专利名称：一种卡拉胶纤维及其复合纤维的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种新型海藻纤维的制备方法，尤其是涉及一种采用K -和^ -
卡拉胶作为纺丝原料，并添加聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠，通过湿法纺丝及拉伸热定型技术制备卡拉胶纤维及其复合纤维的方法，属于高分子材料领域。
背景技术：
纤维材料是人类生活的必需品，也是工业、交通运输及公共场所的必须材料。生产纤维的基本途径一方面是来源于土地(棉、麻、毛、丝等天然纤维)，另一方面是来源于石油(合成纤维)。天然纤维由于受到土地资源的制约，不可能无限制地扩大种植面积和饲养数量，而化学纤维虽然产量大，使用方便，但穿着远不如天然纤维舒适，而且化学纤维工业原料受到石化资源的制约。为此，人类不得不研究寻找新的纤维材料。
海藻纤维是利用海藻多糖制备的一种天然纤维材料，属再生资源，具有生物相容性好、生物可降解等特性，是一种良好的环境友好材料，其制品具有良好的保健和医用功能。
目前，国内学者在海藻纤维的制备与应用方面做了大量的研究工作，夏延
致等通过凝胶纺丝工艺制备了一种强度较高的海藻纤维(CN1986921),通过调
节海藻酸钠中的G链段与M链段的比例，制备了一种阻燃海藻纤维新材料，具
有阻燃、断裂强度高和生物可降解等特点，可用于通过纯纺或混纺的方法制造
阻燃纺织品(CN101037814);潘跃进等发明了一种用甲壳素纤维、海藻纤维和
天丝纤维制成的混纺纱线(CN1995512)，产品具有抑菌、消炎、防臭、止痒、
护肤及柔软滑爽、吸湿透湿、舒适健康的保健作用，制成的混纺纱线及制品为
环保型及可降解性材料；张瑞文等将粘胶活性海藻与海藻酸钠共混，制得粘胶
活性海藻纤维(CN1544727)，具有抗菌、止痒、美容、抗衰老的保健作用。从以上研究结果可以看出，目前大多数的研究集中于由褐藻提取的海藻酸
盐纤维的制备与应用研究，而对红藻多糖-卡拉胶纤维的制备研究则很少涉及。卡拉胶是从红藻的角叉菜属(Chondrus)、麒麟菜属(Eucheuma)、杉藻属(Gigartma)及沙菜属(Hypnea)等品种海藻中提取的海藻多糖的统称，是世界三大海藻胶工业产品(琼胶、卡拉胶、褐藻胶)之一。卡拉胶是半乳聚糖的硫酸酯,不同的来源有不同的精细结构，其化学结构是由硫酸基化或非硫酸基化的半乳糖和3， 6-脱水半乳糖通过a-l， 3-糖苷键和P-l， 4糖苷键交替连接而成线形多糖化合物。大多数糖单位有一或两个硫酸酯基，多糖链中总硫酸酯基含量为15% 40%，而且硫酸酯基数目与位置同卡拉胶的胶凝性密切相关。根据其半乳糖残基上硫酸酯基团的不同可分为K-型、t-型、入-型、/3-型、『型等13种，其中主要的是k-型、「型、X-型。K -和t -卡拉胶通过双螺旋交联形成热可逸凝胶多糖在溶液中呈无规线团结构，当多糖溶液冷却时，足够数量的交联区形成了连续的三维网状凝胶结构。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用红藻多糖-卡拉胶溶
液纺丝制成纤维的方法。为解决卡拉胶溶液自身的凝胶行为以及脱水过程的困
难，较难形成高强度纤维的问题，本发明通过研究分析不同类型卡拉胶的结构
与溶液性质，结合其分子结构上硫酸基的离子交换性质，选择合适的溶解及纺
丝工艺条件，选择合适的凝固浴，获得一种新型红藻胶-卡拉胶纤维及其复合纤
维的制备方法，为拓展海藻纤维的类别开辟了新的途径。
本发明以K -或t -卡拉胶、PVA、海藻酸钠为原料，将高温卡拉胶(或卡拉
胶/聚乙烯醇或卡拉胶/海藻酸钠)浓溶液经过喷丝板挤出后送入低温含二价阳离
子((Ba2+、 Ca2+)的盐溶液(凝固浴)屮，同时对双螺旋结构的卡拉胶及其混
合组分实施牵拉，使卡拉胶双螺旋体延纤维轴向排列，卡拉胶溶液即形成不溶
于水的凝胶纤维。
为改善所得纤维的力学强度和应用领域，在纤维的制备过程中加入PVA或海藻酸钠制成卡拉胶复合纤维。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是 一种新型海藻纤维-卡拉胶纤维及其复合纤维的具体制备方法包括溶解、搅拌、脱泡、牵伸、洗涤、烘干等过程，具体制备歩骤如下
第一歩，卡拉胶(或卡拉胶/聚乙烯醇或卡拉胶/海藻酸钠)纺丝液的制备将卡拉胶(或卡拉胶/聚乙烯醇或卡拉胶/海藻酸钠)加入适量蒸馏水中，在80-90
C的水浴中加热2小时，得到质量百分比含量为3-10%的卡拉胶(或卡拉胶/聚
乙烯醇或，拉胶/海藻酸钠)溶液，然后过滤，脱泡并静置，制得纺丝液。
第二歩，卡拉胶纤维及其复合纤维的纺丝工艺将以上过滤脱泡后的纺丝
液通过湿法纺丝机以10-80m/min喷丝速度喷丝进入凝固浴中凝同牵伸，凝同浴为质量百分比为5-20%的氯化钡或氯化钙溶液，凝固浴温度为20-4(TC，纤维的牵伸比例为10-50%，纤维经过洗涤、烘干得到新型海藻纤维-卡拉胶纤维及其复合纤维材料。
本发明所述的卡拉胶/聚乙烯醇纺丝溶液的制备方法，其中卡拉胶/聚乙烯醇溶液的质量百分比是以卡拉胶和聚乙烯醇的总质量计，卡拉胶与聚乙烯醇以任意比混合。
本发明所述的卡拉胶/海藻酸钠纺丝溶液的制备方法，其屮卡拉胶/海藻酸钠溶液的质量百分比是以卡拉胶和海藻酸钠的总质量计，卡拉胶与海藻酸钠以任意比混合。
用卡拉胶纺丝制成纤维，不仅原料丰富，又可为卡拉胶的深加工及利用开辟了新的方向，拓宽了海藻纤维的种类，符合环保、健康、绿色、可持续发展的战略，不仅具有相当的经济效益，而且还有一定的社会效益。该海藻纤维具有蚕丝般的轻柔与光泽，棉花纤维的透气舒适，羊毛般的保暖挺扩。而且，产品具有生物相容性好、易降解等优点，加工容易、成本低、无三废污染，属于环保可再生的绿色纺织材料。
具体实施例方式
下面通过具体实施例对本发明方法做进一步的说明。
实施例1:将60克i -卡拉胶加入1140克水中，在80°C的水浴中充分搅拌溶解2小时， 得到含量5% (质量百分比)的卡拉胶溶液，用150-250目过滤布过滤、脱泡并 静置8小时制成纺丝液，将以上过滤脱泡后的纺丝液通过湿法纺丝机以25m/min 喷丝速度喷丝进入凝固浴中凝固牵伸，凝固浴为15% (质量百分比)氯化钡溶 液，凝固浴温度为室温，纤维的牵伸比例为10%，纤维经过洗涤、烘干得到本 发明的新型海藻纤维-卡拉胶纤维材料。
实施例2:
将35克k -卡拉胶和35克PVA加于630克水中，在90°C的水浴中充分搅 拌溶解2小时，得到含量10% (质量百分比)的卡拉胶/PVA溶液，用150-250 目过滤布过滤、脱泡并静置6小时制成纺丝液，将以上过滤脱泡后的纺丝液通 过湿法纺丝机以15m/min喷丝速度喷丝进入凝固浴中凝固牵伸，凝固浴为5% 氯化钡溶液，凝固浴温度为3(TC，纤维的牵伸比例为30%，纤维经过洗涤、烘 干得到本发明的新型海藻纤维-卡拉胶复合纤维材料。
实施例3:
将30克i -卡拉胶和30克海藻酸钠加入690克水中，在9(TC的水浴中充分 搅拌溶解2小时，得到含量8%(质量百分比)的卡拉胶/海藻酸钠溶液，用150-250 目过滤布过滤、脱泡并静置6小时制成纺丝液，将以上过滤脱泡后的纺丝液通 过湿法纺丝机以10m/min喷丝速度喷丝进入凝固浴中凝固牵伸，凝固浴为10% 氯化钙溶液，凝固浴温度为4(TC，纤维的牵伸比例为50%，纤维经过洗涤、烘 干得到本发明的新型海藻纤维-卡拉胶复合纤维材料。
权利要求
1、一种卡拉胶纤维的制备方法，其特征在于按照如下步骤操作第一步，将K-或ι-卡拉胶溶于蒸馏水中，在80-90℃的水浴中加热2小时，得到质量百分比含量为3-10％的卡拉胶溶液，然后过滤、脱泡并静置，制得纺丝液；第二步，将纺丝液通过湿法纺丝机以10-80m/min喷丝速度喷丝进入凝固浴中凝固牵伸，凝固浴为质量百分比为5-20％的氯化钡或氯化钙溶液，凝固浴温度为20-40℃，纤维的牵伸比例为10-50％，纤维经过洗涤、烘干得到新型海藻纤维-卡拉胶纤维材料。
2、 一种卡拉胶复合纤维的制备方法，其特征在于按照如下步骤操作第一步，将卡拉胶/聚乙烯醇或卡拉胶/海藻酸钠溶于蒸馏水中，在80-90。C的水浴中加热2小时，得到质量百分比含量为3-10%的卡拉胶/聚乙烯醇或卡拉胶/海藻酸钠溶液，然后过滤、脱泡并静置，制得纺丝液；第二步，将纺丝液通过湿法紡丝机以10-80m/min喷丝速度喷丝进入凝固浴中凝固牵伸，凝固浴为质量百分比为5-20%的氯化钡或氯化钙溶液，凝固浴温度为20-40°C，纤维的牵伸比例为10-50%，纤维经过洗涤、烘干得到新型海藻纤维-卡拉胶复合纤维材料。
3、 根据权利要求2所述的一种卡拉胶复合纤维的制备方法，其特征在于卡拉胶/聚乙烯醇溶液的质量百分比是以卡拉胶和聚乙烯醇的总质量计，卡拉胶与聚乙烯醇以任意比混合。
4、 根据权利要求2所述的一种卡拉胶复合纤维的制备方法，其特征在于卡拉胶/海藻酸钠溶液的质量百分比是以卡拉胶和海藻酸钠的总质量计，卡拉胶与海藻酸钠以任意比混合。
全文摘要
本发明涉及一种卡拉胶纤维及其复合纤维的制备方法。将卡拉胶或卡拉胶/聚乙烯醇或卡拉胶/海藻酸钠溶于水中，水浴加热并搅拌，得到质量百分比含量为3-10％的卡拉胶或卡拉胶/聚乙烯醇或卡拉胶/海藻酸钠溶液，过滤、脱泡制得纺丝液；然后将纺丝液通过湿法纺丝机喷丝进入氯化钡或氯化钙凝固浴中凝固牵伸，纤维经过洗涤、烘干得到新型海藻纤维-卡拉胶纤维及其复合纤维。本发明方法原料丰富，加工容易、成本低、无三废污染，开辟了卡拉胶深加工及利用的新方向，拓宽了海藻纤维的种类。制得的纤维具有生物相容性好、易降解等优点，是环保可再生的绿色纺织材料，具有较高的经济效益和社会效益。
文档编号D01D1/10GK101509152SQ20091012907
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者夏延致, 孔庆山, 全 纪, 薛志欣 申请人:青岛大学