本发明涉及环锭纺纱技术领域，特别涉及一种生物工程、组织工程、伤口修复、医用敷料等生物医药领域使用的聚乳酸/壳聚糖、海藻酸钙纤维复合包芯纱及其制备方法。
背景技术：
生物医用纺织品是纺织技术与生物医学相互交叉的新学科领域，医用纺织品从织造角度分类，可分为机织物、针织物、编织物及非制造布。不同织造形式的织物在治疗类、防护类、仿器类医用纺织品中发挥重要的作用。而由机织物、针织物、编织物加工的医用纺织品的基本原料为纱线。
壳聚糖是很好的生物医用材料，无毒无害、具有良好的生物相容性、生物可降解性等优点，还具有抗癌性、抗菌性、止血性、增强人体免疫能力等诸多优异生理性能。在壳聚糖纤维纱线加工领域，由于壳聚糖纤维强力和抱合力都偏低，使得壳聚糖纯纺纱强力偏低(程隆棣,周志华,祝和平.腈纶纤维抗菌纤维混纺比与纱线强度关系研究，东华大学学报，自然科学版，2011(4):71-73)，后道加工工序造成一定困难。因此，壳聚糖混纺纱线在实际市场开发中得到广泛的应用，混纺的目的之一就是将具有不同特性的纤维混合在一起，以获得单独用一种纤维所不能达到的纱线综合质量。
目前，壳聚糖混纺纱主要研究焦点在，与棉、莫代尔、绢、羊毛、等进行混纺加工制备抗菌纱线。但在生物医用领域，医用壳聚糖纺纱技术中，却存在原料功能单一、难以满足复杂的医疗过程中需要、混纺纱线品种少、强力低等问题，其严重地限制了壳聚糖纤维在医用纺织品的发展前景。
海藻酸纤维是一种存在于褐藻中的天然高分子材料，无毒、具有良好的生物学相容性、生物降解性。由于海藻酸的钠盐可溶解于水中，因此将海藻酸钠溶于水中制备纺丝液后，可以很容易通过湿法纺丝制备海藻酸钙纤维。海藻酸与二价钙离子形成的钙盐不溶于水。海藻酸钙纤维中含有大量的钙离子，可以和血液中的钠离子交换，使海藻酸盐转变成凝胶，凝胶可提供伤口湿润的愈合环境，促进细胞增生，从而起到良好的止血效果，促进伤口愈合。但是，由不溶于水的海藻酸钙交换生成水溶性的海藻酸钠凝胶必然会使材料的力学性能下降。在实际应用中，常常将海藻酸与壳聚糖以复合膜的形态复合在一起，发挥各自的优势，协调互补。但是，在溶液中，海藻酸钠是一种聚阳离子电介质，壳聚糖是一种聚阳离子电介质。将两种带有相反电荷的聚合物混合，聚电解质发生聚集并且沉淀，不能获得可纺的均一溶液，从而不能流延成膜。中国发明专利申请公开说明书cn102504300a公开了一种海藻酸钠和壳聚糖复合聚电解质流延膜的制备方法，壳聚糖海藻酸钠复合膜是在两组份聚电解质之间存在较大的分子量的差异及添加屏蔽作用的甲酸小分子的特定条件下完成。离子交联壳聚糖/海藻酸钠可降解复合膜的研究(高美玲等，中国海洋大学学报，2011，(41)10：60-67)提到的另外一种方法，制备壳聚糖/海藻酸钠可降解复合膜通常需添加交联剂，交联作用不仅降低二者的结晶度，交联剂的存在在医用领域还可能引起安全问题以及其他副作用。因此，需要探求新的海藻酸钠与壳聚糖复合的方式，增加除了膜以外的多种存在形式。
聚乳酸(pla)具有化学稳定性，可吸收性及环境可降解性。但在医用领域单一的聚乳酸材料由于生物降解速率不能很好的满足要求，往往需要复合淀粉、聚乙二醇、壳聚糖等亲水性材料，以优化pla复合材料的降解性能(董奇伟，聚乳酸降解性能研究进展，塑料制造，2011(3):66-69)。
目前，采用pla、海藻酸纤维、壳聚糖在紧密纺细纱机上加工生物医用包芯纱线还未有相关文献及专利提及。
技术实现要素：
为了解决现有技术中生物医用壳聚糖纱线功能单一、强力低、毛羽多的缺陷，采用长丝与短纤复合方法，将海藻酸钙纤维、壳聚糖纤维进行混合，并与pla长丝在紧密纺细纱机上加工包芯纱，并进行海藻酸钠浆纱。
本发明长丝指的是长度在千米以上的纤维，短纤指的是35-150mm的纤维。
本发明提供一种复合包芯纱，所述复合包芯纱包括芯丝、外包纤维和表面浆膜层；所述芯丝为聚乳酸(pla)长丝，所述外包纤维为壳聚糖/海藻酸钙混纺纤维，所述表面浆膜层为海藻酸钠。
本发明还提供上述复合包芯纱的制备方法，按照下述步骤进行：
(1)纺粗纱
将壳聚糖纤维和海藻酸钙纤维混纺，加工成粗纱；
(2)纺包芯纱
以聚乳酸长丝为芯丝，以步骤(1)所得的粗纱作为外包纤维，加工成包芯纱；
(3)浆纱
以海藻酸钠水溶液为浆液对步骤(2)得到的包芯纱进行上浆。
作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，以重量比计，壳聚糖纤维与海藻酸钙纤维的混纺比为95:5-70:30。
作为优选的技术方案，所述聚乳酸长丝为100-200旦。
作为优选的技术方案，所述步骤(2)的包芯纱为18-60tex。
作为优选的技术方案，所述步骤(2)采用紧密纺细纱机作为加工包芯纱的设备。
作为优选的技术方案，所述步骤(3)中，海藻酸钠水溶液的浓度为0.5-5％的。
作为优选的技术方案，所述步骤(3)中浆纱的工艺参数为上浆温度80℃，上浆速度20-60m/min。
本发明还提供上述复合包芯纱在生物工程、组织工程、伤口修复、医用敷料中的应用。
作为优选的技术方案，将所述复合包芯纱编织成管状支架材料；或者采用机织或针织的方法将所述复合包芯纱加工成织物。
从市售的产品方面分析，壳聚糖、海藻纤维以粉末、短纤、丝束居多，聚乳酸(pla)以粉末、短纤、长丝居多。因此，为了获得强力高、多功能的纱线，以更好的发挥壳聚糖、海藻酸纤维、pla在的组织工程、生物工程中优良的性能，综合现有市场纤维品种，解决以上问题，本发明采用开清棉、梳棉、并条(2道)、粗纱、细纱、浆纱工艺流程。先将脱乙酰度较高的壳聚糖、海藻酸纤维加工成粗纱，再将粗纱与pla长丝在紧密纺细纱前罗拉处并和加捻成纱，纺制pla/壳聚糖、海藻酸纤维复合包芯纱。最后，用海藻酸钠水溶液对纺制的复合包芯纱上浆。pla、海藻纤维、壳聚糖纤维都具有很好的生物相容性、可降解性。混合后，可以发挥各自的原料优势，功能互补。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明加工制得的复合包芯纱、不添加交联剂将壳聚糖纤维与海藻酸纤维复合在一起，把壳聚糖纤维、海藻酸纤维、pla的优点充分发挥出来，具有良好的生物相容性。
2、包芯纱具有包芯长丝和外包短纤优良的性能。芯纱pla提高了混纺纱的强力，紧密纺减少了混纺纱的毛羽。
3、采用海藻酸钠水溶液上浆后，浆液渗透性能良好，粘度稳定，成膜均匀，毛羽少，纱线强力提高，无须退浆。
4、采用海藻酸钠水溶液上浆后，在酸性条件下壳聚糖的氨基质子化而使纱线带正电，在碱性条件下，海藻酸钠上的羰基电离，而使纱线带负电荷，包芯纱具有ph调节带电性的特性。
5、本方明制备的纱线强力高、毛羽少、生物相容性好，适于编织成管状支架材料或采用机织、针织的方法加工成织物，在生物工程、组织工程、伤口修复、医用敷料等方面存在潜在的应用价值。这也是本发明的特点所在。
6、由本发明制备的纱线在编织机编织的管状织物，断头率0，管径均匀，生物相容性好，毛羽少。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明以下实施例测试方法及其设备
本发明实施例选用以下纤维材料：
壳聚糖纤维的脱乙酰度>95％，长38mm，细度1.2-2.5dtex；
海藻酸钙纤维长38mm、细度1.2-2.5dtex；
pla长丝150旦；
yg061电子单纱强力仪(莱州市电子仪器有限公司)，用于测量纱线断裂强力及断裂伸长率，测量标准gb/t3916、iso2062《纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和伸长率的测定》
yg136条干均匀度测试分析仪(陕西长岭纺织机电科技有限公司)，用于测量纱线毛羽，测量标准fz/t01086-2000纺织品纱线毛羽测定方法投影计数法。
zeta电位粒径分析仪(zetasize3000hsa，英国malvern仪器公司)，用于测量纱线电位随ph变化曲线。将纱线剪成长度1mm长度的细小纤维，用纯净水配成重量百分比为0.05％的水溶液，用醋酸、氢氧化钠调节ph，水溶液超声搅拌10分钟，取上层清液进行测试。
全新一代极细线、缆编织机(博冠精机东莞有限公司)。
实施例1
(1)在开清棉工序中将壳聚糖纤维和海藻酸钙纤维以混纺比90:10进行混合，再经梳棉、并条、粗纱的工序加工成550tex的粗纱，粗纱捻系数110。
(2)以pla长丝为芯丝，以步骤(1)所得的粗纱作为外包纤维在紧密纺细纱机上加工成捻系数330，32tex的包芯纱。
(3)在浆纱机上进行浆纱。浆液为0.5％的海藻酸钠水溶液，80℃，搅拌3h。上浆温度80℃上浆，上浆速度20m/min，得复合包芯纱。
经检测，复合包芯纱的断裂强力10.1cn/tex，断裂伸长率6.20％。3mm以上毛羽指数，2.06根/米。
实施例2
(1)在开清棉工序中将壳聚糖纤维和海藻酸钙纤维以混纺比95:5进行混合，再经梳棉、并条、粗纱的工序加工成550tex的粗纱，粗纱捻系数110。
(2)以pla长丝为芯丝，以步骤(1)所得的粗纱作为外包纤维在紧密纺细纱机上加工成50tex包芯纱。
(3)在浆纱机上进行浆纱。浆液为2％的海藻酸钠水溶液，80℃，搅拌3h。上浆温度80℃上浆，上浆速度20m/min，得复合包芯纱。
经检测，复合包芯纱的强力14.6cn/tex，断裂伸长率7.44％。3mm以上毛羽指数1.37根/米。
(4)在16锭编织机上成直径2.5mm的管状织物，16锭每小时断头数0。
实施例3
(1)在开清棉工序中将壳聚糖纤维和海藻酸钙纤维以混纺比80:20进行混合，再经梳棉、并条、粗纱的工序加工成550tex的粗纱，粗纱捻系数110。
(2)以pla长丝为芯丝，以步骤(1)所得的粗纱作为外包纤维在紧密纺细纱机上加工成50tex包芯纱。
(3)在浆纱机上进行浆纱。浆液为3％的海藻酸钠水溶液，80℃，搅拌3h。上浆温度80℃上浆，上浆速度20m/min，得复合包芯纱。
经检测，复合包芯纱的强力15.6cn/tex，断裂伸长率7.98％。3mm以上毛羽指数，1.56根/米。
(4)在16锭编织机上编织上成直径2.5mm的管状织物，16锭每小时断头数0。
(5)zeta电位分析仪测得步骤(3)所得复合包芯纱电位值随ph变化，如表1所示，在酸性条件下带正电；在碱性条件下带负电荷，复合包芯纱具有ph调节带电性的特性。