海藻纤维及其应用

海藻纤维及其应用
摘要：海藻纤维作为一种新型生物可降解再生纤维，它的产品具有高吸湿、阻燃、生物降解、防辐射等特殊性能。

其资源丰富和各种优异性能使其具有广阔的发展前景。

关键词：海藻纤维抗菌除臭生物降解创伤被覆前景
近年来新型纤维层出不穷，再生纤维素纤维的不断创新就是其中的亮点之一，它为世界纺织业、服装业提供了发展的机会。

而21世纪是人类利用海洋的世纪，随着人类对海洋资源开发的深入,海洋资源在纤维生产领域也带来了新的技术和需求。

其中利用海洋生物馈赠的甲壳原料，纺织产业生产出了壳聚糖纤维。

现在人们又将目光投向了海藻。

海洋中存在几万种海藻，按颜色可分为红藻、褐藻、绿藻和蓝藻四大类。

海藻纤维的原料主要来自海带、巨藻、墨角藻、昆布（Laminariae）和马尾藻等褐藻类所提取的海藻多糖，在褐藻的细胞壁中以金属盐类形式存在。

早在1944年，Speakman和Chamberlain就对海藻纤维的生产工艺
作了详细的研究，制得了与粘胶纤维性能相似的纤维。

海藻纤维是一种新型的绿色环保纤维，具有阻燃、防辐射、抗菌除臭、生物降解等多种功能，符合纤维未来发展的趋势，具有巨大的开发价值。

生物可降解纤维是指在自然界微生物如细菌、霉菌和藻类的作用下，可完全分解为低分子化合物的纤维材料。

目前，研究最多的生物可降解纤维主要有海藻纤维、聚乳酸纤维、Loycell纤维、牛奶纤维、甲壳质与壳聚糖纤维、合成蜘蛛丝纤维等。

海藻纤维的原料来自天然海藻，产品具有良好的生物相容性、可降解吸收性等特殊功能，属可再生资源，是一种良好的环境友好材料。

国内外海藻纤维的发展
海藻纤维在国内外的研究应用十分广泛。

在国内，青岛大学公开了一种壳聚糖接枝海藻纤维及其制备方法与用途的专利，这种纤维由于表面包覆一定的壳聚糖，因而具有良好的吸湿性和抗茵性，且无毒。

无害、安全性高及生物可降解性，在医药、环保等颌域均有良好的应用前景，作为止血治疗的新型材料，尤其适合于制造纱布做伤口敷料用。

在国外，意大利Zegna Baruffa Lane Borgosesia纺丝公司也推出一种名为Thalassa的长丝，丝中含有海藻成分，用这种纤维制成的面料和服装比一般纤维制成的面料和服装更能保持和提高人体表面温度。

这种含有海藻成分的面料穿着后可以让人的大脑松弛，也可以提高穿着者的注意力与记忆力，还具有抗过敏、减轻疲劳及改善失眠状况。

日本一家特种纤维公司是世界首家实现海藻纤维大批量生产的厂家，其工艺属领先地位，销售海藻纤维毛巾、海藻纤维内衣。

海藻纤维制备
原料的制备
目前，在可用作制备海藻纤维的原料中，最常用的是可溶性钠盐粉末，即海藻酸钠。

其生产工艺流程：先用稀酸处理海藻使不溶性海藻酸盐转变成海藻酸，然后加碱加热提取，生成可溶性的钠盐溶出，过滤后，加钙盐生成海藻酸钙沉淀，该沉淀经酸液处理转变成不溶性海藻酸，脱水后加碱转变成钠盐，烘干后即为海藻酸钠。

海藻纤维的制备
海藻纤维通常由湿法纺丝制备，所谓湿法纺丝就是将高聚物溶解于适当的溶剂以配成纺丝溶液，将纺丝液从喷丝孔中压出后射入到凝固浴中凝固成丝条。

将可溶
性海藻酸盐（通常用海藻酸钠）溶于水中形成粘稠溶液，然后通过喷丝孔挤出到含有二价金属阳离子（Mg2+除外）的凝固浴中，形成固态不溶性海藻酸盐纤维长丝。

海藻纤维的特点
高吸湿性：海藻纤维能吸收大量伤口渗出物，使绷带更换的时间，间隔延续一段较长时间，减少绷带更换次数，减少护理时间．降低总护理费用。

易去除性：海藻纤维与渗出液接触后，大大膨化而形成柔软的水凝胶。

高海藻纤维可以通过用温热的盐水溶液淋洗去除；高G海藻酸盐绷带在治疗过程中，膨化较小，可以整片拿掉。

这对伤口新生的娇嫩组织有极大的保护，可防止取出纱布过程中造成二次伤口创伤。

高透氧性：海藻纤维吸湿后形成亲水性凝胶，与亲水基团结合的“自由水”成为氧气传递的通道，氧气根据吸附一扩散一解吸的原理从外界环境进入伤口内环境；另外纤维内的高段作为纤维的大分子骨架连接点成为水凝胶的相对硬性部分，成为氧气通过的微孔。

这些特点避免了伤口的缺氧环境，提高了伤口治愈环境的质量。

凝胶阻塞性质：海藻酸盐绷带与渗出液接触时，纤维大大地膨化，大量的渗出液保持在处于凝胶结构的纤维中。

单个纤维的膨化减少了纤维之间的细孔结构，流体的散布被停止，海藻酸盐绷带的“凝胶阻塞”性质，使伤口渗出物的散布、对健康组织的浸渍作用大大减少。

生物降解性和相容性：海藻纤维是一种生物可降解纤维，这就解决了对环境污染的问题。

其生物相容性使其作为手术线时可不经二次拆线，减少了病人的痛苦。

金属离子吸附性：海藻纤维的高金属离子吸附性可吸附大量金属离子形成导电链，提高大分子链的聚集能，从而可使其用于制造防护纺织品。

海藻纤维的开发应用
医用海藻纤维
海藻纤维在纺织方面的主要用途是制备创伤被覆材料。

目前全世界创伤被覆材料产值已超过20亿美元，是高科技生物医药纺织品的主要产品，依据DRA统计，医疗用纺织品的总产值已超过100亿美元。

新的创伤敷料可分为天然高分子创伤被覆材料与合成高分子创伤被覆材料。

天然高分子创伤被覆材料都有天然材料所具有的生物活性如止血、抗沾粘、抗菌等优异功能，如几丁质（Chitin）、壳聚糖（Chitosan）、海藻酸钙（Alginate）和胶原蛋白（Collagen）等，都可以用来制备各种医用材料。

当人们受伤时，总是认为保持伤口的干燥可以提供伤
口愈合的较佳环境，进而使伤口容易愈合。

因此在传统治疗方式中主要使用纱布来避免伤口遭受到外面脏东西的感染以及保持伤口干燥及清洁。

但常会因为伤口与创伤膏相粘而在将创伤膏撕起时会造成伤口疼痛，甚至更换敷料时沾粘到刚愈合的伤口造成伤口的二次伤害。

由于海藻纤维创伤被覆材料本身具有优异的亲和性，能帮助伤口凝血、吸除伤口过多的分泌物、保持伤口维持一定湿度继而增进愈合效果。

海藻纤维被覆材料在与伤口体液接触后，材料中的钙离子会与体液中的钠离子交换，使得海藻纤维材料由纤维状变成水凝胶状，由于凝胶具亲水性，可使氧气通过、阻挡细菌，进而促进新组织的生长。

这使得海藻纤维材料使用在伤口上较为舒适，在移除或更换敷材时也会减少病人伤口的不适感。

伤口湿性愈合的观念已在近几年中慢慢建立起来，因而随之发展出新一代具有
保持伤口湿润并减少伤口愈合时间的创伤被覆材料。

海藻纤维所具有的另一个特性是其吸收性，它可以吸收20倍自己体积的液体，恰好满足于伤口湿性愈合的要求。

并且也由于其高吸收性可以吸收伤口的渗出物，可以使伤口减少微生物孳生及其所可能产生的异味。

综上所述，以海藻酸纤维所制作的非织造布创伤被覆材料结合了其高吸收性和成胶性，从而能提供伤口较佳的
愈合环境，所以海藻纤维材料能作为一种良好的医用材料已渐渐被使用到临床上的创伤治疗。

保健性纺织品海藻纤维
（1）远红外和负离子功能纺织品
研究表明：通过在纤维纺丝过程中加入各种具有保健功能的添加剂或或织物后整理可获得各类保健性纺织品。

例如可以将远红外粉末直接加入海藻纤维的纺丝液，制备出具有远红外放射功能的海藻纤维，并利用它制成内衣，使其促进身体血液循环。

（2）抗菌防臭纺织品
纺织品的抗菌防臭功能主要是通过加入抗菌剂来实现，可以利用抗菌金属离子（如银离子）或天然抗菌剂（如壳聚糖、芦荟等）来制备抗菌海藻纤维。

例如德国Alceru- Schwarza公司新开发一种具有抗菌功能的Lyocell海藻酸纤维即能抑制大多数种类的细菌；YiMin Qin将银离子加人海藻酸的纺丝液中，制得高吸湿抗菌海藻纤维；国内青岛大学制备了一种壳聚糖接枝海藻纤维也具有良好的吸湿性和抗菌性。

（3）防辐射纺织品
在制备海藻纤维的纺丝过程中改变凝固浴中金属离子的种类，使海藻纤维吸附大量的金属离子，可以很好地屏蔽电磁波，起到防辐射的作用。

据报道秘鲁纺织业利用秘鲁海域中盛产的杉藻，研制出海藻纤维服装，包括帽子、夹克、上衣、内衣和泳装等，能够有效防止紫外线的伤害，从而预防严重的眼部疾病和皮肤癌等皮肤疾病。

据称这种海藻纤维能够抵御99.7％的紫外线侵袭。

（4）能“美容护肤”的海藻纤维
意大利Zegna Baruffa Lane Borgosesia纺丝公司也推出一种名为Thalassa的长丝，丝中含有海藻成份，用这种纤维制成的面料和服装比一般纤维制成的面料和服装更能保持和提高人体表面温度。

这种含有海藻成份的面料穿着后可以让人的大脑松弛，也可以提高穿着者的注意力与记忆力，还具有抗过敏、减轻疲劳及改善失眠状况。

海藻纤维的发展前景
目前国内外生产的海藻纤维大多强力低、脆性大、弹性低及色泽不够理想，在某种程度上限制了其应用范围，给产业化生产带来一定的困难。

所以在纱线原料的选用上，多采用混纺或交织技术，例如将海藻纤维与莫代尔、粘胶纤维、棉纤维等纺织原料进行混纺，可弥补海藻纤维性能上的不足。

近年来，青岛大学夏延致、朱平等学者通过对海藻纤维结构与性能研究，优化工艺参数，采用湿法纺丝方法成功制备了强力达46.75cN/tex的高强力海藻纤维。

海藻纤维可以说是现在所发现的最完美的衣料，也许不久的将来，到处都可以看到它的身影。

我国有漫长的海岸线，海生藻类极其丰富，充分开发并利用这些自然资源对于我国发展海洋事业、保护生态环境都有很重要的意义。

另一方面食品工业是我国的一个重要支柱行业，海藻酸钠作为重要的天然食品添加剂，具有性质优良、无毒无味等特点，具有广阔的开发前景。

参考文献：
［1］姚穆.纺织材料学［M］. 北京：中国纺织出版社，2009
［2］哈成勇.天然产物化学与应用［M］. 北京：化学工业出版社，2003.［3］卢惠民.海藻纤维素纤维的针织内衣开发及性能评价.现代纺织技术，2008（6）：39
［4］郭肖平，朱平.海藻纤维的研究现状及应用.染整技术，2006（7）：3-4［5］展义臻，朱平.海藻纤维的性能与应用.印染助剂，2006(6):9-11.
［6］严瑞，唐丽娟.水溶性高分子产品手册［M］. 北京：化学工业出版社，2003：31—33.
［7］刘海洋. 由生物制品开发绿色可生物降解纤维［J］.山东纺织经济，2002（6）：32—35.
［8］何淑兰，尹玉姬，张敏，等.组织工程用海藻酸盐水凝胶的研究进展［J］.
化工进展，2004，23（11）：1174 —1178.。