[发明专利]一种卡拉胶纤维及其复合纤维的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种新型海藻纤维的制备方法，尤其是涉及一种采用κ-和ι-卡拉胶作为纺丝原料，并添加聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠，通过湿法纺丝及拉伸热定型技术制备卡拉胶纤维及其复合纤维的方法，属于高分子材料领域。

背景技术：

纤维材料是人类生活的必需品，也是工业、交通运输及公共场所的必须材料。生产纤维的基本途径一方面是来源于土地(棉、麻、毛、丝等天然纤维)，另一方面是来源于石油(合成纤维)。天然纤维由于受到土地资源的制约，不可能无限制地扩大种植面积和饲养数量，而化学纤维虽然产量大，使用方便，但穿着远不如天然纤维舒适，而且化学纤维工业原料受到石化资源的制约。为此，人类不得不研究寻找新的纤维材料。

海藻纤维是利用海藻多糖制备的一种天然纤维材料，属再生资源，具有生物相容性好、生物可降解等特性，是一种良好的环境友好材料，其制品具有良好的保健和医用功能。

目前，国内学者在海藻纤维的制备与应用方面做了大量的研究工作，夏延致等通过凝胶纺丝工艺制备了一种强度较高的海藻纤维(CN1986921)，通过调节海藻酸钠中的G链段与M链段的比例，制备了一种阻燃海藻纤维新材料，具有阻燃、断裂强度高和生物可降解等特点，可用于通过纯纺或混纺的方法制造阻燃纺织品(CN101037814)；潘跃进等发明了一种用甲壳素纤维、海藻纤维和天丝纤维制成的混纺纱线(CN1995512)，产品具有抑菌、消炎、防臭、止痒、护肤及柔软滑爽、吸湿透湿、舒适健康的保健作用，制成的混纺纱线及制品为环保型及可降解性材料；张瑞文等将粘胶活性海藻与海藻酸钠共混，制得粘胶活性海藻纤维(CN1544727)，具有抗菌、止痒、美容、抗衰老的保健作用。

从以上研究结果可以看出，目前大多数的研究集中于由褐藻提取的海藻酸盐纤维的制备与应用研究，而对红藻多糖-卡拉胶纤维的制备研究则很少涉及。

卡拉胶是从红藻的角叉菜属(Chondrus)、麒麟菜属(Eucheuma)、杉藻属(Gigartina)及沙菜属(Hypnea)等品种海藻中提取的海藻多糖的统称，是世界三大海藻胶工业产品(琼胶、卡拉胶、褐藻胶)之一。卡拉胶是半乳聚糖的硫酸酯，不同的来源有不同的精细结构，其化学结构是由硫酸基化或非硫酸基化的半乳糖和3，6-脱水半乳糖通过α-1，3-糖苷键和β-1，4糖苷键交替连接而成线形多糖化合物。大多数糖单位有一或两个硫酸酯基，多糖链中总硫酸酯基含量为15％～40％，而且硫酸酯基数目与位置同卡拉胶的胶凝性密切相关。根据其半乳糖残基上硫酸酯基团的不同可分为κ-型、ι-型、λ-型、β-型、μ-型等13种，其中主要的是κ-型、ι-型、λ-型。κ-和ι-卡拉胶通过双螺旋交联形成热可逸凝胶：多糖在溶液中呈无规线团结构，当多糖溶液冷却时，足够数量的交联区形成了连续的三维网状凝胶结构。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用红藻多糖-卡拉胶溶液纺丝制成纤维的方法。为解决卡拉胶溶液自身的凝胶行为以及脱水过程的困难，较难形成高强度纤维的问题，本发明通过研究分析不同类型卡拉胶的结构与溶液性质，结合其分子结构上硫酸基的离子交换性质，选择合适的溶解及纺丝工艺条件，选择合适的凝固浴，获得一种新型红藻胶-卡拉胶纤维及其复合纤维的制备方法，为拓展海藻纤维的类别开辟了新的途径。

本发明以κ-或ι-卡拉胶、PVA、海藻酸钠为原料，将高温卡拉胶(或卡拉胶/聚乙烯醇或卡拉胶/海藻酸钠)浓溶液经过喷丝板挤出后送入低温含二价阳离子((Ba²⁺、Ca²⁺)的盐溶液(凝固浴)中，同时对双螺旋结构的卡拉胶及其混合组分实施牵拉，使卡拉胶双螺旋体延纤维轴向排列，卡拉胶溶液即形成不溶于水的凝胶纤维。

为改善所得纤维的力学强度和应用领域，在纤维的制备过程中加入PVA或海藻酸钠制成卡拉胶复合纤维。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种新型海藻纤维-卡拉胶纤维及其复合纤维的具体制备方法包括：溶解、搅拌、脱泡、牵伸、洗涤、烘干等过程，具体制备步骤如下：

第一步，卡拉胶(或卡拉胶/聚乙烯醇或卡拉胶/海藻酸钠)纺丝液的制备：将卡拉胶(或卡拉胶/聚乙烯醇或卡拉胶/海藻酸钠)加入适量蒸馏水中，在80-90℃的水浴中加热2小时，得到质量百分比含量为3-10％的卡拉胶(或卡拉胶/聚乙烯醇或卡拉胶/海藻酸钠)溶液，然后过滤，脱泡并静置，制得纺丝液。