海藻纤维

海藻纤维提取研究进展
【摘要】本文综述了海藻纤维的国内外发展现状，海藻纤维的性质、制备，重点叙述了海藻纤维在医药及纺织方面的应用及前景展望。

【关键词】海藻纤维制备性能应用
Research Progress on Extraction of alginate Abtract：This article reviews the alginate fiber development status at home and abroad, seaweed fiber properties, preparation, describes the focus of alginate fiber in medicine and textile applications and prospects. Keyword：alginate fiber preparation performance application
前言：
生命起源于海洋，占地球表面积71％的海洋蕴藏着大量的资源，海洋天然产物不仅具有独特的化学结构，而且具有高效的活性和特殊的药理机制，是极具研究价值和开发价值的生物活性天然产物。

随着石油资源的日趋紧张以及生产过程中的高消耗、高污染等问题，基于对人民生活水平及可持续发展方面考虑，海洋中的海藻引起了科学界的广泛关注。

它的发现减轻了纺织工业对石油和棉花等的过度依赖。

海藻纤维的原材料来自天然海藻中所提取的海藻多糖。

海藻多糖主要来自海带、巨藻、墨角藻、昆布和马尾藻等褐藻类，以甘露糖醛酸和葡糖醛酸以1、4结合，具有纤维素类似结构的物质。

海藻纤维含有多种对人体有益的氨基酸、维生素、矿物质等有效成分，其性质特殊，可广泛应用于医疗卫生以及纺织行业。

一、国内外研究现状
1883年，人们发现了海藻材料的结构致密性及粘连性，有关专利也研究了对海藻酸的提取，并研究了其大分子产品的物理化学性能及工业应用。

1912年到1940年间，一些德国、日本和英国专利纷纷发表了海藻酸盐经挤压可得到可溶性海藻纤维的报导。

1944年，Speakman和Chamberlain对海藻酸纤维的生产工艺作了详细的报道，通过与海藻酸钙进行离子交换，用多种金属离子置换初生纤维上的钙离子，制成海藻酸铁、海藻酸铝、海藻酸铜等海藻酸纤维。

英国的公司曾将海藻纤维，大规模地应用于纺织及室内装饰行业，后来另一家英国公司将海藻纤维应用于医用敷料，在海藻酸中混入了羧甲基、纤维素钠、维生素、芦荟等许多对伤口愈合有益的材料，从而进一步改善了产品的性能。

2002年，原Zimmer公司推出的SeaCell纤维，纤维的制备方法是在纺丝溶液中加入研磨得很细的海藻粉末再抽丝而成，其成分主要是纤维素和海藻Ⅲ。

[1]
目前，国内的工作还较多地停留在初级代谢产物的研究开发阶段[2]以前对海藻酸的研究主要集中在海藻酸在食品领域的应用，对海藻酸的衍生化、成纤性及工艺极少研究。

1999年武汉大学张俐娜及河北新乡纤维厂对海藻酸的成纤都开展了一些初步的研究，他们主要采用共混得方法得到含量很低的海藻酸黏胶纤维。

2004年开始，青岛大学的夏延致教授，以海带提取的海藻酸盐为原料，研发出系列海藻纤维，并于2005年10月公开了海藻纤维凝胶纺丝制备工艺的专利，并设计了完善的海藻纤维中试示范生产线，目前正与有关企业进行接触，将建设一个年生产能力达到500～1 000 t的海藻纤维生产线。

[3]
二、制备
目前，在可用作制备海藻纤维的原料中通常用的是可溶性的海藻酸钠。

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。

[4]
海藻纤维通常由湿法纺丝制备，先将可溶性海藻酸钠溶于水中形成粘稠的纺丝原液，过滤脱泡后通过喷丝孔挤出到含有二价金属阳离子的凝固浴中，形成固态不溶性海藻酸盐纤维长丝。

该长丝经过拉伸、水洗、干燥、卷曲形成纤维。

（湿法纺丝工艺流程如下：海藻酸盐→溶解→过滤→脱泡→纺丝→拉伸→洗涤→干燥→卷绕。

）[5]
三、性能
1、海藻酸纤维的吸湿保湿性能
纤维大分子存在亲水基团是纤维具有吸湿能力的主要原因。

[6]
由于海藻纤维是湿纺纤维，纤维中存在大量的微孔，所以具有良好的吸水性和保水性。

2、海藻酸纤维的自阻燃性能
海藻纤维是一种阻燃纤维，自身具有阻燃性，燃烧过程中纤维的炭化程度高，离开火焰即熄灭，在空气中不会起明火。

[7]海藻纤维的自阻燃性，既免去了高成本的阻燃剂，也不会像以往的阻燃材料那样遇火之后产生有害气体，可以说是阻燃材料的理想境界。

3、电磁屏蔽和抗静电能力
海藻酸钠特殊的内部结构，可以螯合多价金属离子，形成稳定的络合物，对金属离子的吸附很大[8]吸附金属离子后的海藻纤维可以用于制备电磁屏蔽织物。

4、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。

5、生物降解性与相容性
海藻纤维属生物可降解纤维，对环境友好。

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。

四、应用及其前景分析
由于海藻纤维具有上述优良的特点，使得最近几年海藻纤维的使用越来越多。

在医学方面，由于海藻纤维中含有大量的钙离子，可以和血液中的钠离子交换，从而起到良好的止血效果，促进伤口愈合。

因此，海藻纤维材料非常适宜做成高档纱布、敷料、手术缝合线、创可贴等。

将海藻纤维加工成非织造布，可以减少创伤处微生物或细菌的滋生及可能产生的异味。

其高吸收性可以吸收伤口大最渗出液，致使换绷带的时间相对延长，减少换绷带的次数，同时也能减少护理时间，降低护理费用。

[9]
含钠盐的海藻纤维可做印染浆料的稠厚剂，以阻止染料溶液的扩展超过规定界限。

还可用来编织和制作高级缕花图案织物和某些特殊部门使用的安全纸等，经过织造的海藻纤维有助于人体皮肤排泄矿物质、维生素和蛋白质，所以制成的衣物对皮肤有益。

海藻纤维可以说是现在所发现的最完美的衣料，其主要价值在于海草成分，它可以有效提高吸湿性能，在纤维中可以通过与皮肤的接触发挥吸湿性能，积极释放海藻成分，令穿着者的皮肤吸收海藻释放的维生素和矿物质。

在纺丝时添加银与抗菌剂成分，能缓慢释放银离子，能够持久提供抗菌功能，这种织物可设计作为具有抗菌运动衫、床单、被子、内衣及家饰用品。

海藻纤维是一种本身就具有很强抑菌防腐作用的纤维，将其使用在衣物上可以显著提高织物的卫生状况和使用寿命。

[10]海藻纤维具有保湿和矿物质的钙、镁成份对皮肤有自然美容的效果。

在目前生化科技的持续进步推动下，若能将这些具有保温、保健及美容功能的纤维，与实际应用和流行时尚、色彩、款式等设计相互结合，将能够获得广大消费者的青睐与使用，顺应健康、环保理念的进一步推广，相信在不久的将来人们的生活会与这种奇特的纤维有着更紧密的联系。

五、今后的研究方向
从国内外的发展趋势及相关的技术现状来看，海藻纤维的研究开发主要存在以下问题：纤维纺丝原料不专用，对原料海藻酸链段结构中的G/M配比无法控制，这是造成纤维强度低的重要原因，海藻纤维强度较低，使其局限于医用，无法大量应用在防止领域，青岛大学
开发的海藻纤维，是我国自主研发的创新型成果，代表了海藻精深加工的研发方向，有助于改进当前海藻业加工问题，突破高，提升和带动海藻工业及产品结构的革新和优化。

对于未来的产业化道路，一些客观的问题亟待解决，包括湿强、染色均匀率同时，通过海藻纤维纯纺与混纺制备天然多功能海藻纤维纺织品，根据不同需求开拓海藻纤维在纺织服装、医用功能纺织品、工程及国防等领域的应用。

据悉，海洋纤维在高档保健服装、儿童玩具以及医疗、环保等领域应用前景广阔。

另外，山东青岛市还将延长海藻纤维产品的产业链，在产品上游大力发展易拉成纤维的海藻种苗，提高纤维提取技术，在产品下游解决海藻纤维与棉纤维的混用等问题，为我市海藻产业的深加工开辟一条新路，使之成为海洋高新技术产业新的增长点。

身为可再生能源的海藻纤维，在应用方面的扩展仍需要我们不断探索，主要表现在：
(1)提高海藻纤维力学性能。

可以考虑控制其工艺条件来提高其性能；也可以通过与其他高聚物共混改善强度，吸湿性，染色率等。

(2)赋予海藻纤维功能性。

可以通过加入抗菌离子或天然抗菌剂来提高纤维抗菌性能，降低成本，使其更广泛应用于医疗领域；也可通过离子交换、吸附、共混等方法制备吸附及香味除臭纤维、远红外抗辐射纤维和相变调温纤维等功能性海藻纤维，利用海藻纤维的金属离子吸附性制备拥有电磁屏蔽特性的纤维及抗静电防护纤维，扩大海藻纤维的市场份额。

(3)优化藻类养殖环境，建立海藻纤维原料基地，实现原料供给专
业化。

该项研究原料取自海洋，资源丰富可再生，制备的纤维具有可降解性，对推动化纤与纺织行业的可持续发展具有重要意义。

海藻纤维是一种重要的天然功能纤维新材料,具有天然可再生、绿色环保和天然本质自阻燃、抗电磁辐射、良好的止血抗菌医用等多种功能,符合纤维新的发展趋势,赋予该类纤维极大的开发价值。

六、参考文献：
[期刊] [1]郭跃伟，海洋天然产物和海洋药物研究的历史、现状和未来.[J].自然科学 2009,31(1)
[期刊][2]展义臻朱平张建波等.海藻纤维的性能与应用[J].印染助剂,2006,23(6)
[期刊][3]胡延.海藻纤维的特性及生产[J].江苏纺织A版,2009,9 [报纸][4]赵雪，何瑾馨，朱平等. 海藻纤维的性能和最新研究进展[N] 国际纺织导报,2008,11
[期刊][5]陈向玲，宋睿，王华平，生态环保纤维研究应用进展[J]. 合成纤维,2010,12
[报纸][6]赵永霞.海藻纤维的发展及应用，[N]纺织导报，2008，7 [会议文献][7]十届新型原料在针织及相关行业的推广应用技术研讨会[C] 山东潍坊.马君志，刘建华，姜明亮2009 [期刊][8]郭静，陈前赫. 海藻纤维制备技术研究进展[J]. 合成纤维工业,2011．34(5)：41－44
[期刊][9]徐超武，高军, 海藻纤维的性能和开发应用[J].江苏纺织
A版,2009,12
[专利][10]季德义纪玉君.超细海藻纤维巾被[P].青岛喜盈门集团有限公司：200710188153.3，2007。