甲壳素纤维及其应用

甲壳素纤维及其作用

摘要本文简要介绍了甲壳素、甲壳素纤维的特性具体包括生物医学性、可降解性、吸湿保温性、可纺性。还介绍了甲壳素纤维的作用具体包括药理方面和其它方面。其中典型的是防菌除臭、排毒、增强免疫力和绿色环保等。以及甲壳素纤维的发展和前景，对于人们对纺织纤维的功能方面的需要，该纤维有很大的发展潜力。

关键词甲壳素、甲壳素纤维、制备、特性

Chitin fiber and Its Application

TANG Yusi

School of Textile and Apparel Institute, Jiang Nan University, Wu Xi, Jiang Su 214122

Abstract This paper briefly introduces the characteristics of chitin, chitin fiber concrete including biomedical sex, degradable sex, moisture absorption heat preservation, spinning property. Also introduced chitin .Fiber role concrete including pharmacological aspects and other aspects. Among them is typical germ-proof deodorant, detoxification, enhance immunity and green environmental protection, etc. And the development of chitin fibers and prospects, for people to the function of textile fibers needs, this fiber has great potential for growth.

Key Words chitin; chitin fiber ; medical; features

地球上存在的天然有机化合物中，数量最大的是纤维素，其次就是甲壳素，前者主要由植物生成，后者主要由动物生成。估计自然界每年生物合成的甲壳素将近100亿吨。甲壳素亦是地球上除蛋白质外数量最大的含氮天然有机化合物。仅此两点，就足以说明甲壳素的重要地位。

随着人们物质生活水平的提高，人们对纺织品的功能性更加重视。纺织品也与社会生活的其它方面联系越来越紧密。纺织纤维的功能性研究也更加多样化，纺织纤维的功能整理更加广泛的实施。人们对纺织品抗菌卫生整理广泛用作医院、宾馆、家庭的床单、被套、毛毯、餐巾、毛巾、鞋里布、沙发布、窗帘布、医用职业装、食品和服务行业的工作服、军队的服装以及绷带、纱布等，具有重大的社会意义。随着甲壳素纤维的功能研究的扩大，其特征和功能日益被发掘，该纤维产品用途日益广泛。

1甲壳素

甲壳素是地球上仅次于纤维素的数量第二大的天然有机化合物，它主要由动物生成，广泛存在于甲壳纲动物虾和蟹的甲壳、昆虫的甲壳、真菌（酵母、霉菌）的细胞壁和植物（如蘑菇）的细胞壁中，估计自然界每年生物合成的甲壳素将近100亿吨。甲壳素亦是地球上除蛋白质外数量最大的含氮天然有机化合物。

甲壳素在自然界的存在，还有一个重要的方面往往被人忽视，那就是在自然界生长、繁衍着的含有甲壳素的各种各样的生物，在其死亡腐烂后成为肥料的同时释放出甲壳素，甲壳素在自然界经受降解和脱乙酰基过程，产生不同分子量的甲壳素及不同分子量、不同脱乙酰度的壳聚糖。在广袤的田野、森林和大草原的土壤中，都有甲壳素和壳聚糖的存在；而在贫瘠的土壤和沙化的土壤中，则很少有甲壳素和壳聚糖的存在，这从一方面反映出甲壳素在自然界生态平衡中的重要性。

甲壳类动物外壳的结构材料就是甲壳素，它既有生理作用，又能保护机体防止外来机械性冲击；同时，还具有吸收高能辐射的性能。在真菌的细胞壁中，甲壳素与其他多糖相连，在动物体内，则是与蛋白质结合成蛋白聚糖。虾、蟹壳中的甲壳素与蛋白质是共价结合，是以蛋白聚糖的形式存在的，同时伴生着碳酸钙。甲壳素在蟹壳中呈纤维状互相交错或无规的网状结构，并平行于壳面分层生长，蛋白质以甲壳素为骨架，沿甲壳素层以片状生长；无机盐呈蜂窝状多孔的结晶结构，充填在甲壳素与

蛋白质组成的层与层之间的空隙中。甲壳素与蛋白质之间共价结合以蛋白聚糖的形式存在，1955年Hackman证明甲壳素和N-乙酰氨基葡萄糖（甲壳素的残糖基）能与α——氨基酸、肽和角蛋白反应，得到稳定的共价结合物，但这种结合物在某种pH 条件下会分解[1]。

2甲壳素纤维

甲壳素纤维是利用高尖端生产技术将脱乙酰化度98%以上的高纯度甲壳胺通过湿式纺丝法生产的高纯度甲壳胺纤维。生产工艺路线为:将蟹壳等制成甲壳素粉末, 然后溶解在适当的溶剂中形成纺丝原液, 再通过纺丝头挤出单纤维, 在凝固浴中凝固后, 洗涤烘干即成甲壳素纤维。其工艺流程如下:

蟹壳-甲壳素-纺丝原液-储筒-计量泵-喷丝-卷绕-烘干-成品[2]

因其直接将甲壳胺纤维化而成，能够完善的发挥甲壳胺固有的机能，对人体毫无副作用，是极其安全性纤维。具有出色的抗菌性、除臭性，并在生体活性化及防静电等方面具有卓越效果。可以与棉、粘胶、涤纶、毛、麻、丝等纤维混纺成纱线，用作针织布、梭织布、毛巾布、无纺布以及其它医用材料。产品有各种规格的甲壳素纤维、100%甲壳素纱线、甲壳素混纺纱、甲壳素针织布、甲壳素机制布、甲壳素毛巾布等，在医用材料方面的产品有甲壳素加工的人工皮肤、止血棉、止血纱布、甲壳素创可贴等医用敷料。

3甲壳素纤维的特征

3.1生物医学性

甲壳素的大分子结构与人体内的氨基葡萄糖的构成相同，而且具有类似于人体骨胶原组织结构，这种双重结构赋予了它们极好的生物医学特性：即它对人体无毒无刺激，可被人体内的溶菌酶分解而吸收，与人体组织有良好的生物相容性，它具有抗菌、消炎、止血、镇痛、促进伤口愈合等功能[3]。因此，甲壳素和壳聚糖是理想的医用高分子材料，广泛用于制造特殊的医用产品。国外，尤其是日本和美国已用它来制造人造皮肤、可吸收缝合线、血液透析膜和药物缓释剂以及各种医用敷料等。3.2可生物降解性

由于制造甲壳素纤维的原料一般采用虾、蟹类水产品的废弃物，一方面这可减少这类废弃物对环境的污染，另一方面甲壳素纤维的废弃物又可生物降解，不会污染周边环境，所以甲壳素纤维又被称为绿色纤维。

3.3优良的吸湿保温性

由于甲壳素纤维在其大分子链上存在大量的羟基（—OH）和氨基（—NH2）等亲水性基团，故纤维有很好的亲水性和很高的吸湿性。甲壳素纤维的平衡回潮率一般在12%~16%之间，在不同的成形条件下，其保水值均在130%左右[4]。

3.4较好的可纺性

目前国内生产的甲壳素、壳聚糖纤维具有较好的可纺性。但与棉纤维相比，甲壳素纤维线密度偏大，强度偏低，在一定程度上影响了甲壳素纤维的成纱强度。在一般条件下用甲壳素纤维进行纯纺还有一定困难，通常采用甲壳素纤维与棉纤维或其他纤维混纺来改善其可纺性。随着甲壳素原料及纺丝工艺的不断改进，纤维线密度和强度将会进一步提高，用它可开发出各种甲壳素纯纺或混纺产品。此外，甲壳素纤维由于吸湿性良好，具有优良的染色性能，可采用直接、活性、还原、碱性及硫化等多种染料进行染色，且色泽鲜艳。

甲壳素与壳聚糖纤维可纺成长丝或短纤维两大类。长丝用于捻制医用缝合线，免除病人拆线痛苦，或切成一定长度的短纤维，纺成纱线，用做纺织材料;短纤维以无纺布形式制作医用敷料,用于治疗各种创伤,如烧伤、烫伤、冻伤及其他外伤，有促进伤口愈合和消炎抗菌作用。甲壳素纤维轻纺纱、织布加工成各种功能性产品，如保健针织内衣、放臭袜子、不黏毛巾、保健婴幼儿服、抗菌休闲服、抗菌防臭床上用品、抑菌医用护士服；也可加工成各种救护用品，如绷带、纱布、急救包等[5]。

4甲壳素纤维的作用

4.1药理作用

4.1.1 除臭、生态抑菌

甲壳素纤维是自然界中的唯一的阳离子性纤