[发明专利]一种多功能超吸水海藻纤维的制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种多功能超吸水海藻纤维的制备方法及所制得的多功能超吸水海藻纤维，所述多功能超吸水海藻纤维可在卫生用品、化妆用品和医疗等行业中使用。

背景技术

海藻纤维因其独特的理化性质和良好的生物相容性、生物降解性能，被广泛应用于药物制剂、组织工程、临床治疗、细胞培养、食品加工和化妆行业等领域。海藻酸钠是海藻酸纤维的主要制备原料。海藻酸是一种由糖醛酸单体组成的线性多糖，包含两种不同的结构单元，即β-D-甘露糖醛酸(简称M单元)和α-L-古罗糖醛酸(简称G单元)。天然海藻，经过离析提取，可得海藻酸钠，其是一种白色或淡黄色粉末，易溶于水，不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂，具有吸湿性强、持水性能好、低热无毒、可生物降解等特点。

目前卫生用品（如纸尿裤、卫生巾、成人护理垫等）的芯体通常采用颗粒状丙烯酸系超吸水树脂（Super Absorbent Polymer，简称SAP，下同）为吸收体，颗粒状SAP在使用过程中常出现分布不均、易流动和产品芯体断裂等问题，虽然丙烯酸系超吸水纤维（Super Absorbent Fibre，简称SAF，下同）能够解决部分上述问题，但其是石油质来源，不可再生，且SAP和SAF往往存在丙烯酸单体残留，在用于卫生用品中时，单体随液体浸出，与皮肤接触，容易产生过敏现象。常规海藻纤维虽已经开发成功，但由于其吸水倍率较低，很难作为吸收材料应用于卫生用品行业。

本发明的目的是提供一种多功能超吸水海藻纤维的制备方法及所制得的多功能超吸水海藻纤维。所述多功能超吸水海藻纤维的吸水倍率比常规海藻纤维的吸水倍率大幅度增加，将其用于卫生用品的芯体时可以克服SAP和SAF的上述缺陷，同时具备优异的抗菌性能。

发明内容

本发明所述多功能超吸水海藻纤维的原材料来自天然海藻中所提取的海藻酸钠（一种天然多糖），本发明的机理是将天然海藻中提取的海藻酸钠进行改性或修饰，使得多糖链上引入季铵化基团，在原有的多糖分子链上亲水基团与水分子之间形成氢键缔合的吸水性能的基础上，结合所引入季铵化基团与羧基间的协同作用，更有利于氢键的形成，从而使得吸水倍率大幅度增加。引入的阳离子季铵基团具有良好的抗菌性能，被改性修饰后的海藻酸钠分子链也被赋予了良好的抗菌性能，这将有利于改性的海藻酸钠纤维在卫生用品行业中的使用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 一种多功能超吸水海藻纤维的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）制备3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵（CTA）及其溶液；（2）制备海藻酸钠的氢氧化钠溶液；（3）制备质量分数为1-12%的氯化钙凝固液；（4）将步骤（1）中所制得的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵溶液，加到步骤（2）中所制得的海藻酸钠的氢氧化钠溶液中，通过氧化还原反应，制备出季铵化度在3%-70%的季铵化海藻酸钠纺丝液；（5）将步骤（4）所制得的季铵化海藻酸钠纺丝液湿法纺丝，通过步骤（3）中制得的凝固液得到初成多功能超吸水海藻纤维，再经过牵伸、水洗、卷绕、干燥和上油后，得到多功能超吸水海藻纤维。其中湿法纺丝所采用的工艺、设备与公知的常规技术相同，为了简明起见，在此不再赘述。

其中在步骤（1）中，制备所述3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的具体步骤如下：在4℃下，将25mL浓盐酸（质量分数为37%，购于Aladdin）缓慢滴加到45mL的三甲胺水溶液（质量分数为30%，购于Aladdin）中，加入8mL无水乙醇，用三甲胺调节pH至8.0。升温至10℃，滴加23.0g环氧氯丙烷，滴加完成后反应1h，升温至35℃再反应1 h，得到澄清透明溶液，减压蒸馏除去水和未反应的环氧氯丙烷，得到白色针状固体3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵（CTA）。用乙醇-丙酮混合液洗涤三次，室温抽真空干燥。然后将3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵用蒸馏水配制成质量分数为50%的溶液，备用。

其中在步骤（2）中，制备海藻酸钠的氢氧化钠溶液的具体步骤如下：取适量海藻酸钠（分子量为30-60万，市售），溶解于质量分数为5%的氢氧化钠溶液中，制成海藻酸钠质量分数为3.5-7%的海藻酸钠溶液。

其中在步骤（3）中，制备质量分数为1-12%的氯化钙凝固液的具体步骤如下：常温下，称取定量氯化钙，加入已知重量的蒸馏水中，边搅拌边加入至氯化钙固体完全溶解。