专利名称：一种海藻酸盐/纤维素复合纤维的制备方法
技术领域：
本发明涉及人造纤维素纤维技术领域，尤其涉及一种海藻酸盐/纤维素复合纤维 的制备方法。
背景技术：
海藻酸钠(Sodium alginate, SAL)是一种从天然褐藻中提取的聚阴离子多糖(海 藻酸)的钠盐，由β-D甘露糖酸盐和α-L古罗糖酸盐(1-4)连结的线性共聚物组成的天 然高分子物(结构式见式1)，因其独特的理化性质和良好的生物相容性，被广泛应用于药 物制剂、组织工程、临床治疗、细胞培养、食品加工等领域。在药物制剂领域，SAL常用作增 稠剂、助悬剂和崩解剂，也可用作微囊化材料和细胞的抗寒保护剂，还具有降血糖、抗氧化、 增强免疫活性等作用。研究表明，海藻酸钠是一类高效生物吸附剂，能富集多种微量元素， 可广泛用于医疗保健食品的研制、水质净化及污水处理等，稀有、贵重金属及放射性物质的 回收、痕量、超痕量元素分析等方面。在藻类的生物富集过程中，由于藻类细胞和细胞壁中 都含有多种多糖，而这些多糖可提供氨基、羧基、醛基、以及硫酸根等官能团，因而与金属离 子有较强的络台能力，可通过络合与离子交换，进行生物吸附微量元素。研究表明，作为金 属离子交换剂、海藻多糖可与废水中Μ2+，Co2+ Cr2+ Cd2+等离子发生作用，多糖中的褐藻酸 盐和硫酸酯基多糖具有显著的离子交换能力。式1海藻酸盐结构式
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COO-H H近几年，人们逐渐认识到海藻多糖作为药物和药物中间体的潜在功能，即海藻多 糖表现出抗凝血活性、抗肿瘤活性和抗病毒活性等性能。同时，由于“湿治愈”理论的建立， 其应用的范围和数量也在大大增加。在伤口原位上产生湿治疗环境和随之而发生的高吸湿 性，是两个突出的性能，这使海藻敷料成为一种优秀的医用敷料，其市场需求量迅速增长。 近年来，随着生物医用材料的发展和药物新剂型的开发，SAL作为一种高效的生物粘附剂和 PH敏感性的凝胶材料，其应用研究也日益增多。随着人民生活水平的提高和社会经济、科技的发展，人们追求舒适、保健、高档、自 然与环保的要求越来越迫切，赋予日用纺织品卫生与保健等特殊功能已逐渐成为世界性的 发展趋势。把海藻酸钠应用到纺织领域，会使纺织品具有卫生和保健的特殊功能，虽然很早 就有了关于海藻酸粘胶丝的报道，但市场上未见产业化生产，这是由于海藻酸钠本身的物 理化学性质以及粘胶纤维的生产工艺特点决定的，主要原因如下(1)海藻酸钠的稳定性在PH为6 11之间较好，如果PH值小于6那么海藻酸根 就会同H+离子结合，生成不溶于水的海藻酸，如果PH值大于11，海藻酸钠胶体就会产生凝 胶现象，当把海藻酸钠胶体从后溶解加入到粘胶中后，海藻酸钠会发生凝胶现象，这对以后粘胶的过滤造成了太大的压力，甚至出现一批一拆滤机的情况。(2)从过滤情况来看，大量的海藻酸钠被滤布过滤掉，严重影响了成品纤维中海藻 酸的含量。(3)如果采用纺前注射来生产，当海藻酸钠胶体与粘胶相遇时，由于PH值远远高 于14，凝胶现象瞬间发生，不但达不到理想的混合效果，而且导致可纺性变差，甚至不能继 续纺丝，对产业化生产造成很大的困难。鉴于以上原因，按以上工艺生产海藻酸盐/纤维素复合纤维，不仅生产工艺不稳 定，而且成品海藻酸盐/纤维素复合纤维中海藻酸盐的含量以及纤维的物理机械指标、功 能性指标均会受到影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种生产工艺稳 定，产品中海藻酸盐含量高的海藻酸盐/纤维素复合纤维的制备方法。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是一种海藻酸盐/纤维素复合纤维的制备方法，包括以下步骤(1)将纤维素浆粕经NaOH溶液浸渍碱化，并经压榨、粉碎和老成得到含α _纤维素 23 38wt%、Na0H 13 19. 5wt% 的碱纤维素。(2)将海藻酸钠按碱纤维素的1 5衬％加入碱纤维素中，并混合搅拌30 60分 钟，混合均勻。(3)在上述碱纤维素与海藻酸钠的混合物中，加入相对α-纤维素和海藻酸钠总 重量的33 45wt %的CS2,进行黄化反应1. 3-3小时，生成纤维素黄原酸酯和海藻酸黄原酸 酯，然后加入去离子水溶解，制备成含纤维素黄原酸酯和海藻酸黄原酸酯总重量的6. 0 9. Owt NaOH4. 0 8. 8wt%的纤维素/海藻酸黄原酸酯粘胶。(4)将上述纤维素/海藻酸黄原酸酯粘胶经过滤、脱泡、熟成后得到落球粘度为 50 120s，用15% NH4Cl测定熟成度为6 45ml，酯化度为35 55的粘胶纺丝原液。(5)将所述粘胶纺丝原液经湿纺成型，在硫酸55 105g/l、硫酸锌15 90g/l、硫 酸钠120 290g/l、酸浴温度25 45°C的纺丝凝固浴内，凝固再生为含有纤维素和海藻酸 盐的复合纤维。(6)将所述复合纤维在硫酸10 30g/l、硫酸锌1 6g/l、温度95 100°C的塑
化浴中经塑化、牵伸得到成品海藻酸盐/纤维素复合纤维。作为一种改进，在步骤(3)中，黄化反应结束加入去离子水溶解后，再加入相对 α -纤维素和海藻酸钠1. 0 2. Owt %的CS2,进行二次黄化反应，制备成纤维素/海藻酸黄 原酸酯粘胶。作为进一步的改进，在步骤(6)中，所述塑化浴包括第一塑化浴和第二塑化浴，所 述第一塑化浴中硫酸20 55g/l，硫酸锌5 40g/l，温度55 95°C ；所述第二塑化浴中 硫酸10 30g/l，硫酸锌浓度1 15g/l，温度95 100°C。步骤(6)中，所述牵伸包括喷头牵伸、盘间牵伸和塑化牵伸，总牵伸比为60 400%。步骤(1)中，将纤维素浆粕经220 270g/l的NaOH溶液浸渍碱化，碱化时间0. 4 4小时，浸渍碱液中半纤维素含量不超过3 5wt%，并经压榨粉碎，在20 45°C下 老成0. 3 7小时得到含α -纤维素23 38wt%、Na0H 13 19. 5wt%的碱纤维素。所述纤维素浆粕为木浆、棉浆、竹浆、桑皮浆、稻草浆、苇浆、蔗渣浆或麻浆粕中的 一种，所述纤维素浆粕的纤维素含量> 90wt%，聚合度> 200。所述的海藻酸钠是从海洋藻 类中提取的，粘度为低粘度、中粘度或高粘度的任一种。由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是本发明根据海藻酸盐和纤维素、甲壳素具有类似的化学结构，将海藻酸钠首先同 碱纤维素混合黄化生成海藻酸黄原酸酯，以提高纤维素黄原酸酯和海藻酸黄原酸酯的相容 性，避免海藻酸钠直接同粘胶共混时，由于粘胶呈强碱性而发生凝胶现象，造成过滤困难以 及海藻酸钠流失的现象，不仅保证了海藻酸盐/纤维素复合纤维生产过程的工艺稳定，而 且保证了成品纤维中海藻酸盐的含量。
权利要求
一种海藻酸盐/纤维素复合纤维的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)将纤维素浆粕经NaOH溶液浸渍碱化，得到含α 纤维素23～38wt％、NaOH 13～19.5wt％的碱纤维素；(2)将海藻酸钠按碱纤维素的1～5wt％加入碱纤维素中，并混合搅拌30～60分钟；(3)在上述碱纤维素与海藻酸钠的混合物中，加入相对α 纤维素和海藻酸钠33～45wt％的CS2，进行黄化反应1.3 3小时，然后加入去离子水溶解，制备成含纤维素黄原酸酯和海藻酸黄原酸酯6.0～9.0wt％、NaOH4.0～8.8wt％的纤维素/海藻酸黄原酸酯粘胶；(4)将上述纤维素/海藻酸黄原酸酯粘胶经过滤、脱泡、熟成后得到落球粘度为50～120s，用15％NH4Cl测定熟成度为6～45ml，酯化度为35～55的粘胶纺丝原液；(5)将所述粘胶纺丝原液经湿纺成型，在硫酸55～105g/l、硫酸锌15～90g/l、硫酸钠120～290g/l、酸浴温度25～45℃的纺丝凝固浴内，凝固再生为含有纤维素和海藻酸盐的复合纤维；(6)将所述复合纤维在硫酸10～30g/l、硫酸锌1～6g/l、温度95～100℃的塑化浴中经塑化、牵伸得到成品海藻酸盐/纤维素复合纤维。
2.如权利要求1所述的海藻酸盐/纤维素复合纤维的制备方法，其特征在于步骤(3) 中，黄化反应结束加入去离子水溶解后，再加入相对α “纤维素和海藻酸钠1. 0 2. Owt % 的CS2,进行二次黄化反应，制备成纤维素/海藻酸黄原酸酯粘胶。
3.如权利要求1所述的海藻酸盐/纤维素复合纤维的制备方法，其特征在于步骤(6)中，所述塑化浴包括第一塑化浴和第二塑化浴，所述第一塑化浴中硫酸20 55g/l，硫酸锌5 40g/l，温度55 95°C ；所述第二塑化浴中硫酸10 30g/l，硫酸锌浓 度 l_15g/l，温度 95 IOO0C0
4.如权利要求1所述的海藻酸盐/纤维素复合纤维的制备方法，其特征在于步骤(6)中，所述牵伸包括喷头牵伸、盘间牵伸和塑化牵伸，总牵伸比为60 400%。
5.如权利要求1所述的海藻酸盐/纤维素复合纤维的制备方法，其特征在于步骤⑴中，将纤维素浆粕经220 270g/l的NaOH溶液浸渍碱化，碱化时间0. 4 4小 时，浸渍碱液中半纤维素含量不超过3 5wt%，并经压榨粉碎，在20 45°C下老成0. 3 7小时得到含α -纤维素23 38wt%、Na0H 13 19. 5wt%的碱纤维素。
6.如权利要求1至5所述的任一种海藻酸盐/纤维素复合纤维的制备方法，其特征在 于所述纤维素浆粕为木浆、棉浆、竹浆、桑皮浆、稻草浆、苇浆、蔗渣浆或麻浆粕中的一种， 所述纤维素浆粕的纤维素含量> 90wt%，聚合度> 200。
全文摘要
本发明公开了一种海藻酸盐/纤维素复合纤维的制备方法，包括以下步骤(1)将纤维素浆粕经NaOH溶液浸渍碱化得到碱纤维素。(2)将海藻酸钠按碱纤维素的1～5wt％加入碱纤维素中，混合均匀。(3)在上述混合物中加入CS2进行黄化反应，加入去离子水溶解，制备成纤维素/海藻酸黄原酸酯粘胶。(4)将纤维素/海藻酸黄原酸酯粘胶经过滤、脱泡、熟成后得到粘胶纺丝原液。(5)将粘胶纺丝原液经湿纺成型，凝固再生为含有纤维素和海藻酸盐的复合纤维。(6)将复合纤维在塑化浴中经塑化、牵伸得到成品海藻酸盐/纤维素复合纤维。本发明制备的海藻酸盐/纤维素复合纤维适用于医疗卫生领域，也可用作贴身内衣。
文档编号D01F8/18GK101967698SQ201010501609
公开日2011年2月9日 申请日期2010年10月2日 优先权日2010年10月2日
发明者于万永, 刘建华, 姜明亮, 张志鸿, 曹其贵, 王东, 秦翠梅, 逄奉建 申请人:山东海龙股份有限公司