甲壳质与壳聚糖纤维
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用甲壳素或壳聚糖制造纤维的工艺还很多,但 其主要原理、操作过程是相似的,只是在溶剂、 凝固浴的选择、溶解、纺丝及后处理工艺等方面 加以调整而已。 除了甲壳素与壳聚糖可以生产纤维外,它们 的衍生物也可以生产不同用途的纤维。
17
甲壳素与壳聚糖纤维可纺制成长丝或短纤维两大类。
长丝主要用于捻制或编织成可吸收医用缝合线。
2
发 展 概 况
1811年,法国人Braconnot发现甲壳素。
1859年,Roughet发现壳聚糖以后,世界各国的科学家对甲壳素与 壳聚糖的结构、性质和生物医药特性等开展了多方面的研究。
1926年,Von Weimarn考虑用甲壳素纺制纤维。 1936年,G.W.Rigby得到了用于生产壳聚糖及从壳聚糖生产薄膜 和纤维的专利。 1977年,在美国召开了有关甲壳素、壳聚糖开发研究的第一次国际学 术会议,迄今,对甲壳素的研究已形成了一门独立的学科—甲壳素化学, 并成为当今世界七大前沿学科领域之一。 因为甲壳素与壳聚糖的溶液具有优良的可纺性,各国研究人员通过不 同的溶剂和生产生产工艺制取甲壳素及壳聚糖纤维。
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一、甲壳素与壳聚糖的结构
甲壳素又称甲壳质、壳质、几丁质,是一种带正电荷的天然多糖 高聚物。它是由2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖通过β (1-4)糖甙连接 起来的直链多糖,它的化学名称是(1-4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β -D葡聚糖,或简称聚乙酰氨基葡糖。
CH2 CH2OH H OH H OH H O H NH C O CH2 H O H OH H H NH C O CH2 H O H H OH H CH2OH (n-2)/2 CH2 C O NH H H O OH
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甲壳素和壳聚糖纤维呈白色或灰白色半透明状,无味、无臭、无毒性。 壳聚糖纤维略带珍珠光泽。
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四、主要的性质和指标
1、外观、色泽及相对分子质量 纯甲壳素和纯壳聚糖都是白色或灰白色半透明的片 状或粉状固体,无味、无臭、无毒性。壳聚糖略带珍珠 光泽。 生物体中甲壳素的相对分子质量为 100 万~200 万, 经提取后甲壳素的相对分子质量约30 万 ~70 万,由甲壳 素制取壳聚糖的相对分子质量则更低,约 20 万 ~50 万。 生产中甲壳素与壳聚糖相对分子质量的大小一般用它们 粘度高低的数值来表示。
第四节 甲壳素与壳聚糖纤维
甲壳素纤维(Chitin Fiber)与壳聚糖纤维(Chitosan Fiber)是用甲壳素或壳聚糖溶液纺制而成的纤维,是继纤 维素纤维之后的又一种以天然高聚物为原料的纤维。 甲壳素(Chitin)是由虾、蟹、昆虫的外壳及菌类、藻 类的细胞壁中提炼出的一种天然生物高聚物。壳聚糖 (Chitosan)是甲壳素经浓碱处理后脱去乙酰基的产物。 在自然界中,甲壳素的年生物合成量在1 000亿吨以上, 是一种仅次于纤维素的蕴藏量极为丰富的有机再生资源。
CH2OH
甲壳素分子结构式
6
CH2OH H OH H OH H O H H O H
H OH H
NH2 H O H O H
CH2OH O H OH H H H O H
H OH H CH2OH (n-2)/2
NH2 H H O OH
NH2
CH2OH
NH2
壳聚糖分子结构式
CH2OH H OH H OH H O H OH H O H
1
甲壳素是从海洋甲壳类动物中提取的目前世 界上唯一含阳离子的动物性纤维。被科学家誉为 继蛋白质、糖、脂肪、维生素、矿物质以外的第 六生命要素。这些物质是纯天然活性物质,无毒 副作用,对人体有良好的亲和性,可螯合重金属, 被广泛应用于各行业。如用于保健,可以调节人 体pH值,增强免疫活性细胞的质量和数量,强化 肝功能,改善消化机能,降血脂、降血糖,抑制 肿瘤转移,并能吸附和络合重金属并排出体外等 等。在日本、欧美等国家已被广泛应用于保健食 品和药品添加剂。
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把原料虾、蟹壳用水洗净后用 1mol/L HCL 在室 温下浸渍24h,使甲壳中所含的碳酸钙转化为氯化 钙溶解除去,经脱钙的甲壳水洗后在 3%~4%Na0H 中煮沸 4~6h ,除去蛋白质,得粗品甲壳素。把粗 品甲壳素在 0.5% 高锰酸钾中搅拌浸渍 lh ,水洗后 在1%草酸中于60℃~ 70℃搅拌30~ 40min脱色,再 经充分水洗、干燥后即得白色纯甲壳素成品。 上法制得的粗品甲壳素用 50%NaOH 于 140℃加热 1h得白色沉淀,水洗干燥后即为壳聚糖成品。
增稠剂、蓬松剂、食品添加剂、生化水处理剂、保健食品、保鲜剂 保湿剂、香烟滤嘴、抗静电剂、成膜剂、接触镜片、化妆品
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3、 溶解性能
由于甲壳素大分子内具有稳定的环状结构和大分子间存在的氢键作 用,使它的溶解性能较差,它不溶于水、稀酸、稀碱和一般的有机溶剂 中。甲壳素在浓硫酸、盐酸、硝酸、 85 %磷酸等强酸中能溶解,但同时 发生剧烈的降解,使分子量明显下降。 甲壳素的溶剂主要有六氟丙酮、六氟异丙醇、甲酸 - 二氯乙酸、三氯 乙酸或二乙酸与含氯烃类的混合物、二甲基乙酰胺 - 氯化锂、 N 一甲基吡 咯烷酮-氯化锂混合溶剂等。甲壳素在这些溶剂中均能被溶解而制成具有 一定浓度的稳定溶液。 壳聚糖分子中由于大量 -NH2 基的存在,使其溶解性能大大优于甲壳 素。它能溶解在甲酸、乙酸、盐酸、环烷酸、苯甲酸等的稀酸中制得均 匀的的壳聚糖溶液。因为壳聚糖大分子的活性较大,所以壳聚糖溶液即 使在室温时也易分解,使溶液粘度逐渐下降,最后可完全水解成氨基葡 萄糖。虽然壳聚糖溶液的稳定性比甲壳素溶液差,但与一般成纤高聚物 溶液相比并不逊色,完全能满足纺制纤维之用。
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2、化学性质
在一定的条件下,甲壳素与壳聚糖都能发生水解、烷基化、酰基化、羧甲基 化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合、络合等化学反应,从而生成各种具 有不同性能的甲壳素衍生物,扩大了甲壳素的应用范围。
甲壳素与壳聚糖的用途
应用领域 主 要 用 途
化工
医疗 农业 食品 其他
凝聚剂、重金属离子吸收剂、涂料、分离膜、粘合剂、吸附剂、生化酶载体、纤 维 人工透析膜、人造皮肤、可吸收手术缝合线、抗菌剂、药物缓释剂、止血棉、抗 凝血剂 杀虫剂、土壤改良剂、促进剂
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4、可纺性 甲壳素与壳聚糖均可在合适的溶剂中溶解 而被制得具有一定浓度、一定粘度和良好稳定 性的溶液,这种溶液具有较好的成膜或成丝强 度,故它们都具有良好的可纺性,可采用湿法 或干湿法纺制甲壳素与壳聚糖纤维或薄膜。
3
甲壳素与壳聚糖纤维不但具有良好的物理机械性能, 而且具有优良的生物活性。该纤维无毒性,具有能被人体 内溶菌酶降解而被人体完全吸收的生物可降解性;该纤维 对人体的免疫抗原性小,且具有消炎、止痛及促进伤口愈 合等生物活性,引起了医学界的瞩目。
K.Koji等于1982年报导了用蟹壳甲壳素粉为原料纺制 成的甲壳素单纤维捻制成外科用可吸收手术缝合线,其质 量完全符合日本药典标准。同年,日本专利昭57-16999提 出了医用甲壳素纤维纸的制造工艺。1983年,日本专利昭 58-183169报导了用雪蟹壳甲壳素纺制成甲壳素纤维加工 成可吸收外科手术缝合线的工艺等等。近年来,我国山东 威海用壳聚糖试制人造皮肤获初步成效。
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三、 甲壳素与壳聚糖纤维的成形 目前较普遍采用的纺制甲壳素或壳聚糖纤维的方 法是湿法纺丝法。
把甲壳素或壳聚糖先溶解在合适的溶剂中配制成 一定浓度的纺丝原液,经过滤脱泡后,用压力把原 液从喷丝头的小孔中呈现细流状喷入凝固浴槽中, 在凝固浴中凝固成固态纤维,再经拉伸、洗涤、干 燥等后处理就得到甲壳素或壳聚糖纤维。
8
甲壳素在自然界中是以多晶形态出现的,其结晶形态 有三种,即α 、β 、γ 。其中α -甲壳素存在于虾、蟹、 昆虫等甲壳纲生物及真菌中,其结晶结构最稳定,在自然 界中的藏量也最丰富; β - 甲壳素存在于鱿鱼骨、海洋硅 藻中,在其 β -结晶中含有结晶水,故其结构稳定性较差; γ -甲壳素很少见,可在甲虫的茧中发现。α -甲壳素结晶 中分子链呈平行排列,形成堆砌紧密的结晶形态。 β - 甲 壳素中分子链呈平行排列,分子堆砌密度低于 α - 甲壳素, 并且在 β - 结晶中存在着结晶水,因而其结构稳定性差, 可以通过溶胀或溶解再沉淀转变成α -甲壳素。γ -甲壳素 结晶中每两条平等排列的分子链存在一条平行排列的分子 链。
H OH H
OH H O H O H
CH2OH O H OH H H OH H O H
H OH H CH2OH (n-2)/2
OH H H O OH
CH2OH
纤维素分子结构式
7
壳聚糖是甲壳素大分子脱去乙酰基的产物,故又称脱 乙酰甲壳素、可溶性甲壳素、甲壳胺。它的化学名称是 (1-4)-2-脱氧-β -D-葡聚糖,或简称聚氨基葡糖。 经计算壳聚糖的理论含氮量为 8.7% ,而目前壳聚糖成品 的含氮量仅在7%左右,说明产品壳聚糖分子中尚有相当 一部分乙酰基未脱除。壳聚糖的乙酰度一般可用甲壳素 分子中脱除乙酰基的链节数占总链节数的百分数来表示。 凡是脱乙酰度在70%以上时即称壳聚糖。 正是由于壳聚糖大分子中大量氨基的存在,才使壳聚糖 的溶解性能大为改善,化学性质也较活泼。
切成一定长度的短纤维,经开松、梳理、纺纱、织布 制成各种规格的医用纱布。 将开松的甲壳素或壳聚糖短纤维经梳理加工成网,再 经叠网、上浆、干燥或用针刺即成医用非织造布。 这种纱布或非织造布由于多孔,有良好的透气性和吸 水性,透气量为1500L/m2.s,吸水性为15%,裁剪成各种 规格,经包装消毒,就成为理想的医用敷料。 另外,可把甲壳素与壳聚糖纤维制成各种规格与用途的 纤维纸和纤维毡等,用于水和空气的净化。
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甲壳素与壳聚糖的制备工艺流程
12
根据需要可加工成不同粘度的产品: 1、低粘度(25~50CPS): 用于食品、饮料添加剂、 美容化妆品、彩色电影胶片等。 2、中粘度(100~200CPS): 用于印染纺织,可改 变织物洗涤性,减少绉缩率,增强可染性;用于 合成纤维,可增强抗电性。另可作固色剂、滑润 剂、胶着剂等。 3、高粘度(>1000CPS): 可用于污水处理、重金 属沉降等。
14
日本K.Koji等报导的甲壳素纤维生产工艺
取3份甲壳素粉溶解在5℃的50份三氯乙酸和50 份二氯甲烷的混合溶剂中配成甲壳素纺丝浆液,用 1480目不锈钢网过滤,再抽真空脱泡。纺丝时第一 凝固浴用14℃丙酮,喷丝头孔径为0.08mm,孔数为 48孔,纺丝速度10m/min。为确保纺丝顺利进行, 在喷丝头前的输浆管用循环热水加热,以保证甲壳 素纺丝浆液的温度为20℃。凝固后的丝条通过输送 带使纤维在无张力状态下引入第二凝固浴(15℃甲 醇),处理时间为5min,然后以9m/min的速度卷绕, 将绕好的纤维浸在0.3g/LKOH的水溶液中中和lh, 用无离子水洗至中性,干燥后即得甲壳素纤维。
9
二、甲壳素与壳聚糖的制备
从虾、蟹壳中提取甲壳素比较方便。虾、蟹壳 主要由三种物质组成,即以碳酸钙为主的无机盐、 蛋白质和甲壳素,另外,还有痕量的虾红素或虾 青素等色素。虾、蟹壳中甲壳素的含量一般为15 %~25%。 从虾蟹壳制备甲壳素主要由两部分工艺组成: 第一步:用稀盐酸脱除碳酸钙; 第二步:用热稀碱脱除蛋白质,再经脱色处 理便可得甲壳素。甲壳素再用浓碱处理脱去乙酰 基后,即得壳聚糖。
4
我国早在《神农本草经》、《本草纲目》、《食疗本 草》等古文献中,都明确记载甲壳素具有攻毒、散风活血、 通脉消肿、止血生机等功能。20世纪50年代我国对甲壳素 的制备和应用进行了小规模的研究,并有产品问世,将壳 聚糖作为涂料印花的成膜剂,代替阿克拉明应用于印染工 业。20世纪70年代以来,我国甲壳素理论研究和应用开发 工作取得飞速进步,涉及的行业有医药、卫生、食品、化 妆、化工、环保、纺织、轻工、农林,渔业、生物等领域。 此外甲壳素与壳聚糖纤维还可用于净水、环保等行业。具 有50~80nm直径的壳聚糖纤维,可除去水中的氯臭而净化 自来水。含有2%壳聚糖纤维的天然或再生纤维素复合物 可以生物降解,在深埋5cm地下,经3个月就可以被土壤中 的有机体彻底分解。
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用甲壳素或壳聚糖制造纤维的工艺还很多,但 其主要原理、操作过程是相似的,只是在溶剂、 凝固浴的选择、溶解、纺丝及后处理工艺等方面 加以调整而已。 除了甲壳素与壳聚糖可以生产纤维外,它们 的衍生物也可以生产不同用途的纤维。
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甲壳素与壳聚糖纤维可纺制成长丝或短纤维两大类。
长丝主要用于捻制或编织成可吸收医用缝合线。
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发 展 概 况
1811年,法国人Braconnot发现甲壳素。
1859年,Roughet发现壳聚糖以后,世界各国的科学家对甲壳素与 壳聚糖的结构、性质和生物医药特性等开展了多方面的研究。
1926年,Von Weimarn考虑用甲壳素纺制纤维。 1936年,G.W.Rigby得到了用于生产壳聚糖及从壳聚糖生产薄膜 和纤维的专利。 1977年,在美国召开了有关甲壳素、壳聚糖开发研究的第一次国际学 术会议,迄今,对甲壳素的研究已形成了一门独立的学科—甲壳素化学, 并成为当今世界七大前沿学科领域之一。 因为甲壳素与壳聚糖的溶液具有优良的可纺性,各国研究人员通过不 同的溶剂和生产生产工艺制取甲壳素及壳聚糖纤维。
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一、甲壳素与壳聚糖的结构
甲壳素又称甲壳质、壳质、几丁质,是一种带正电荷的天然多糖 高聚物。它是由2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖通过β (1-4)糖甙连接 起来的直链多糖,它的化学名称是(1-4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β -D葡聚糖,或简称聚乙酰氨基葡糖。
CH2 CH2OH H OH H OH H O H NH C O CH2 H O H OH H H NH C O CH2 H O H H OH H CH2OH (n-2)/2 CH2 C O NH H H O OH
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甲壳素和壳聚糖纤维呈白色或灰白色半透明状,无味、无臭、无毒性。 壳聚糖纤维略带珍珠光泽。
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四、主要的性质和指标
1、外观、色泽及相对分子质量 纯甲壳素和纯壳聚糖都是白色或灰白色半透明的片 状或粉状固体,无味、无臭、无毒性。壳聚糖略带珍珠 光泽。 生物体中甲壳素的相对分子质量为 100 万~200 万, 经提取后甲壳素的相对分子质量约30 万 ~70 万,由甲壳 素制取壳聚糖的相对分子质量则更低,约 20 万 ~50 万。 生产中甲壳素与壳聚糖相对分子质量的大小一般用它们 粘度高低的数值来表示。
第四节 甲壳素与壳聚糖纤维
甲壳素纤维(Chitin Fiber)与壳聚糖纤维(Chitosan Fiber)是用甲壳素或壳聚糖溶液纺制而成的纤维,是继纤 维素纤维之后的又一种以天然高聚物为原料的纤维。 甲壳素(Chitin)是由虾、蟹、昆虫的外壳及菌类、藻 类的细胞壁中提炼出的一种天然生物高聚物。壳聚糖 (Chitosan)是甲壳素经浓碱处理后脱去乙酰基的产物。 在自然界中,甲壳素的年生物合成量在1 000亿吨以上, 是一种仅次于纤维素的蕴藏量极为丰富的有机再生资源。
CH2OH
甲壳素分子结构式
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CH2OH H OH H OH H O H H O H
H OH H
NH2 H O H O H
CH2OH O H OH H H H O H
H OH H CH2OH (n-2)/2
NH2 H H O OH
NH2
CH2OH
NH2
壳聚糖分子结构式
CH2OH H OH H OH H O H OH H O H
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甲壳素是从海洋甲壳类动物中提取的目前世 界上唯一含阳离子的动物性纤维。被科学家誉为 继蛋白质、糖、脂肪、维生素、矿物质以外的第 六生命要素。这些物质是纯天然活性物质,无毒 副作用,对人体有良好的亲和性,可螯合重金属, 被广泛应用于各行业。如用于保健,可以调节人 体pH值,增强免疫活性细胞的质量和数量,强化 肝功能,改善消化机能,降血脂、降血糖,抑制 肿瘤转移,并能吸附和络合重金属并排出体外等 等。在日本、欧美等国家已被广泛应用于保健食 品和药品添加剂。
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把原料虾、蟹壳用水洗净后用 1mol/L HCL 在室 温下浸渍24h,使甲壳中所含的碳酸钙转化为氯化 钙溶解除去,经脱钙的甲壳水洗后在 3%~4%Na0H 中煮沸 4~6h ,除去蛋白质,得粗品甲壳素。把粗 品甲壳素在 0.5% 高锰酸钾中搅拌浸渍 lh ,水洗后 在1%草酸中于60℃~ 70℃搅拌30~ 40min脱色,再 经充分水洗、干燥后即得白色纯甲壳素成品。 上法制得的粗品甲壳素用 50%NaOH 于 140℃加热 1h得白色沉淀,水洗干燥后即为壳聚糖成品。
增稠剂、蓬松剂、食品添加剂、生化水处理剂、保健食品、保鲜剂 保湿剂、香烟滤嘴、抗静电剂、成膜剂、接触镜片、化妆品
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3、 溶解性能
由于甲壳素大分子内具有稳定的环状结构和大分子间存在的氢键作 用,使它的溶解性能较差,它不溶于水、稀酸、稀碱和一般的有机溶剂 中。甲壳素在浓硫酸、盐酸、硝酸、 85 %磷酸等强酸中能溶解,但同时 发生剧烈的降解,使分子量明显下降。 甲壳素的溶剂主要有六氟丙酮、六氟异丙醇、甲酸 - 二氯乙酸、三氯 乙酸或二乙酸与含氯烃类的混合物、二甲基乙酰胺 - 氯化锂、 N 一甲基吡 咯烷酮-氯化锂混合溶剂等。甲壳素在这些溶剂中均能被溶解而制成具有 一定浓度的稳定溶液。 壳聚糖分子中由于大量 -NH2 基的存在,使其溶解性能大大优于甲壳 素。它能溶解在甲酸、乙酸、盐酸、环烷酸、苯甲酸等的稀酸中制得均 匀的的壳聚糖溶液。因为壳聚糖大分子的活性较大,所以壳聚糖溶液即 使在室温时也易分解,使溶液粘度逐渐下降,最后可完全水解成氨基葡 萄糖。虽然壳聚糖溶液的稳定性比甲壳素溶液差,但与一般成纤高聚物 溶液相比并不逊色,完全能满足纺制纤维之用。
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2、化学性质
在一定的条件下,甲壳素与壳聚糖都能发生水解、烷基化、酰基化、羧甲基 化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合、络合等化学反应,从而生成各种具 有不同性能的甲壳素衍生物,扩大了甲壳素的应用范围。
甲壳素与壳聚糖的用途
应用领域 主 要 用 途
化工
医疗 农业 食品 其他
凝聚剂、重金属离子吸收剂、涂料、分离膜、粘合剂、吸附剂、生化酶载体、纤 维 人工透析膜、人造皮肤、可吸收手术缝合线、抗菌剂、药物缓释剂、止血棉、抗 凝血剂 杀虫剂、土壤改良剂、促进剂
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4、可纺性 甲壳素与壳聚糖均可在合适的溶剂中溶解 而被制得具有一定浓度、一定粘度和良好稳定 性的溶液,这种溶液具有较好的成膜或成丝强 度,故它们都具有良好的可纺性,可采用湿法 或干湿法纺制甲壳素与壳聚糖纤维或薄膜。
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甲壳素与壳聚糖纤维不但具有良好的物理机械性能, 而且具有优良的生物活性。该纤维无毒性,具有能被人体 内溶菌酶降解而被人体完全吸收的生物可降解性;该纤维 对人体的免疫抗原性小,且具有消炎、止痛及促进伤口愈 合等生物活性,引起了医学界的瞩目。
K.Koji等于1982年报导了用蟹壳甲壳素粉为原料纺制 成的甲壳素单纤维捻制成外科用可吸收手术缝合线,其质 量完全符合日本药典标准。同年,日本专利昭57-16999提 出了医用甲壳素纤维纸的制造工艺。1983年,日本专利昭 58-183169报导了用雪蟹壳甲壳素纺制成甲壳素纤维加工 成可吸收外科手术缝合线的工艺等等。近年来,我国山东 威海用壳聚糖试制人造皮肤获初步成效。
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三、 甲壳素与壳聚糖纤维的成形 目前较普遍采用的纺制甲壳素或壳聚糖纤维的方 法是湿法纺丝法。
把甲壳素或壳聚糖先溶解在合适的溶剂中配制成 一定浓度的纺丝原液,经过滤脱泡后,用压力把原 液从喷丝头的小孔中呈现细流状喷入凝固浴槽中, 在凝固浴中凝固成固态纤维,再经拉伸、洗涤、干 燥等后处理就得到甲壳素或壳聚糖纤维。
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甲壳素在自然界中是以多晶形态出现的,其结晶形态 有三种,即α 、β 、γ 。其中α -甲壳素存在于虾、蟹、 昆虫等甲壳纲生物及真菌中,其结晶结构最稳定,在自然 界中的藏量也最丰富; β - 甲壳素存在于鱿鱼骨、海洋硅 藻中,在其 β -结晶中含有结晶水,故其结构稳定性较差; γ -甲壳素很少见,可在甲虫的茧中发现。α -甲壳素结晶 中分子链呈平行排列,形成堆砌紧密的结晶形态。 β - 甲 壳素中分子链呈平行排列,分子堆砌密度低于 α - 甲壳素, 并且在 β - 结晶中存在着结晶水,因而其结构稳定性差, 可以通过溶胀或溶解再沉淀转变成α -甲壳素。γ -甲壳素 结晶中每两条平等排列的分子链存在一条平行排列的分子 链。
H OH H
OH H O H O H
CH2OH O H OH H H OH H O H
H OH H CH2OH (n-2)/2
OH H H O OH
CH2OH
纤维素分子结构式
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壳聚糖是甲壳素大分子脱去乙酰基的产物,故又称脱 乙酰甲壳素、可溶性甲壳素、甲壳胺。它的化学名称是 (1-4)-2-脱氧-β -D-葡聚糖,或简称聚氨基葡糖。 经计算壳聚糖的理论含氮量为 8.7% ,而目前壳聚糖成品 的含氮量仅在7%左右,说明产品壳聚糖分子中尚有相当 一部分乙酰基未脱除。壳聚糖的乙酰度一般可用甲壳素 分子中脱除乙酰基的链节数占总链节数的百分数来表示。 凡是脱乙酰度在70%以上时即称壳聚糖。 正是由于壳聚糖大分子中大量氨基的存在,才使壳聚糖 的溶解性能大为改善,化学性质也较活泼。
切成一定长度的短纤维,经开松、梳理、纺纱、织布 制成各种规格的医用纱布。 将开松的甲壳素或壳聚糖短纤维经梳理加工成网,再 经叠网、上浆、干燥或用针刺即成医用非织造布。 这种纱布或非织造布由于多孔,有良好的透气性和吸 水性,透气量为1500L/m2.s,吸水性为15%,裁剪成各种 规格,经包装消毒,就成为理想的医用敷料。 另外,可把甲壳素与壳聚糖纤维制成各种规格与用途的 纤维纸和纤维毡等,用于水和空气的净化。
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甲壳素与壳聚糖的制备工艺流程
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根据需要可加工成不同粘度的产品: 1、低粘度(25~50CPS): 用于食品、饮料添加剂、 美容化妆品、彩色电影胶片等。 2、中粘度(100~200CPS): 用于印染纺织,可改 变织物洗涤性,减少绉缩率,增强可染性;用于 合成纤维,可增强抗电性。另可作固色剂、滑润 剂、胶着剂等。 3、高粘度(>1000CPS): 可用于污水处理、重金 属沉降等。
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日本K.Koji等报导的甲壳素纤维生产工艺
取3份甲壳素粉溶解在5℃的50份三氯乙酸和50 份二氯甲烷的混合溶剂中配成甲壳素纺丝浆液,用 1480目不锈钢网过滤,再抽真空脱泡。纺丝时第一 凝固浴用14℃丙酮,喷丝头孔径为0.08mm,孔数为 48孔,纺丝速度10m/min。为确保纺丝顺利进行, 在喷丝头前的输浆管用循环热水加热,以保证甲壳 素纺丝浆液的温度为20℃。凝固后的丝条通过输送 带使纤维在无张力状态下引入第二凝固浴(15℃甲 醇),处理时间为5min,然后以9m/min的速度卷绕, 将绕好的纤维浸在0.3g/LKOH的水溶液中中和lh, 用无离子水洗至中性,干燥后即得甲壳素纤维。
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二、甲壳素与壳聚糖的制备
从虾、蟹壳中提取甲壳素比较方便。虾、蟹壳 主要由三种物质组成,即以碳酸钙为主的无机盐、 蛋白质和甲壳素,另外,还有痕量的虾红素或虾 青素等色素。虾、蟹壳中甲壳素的含量一般为15 %~25%。 从虾蟹壳制备甲壳素主要由两部分工艺组成: 第一步:用稀盐酸脱除碳酸钙; 第二步:用热稀碱脱除蛋白质,再经脱色处 理便可得甲壳素。甲壳素再用浓碱处理脱去乙酰 基后,即得壳聚糖。
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我国早在《神农本草经》、《本草纲目》、《食疗本 草》等古文献中,都明确记载甲壳素具有攻毒、散风活血、 通脉消肿、止血生机等功能。20世纪50年代我国对甲壳素 的制备和应用进行了小规模的研究,并有产品问世,将壳 聚糖作为涂料印花的成膜剂,代替阿克拉明应用于印染工 业。20世纪70年代以来,我国甲壳素理论研究和应用开发 工作取得飞速进步,涉及的行业有医药、卫生、食品、化 妆、化工、环保、纺织、轻工、农林,渔业、生物等领域。 此外甲壳素与壳聚糖纤维还可用于净水、环保等行业。具 有50~80nm直径的壳聚糖纤维,可除去水中的氯臭而净化 自来水。含有2%壳聚糖纤维的天然或再生纤维素复合物 可以生物降解,在深埋5cm地下,经3个月就可以被土壤中 的有机体彻底分解。