變曲線趨于一致，溫度的影響很小。粘流活化能△E<,η>隨原液濃度的提高而降低，即大分子為克服周圍所形成的能壘向孔穴躍遷時(shí)對(duì)溫度的敏感度隨濃度的上升而降低。原液的結(jié)構(gòu)化程度隨體系溫度上升、濃度下降而

4、漸小。因此，適當(dāng)?shù)募訙赜欣跐穹徑z的順利進(jìn)行。 3、海藻纖維可以以蒸餾水為溶劑采用濕法紡絲方法進(jìn)行制備，選擇合適的工藝條件可制備強(qiáng)度比較好的海藻纖維。 4、通過紅外光譜分析，海藻酸鈉在紡絲過程中，溶液中的鈉離子與凝固浴中的鈣離子產(chǎn)生離子交換，大分子中羧基與Ca<'2+>形成了螯合結(jié)構(gòu)，進(jìn)而證明了海藻酸鈣分子是由Ca<'2+>離子的交聯(lián)形成的網(wǎng)狀大分子。海藻纖維的熱分解分二步進(jìn)行，其中第一步發(fā)生在50～150℃之間，為纖

5、維內(nèi)結(jié)合水的失去；第二步熱分解發(fā)生在220～280℃之間，為海藻纖維裂解為較為穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，對(duì)應(yīng)著海藻纖維骨架的斷裂，相鄰羥基以水分子的形式脫去。 5、在相同的紡絲工藝條件下，海藻酸鈉原料M/G值越大，所得纖維的溶脹度越大。海藻纖維的斷裂強(qiáng)力隨海藻酸鈉原液濃度的增大而增大，當(dāng)濃度超過5％時(shí)，纖維的斷裂強(qiáng)度不斷減?。浑S著海藻酸鈉原料M/G值的增大，在相同紡絲條件下得到的海藻纖維的斷裂強(qiáng)度是逐漸減小的；海藻纖維的斷裂強(qiáng)度隨凝固浴濃

6、度與溫度的增大而增大，但當(dāng)凝固浴濃度與溫度達(dá)到一定值后，纖維的強(qiáng)度逐漸減小。 6、海藻纖維對(duì)不同液體的吸附能力順序?yàn)椋荷睇}水>A溶液>自來水>蒸餾水；海藻纖維的吸附能力隨著M/G值的增大而逐漸增大；海藻纖維的吸附能力隨著凝固浴濃度的增大先增大后減小，當(dāng)濃度達(dá)5％時(shí)，纖維的吸附能力達(dá)到最大；隨凝固時(shí)間增長而減小。 7、海藻纖維的總釋放熱比棉纖維高許多，且其熱釋放速率比棉纖維慢得多，燃燒過程比較緩慢，海藻纖維的點(diǎn)燃時(shí)間(T

7、ime to Ignition，簡稱TTI)為18s，棉纖維的TTI為2s，所以海藻纖維的阻燃性能比棉纖維要好得多。 8、海藻纖維能吸附一定的金屬離子，隨著海藻酸鈉M/G值的減小，海藻纖維對(duì)金屬離子的吸附量約來越大。 9、殼聚糖與海藻酸鈉之間產(chǎn)生離子交聯(lián)，殼聚糖/海藻纖維的斷裂強(qiáng)力比純海藻纖維的斷裂強(qiáng)力有所提高。當(dāng)凝固浴中殼聚糖含量低時(shí)，纖維表面的殼聚糖含量低，所以抗菌性差；當(dāng)凝固浴中殼聚糖含量提高時(shí)，越來越多的殼聚糖與