專利名稱：一種海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人造纖維素纖維技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維 的制備方法。
背景技術(shù)：
海藻酸鈉(Sodium alginate, SAL)是一種從天然褐藻中提取的聚陰離子多糖(海 藻酸)的鈉鹽，由β-D甘露糖酸鹽和α-L古羅糖酸鹽(1-4)連結(jié)的線性共聚物組成的天 然高分子物(結(jié)構(gòu)式見式1)，因其獨(dú)特的理化性質(zhì)和良好的生物相容性，被廣泛應(yīng)用于藥 物制劑、組織工程、臨床治療、細(xì)胞培養(yǎng)、食品加工等領(lǐng)域。在藥物制劑領(lǐng)域，SAL常用作增 稠劑、助懸劑和崩解劑，也可用作微囊化材料和細(xì)胞的抗寒保護(hù)劑，還具有降血糖、抗氧化、 增強(qiáng)免疫活性等作用。研究表明，海藻酸鈉是一類高效生物吸附劑，能富集多種微量元素， 可廣泛用于醫(yī)療保健食品的研制、水質(zhì)凈化及污水處理等，稀有、貴重金屬及放射性物質(zhì)的 回收、痕量、超痕量元素分析等方面。在藻類的生物富集過程中，由于藻類細(xì)胞和細(xì)胞壁中 都含有多種多糖，而這些多糖可提供氨基、羧基、醛基、以及硫酸根等官能團(tuán)，因而與金屬離 子有較強(qiáng)的絡(luò)臺(tái)能力，可通過絡(luò)合與離子交換，進(jìn)行生物吸附微量元素。研究表明，作為金 屬離子交換劑、海藻多糖可與廢水中Μ2+，Co2+ Cr2+ Cd2+等離子發(fā)生作用，多糖中的褐藻酸 鹽和硫酸酯基多糖具有顯著的離子交換能力。式1海藻酸鹽結(jié)構(gòu)式
H HCOO"
斗。^3^—。J^rkfoi
H ^P——OZ J N-κ H
COO-H H近幾年，人們逐漸認(rèn)識(shí)到海藻多糖作為藥物和藥物中間體的潛在功能，即海藻多 糖表現(xiàn)出抗凝血活性、抗腫瘤活性和抗病毒活性等性能。同時(shí)，由于“濕治愈”理論的建立， 其應(yīng)用的范圍和數(shù)量也在大大增加。在傷口原位上產(chǎn)生濕治療環(huán)境和隨之而發(fā)生的高吸濕 性，是兩個(gè)突出的性能，這使海藻敷料成為一種優(yōu)秀的醫(yī)用敷料，其市場(chǎng)需求量迅速增長。 近年來，隨著生物醫(yī)用材料的發(fā)展和藥物新劑型的開發(fā)，SAL作為一種高效的生物粘附劑和 PH敏感性的凝膠材料，其應(yīng)用研究也日益增多。隨著人民生活水平的提高和社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科技的發(fā)展，人們追求舒適、保健、高檔、自 然與環(huán)保的要求越來越迫切，賦予日用紡織品衛(wèi)生與保健等特殊功能已逐漸成為世界性的 發(fā)展趨勢(shì)。把海藻酸鈉應(yīng)用到紡織領(lǐng)域，會(huì)使紡織品具有衛(wèi)生和保健的特殊功能，雖然很早 就有了關(guān)于海藻酸粘膠絲的報(bào)道，但市場(chǎng)上未見產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，這是由于海藻酸鈉本身的物 理化學(xué)性質(zhì)以及粘膠纖維的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)決定的，主要原因如下(1)海藻酸鈉的穩(wěn)定性在PH為6 11之間較好，如果PH值小于6那么海藻酸根 就會(huì)同H+離子結(jié)合，生成不溶于水的海藻酸，如果PH值大于11，海藻酸鈉膠體就會(huì)產(chǎn)生凝 膠現(xiàn)象，當(dāng)把海藻酸鈉膠體從后溶解加入到粘膠中后，海藻酸鈉會(huì)發(fā)生凝膠現(xiàn)象，這對(duì)以后粘膠的過濾造成了太大的壓力，甚至出現(xiàn)一批一拆濾機(jī)的情況。(2)從過濾情況來看，大量的海藻酸鈉被濾布過濾掉，嚴(yán)重影響了成品纖維中海藻 酸的含量。(3)如果采用紡前注射來生產(chǎn)，當(dāng)海藻酸鈉膠體與粘膠相遇時(shí)，由于PH值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高 于14，凝膠現(xiàn)象瞬間發(fā)生，不但達(dá)不到理想的混合效果，而且導(dǎo)致可紡性變差，甚至不能繼 續(xù)紡絲，對(duì)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)造成很大的困難。鑒于以上原因，按以上工藝生產(chǎn)海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維，不僅生產(chǎn)工藝不穩(wěn) 定，而且成品海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維中海藻酸鹽的含量以及纖維的物理機(jī)械指標(biāo)、功 能性指標(biāo)均會(huì)受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種生產(chǎn)工藝穩(wěn) 定，產(chǎn)品中海藻酸鹽含量高的海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維的制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維的制備方法，包括以下步驟(1)將纖維素漿粕經(jīng)NaOH溶液浸漬堿化，并經(jīng)壓榨、粉碎和老成得到含α _纖維素 23 38wt%、Na0H 13 19. 5wt% 的堿纖維素。(2)將海藻酸鈉按堿纖維素的1 5襯％加入堿纖維素中，并混合攪拌30 60分 鐘，混合均勻。(3)在上述堿纖維素與海藻酸鈉的混合物中，加入相對(duì)α-纖維素和海藻酸鈉總 重量的33 45wt %的CS2,進(jìn)行黃化反應(yīng)1. 3-3小時(shí)，生成纖維素黃原酸酯和海藻酸黃原酸 酯，然后加入去離子水溶解，制備成含纖維素黃原酸酯和海藻酸黃原酸酯總重量的6. 0 9. Owt NaOH4. 0 8. 8wt%的纖維素/海藻酸黃原酸酯粘膠。(4)將上述纖維素/海藻酸黃原酸酯粘膠經(jīng)過濾、脫泡、熟成后得到落球粘度為 50 120s，用15% NH4Cl測(cè)定熟成度為6 45ml，酯化度為35 55的粘膠紡絲原液。(5)將所述粘膠紡絲原液經(jīng)濕紡成型，在硫酸55 105g/l、硫酸鋅15 90g/l、硫 酸鈉120 290g/l、酸浴溫度25 45°C的紡絲凝固浴內(nèi)，凝固再生為含有纖維素和海藻酸 鹽的復(fù)合纖維。(6)將所述復(fù)合纖維在硫酸10 30g/l、硫酸鋅1 6g/l、溫度95 100°C的塑
化浴中經(jīng)塑化、牽伸得到成品海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維。作為一種改進(jìn)，在步驟(3)中，黃化反應(yīng)結(jié)束加入去離子水溶解后，再加入相對(duì) α -纖維素和海藻酸鈉1. 0 2. Owt %的CS2,進(jìn)行二次黃化反應(yīng)，制備成纖維素/海藻酸黃 原酸酯粘膠。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，在步驟(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，硫酸鋅5 40g/l，溫度55 95°C ；所述第二塑化浴中 硫酸10 30g/l，硫酸鋅濃度1 15g/l，溫度95 100°C。步驟(6)中，所述牽伸包括噴頭牽伸、盤間牽伸和塑化牽伸，總牽伸比為60 400%。步驟(1)中，將纖維素漿粕經(jīng)220 270g/l的NaOH溶液浸漬堿化，堿化時(shí)間0. 4 4小時(shí)，浸漬堿液中半纖維素含量不超過3 5wt%，并經(jīng)壓榨粉碎，在20 45°C下 老成0. 3 7小時(shí)得到含α -纖維素23 38wt%、Na0H 13 19. 5wt%的堿纖維素。所述纖維素漿粕為木漿、棉漿、竹漿、桑皮漿、稻草漿、葦漿、蔗渣漿或麻漿粕中的 一種，所述纖維素漿粕的纖維素含量> 90wt%，聚合度> 200。所述的海藻酸鈉是從海洋藻 類中提取的，粘度為低粘度、中粘度或高粘度的任一種。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明根據(jù)海藻酸鹽和纖維素、甲殼素具有類似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，將海藻酸鈉首先同 堿纖維素混合黃化生成海藻酸黃原酸酯，以提高纖維素黃原酸酯和海藻酸黃原酸酯的相容 性，避免海藻酸鈉直接同粘膠共混時(shí)，由于粘膠呈強(qiáng)堿性而發(fā)生凝膠現(xiàn)象，造成過濾困難以 及海藻酸鈉流失的現(xiàn)象，不僅保證了海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維生產(chǎn)過程的工藝穩(wěn)定，而 且保證了成品纖維中海藻酸鹽的含量。
權(quán)利要求
一種海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將纖維素漿粕經(jīng)NaOH溶液浸漬堿化，得到含α 纖維素23～38wt％、NaOH 13～19.5wt％的堿纖維素；(2)將海藻酸鈉按堿纖維素的1～5wt％加入堿纖維素中，并混合攪拌30～60分鐘；(3)在上述堿纖維素與海藻酸鈉的混合物中，加入相對(duì)α 纖維素和海藻酸鈉33～45wt％的CS2，進(jìn)行黃化反應(yīng)1.3 3小時(shí)，然后加入去離子水溶解，制備成含纖維素黃原酸酯和海藻酸黃原酸酯6.0～9.0wt％、NaOH4.0～8.8wt％的纖維素/海藻酸黃原酸酯粘膠；(4)將上述纖維素/海藻酸黃原酸酯粘膠經(jīng)過濾、脫泡、熟成后得到落球粘度為50～120s，用15％NH4Cl測(cè)定熟成度為6～45ml，酯化度為35～55的粘膠紡絲原液；(5)將所述粘膠紡絲原液經(jīng)濕紡成型，在硫酸55～105g/l、硫酸鋅15～90g/l、硫酸鈉120～290g/l、酸浴溫度25～45℃的紡絲凝固浴內(nèi)，凝固再生為含有纖維素和海藻酸鹽的復(fù)合纖維；(6)將所述復(fù)合纖維在硫酸10～30g/l、硫酸鋅1～6g/l、溫度95～100℃的塑化浴中經(jīng)塑化、牽伸得到成品海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于步驟(3) 中，黃化反應(yīng)結(jié)束加入去離子水溶解后，再加入相對(duì)α “纖維素和海藻酸鈉1. 0 2. Owt % 的CS2,進(jìn)行二次黃化反應(yīng)，制備成纖維素/海藻酸黃原酸酯粘膠。
3.如權(quán)利要求1所述的海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于步驟(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，硫酸鋅5 40g/l，溫度55 95°C ；所述第二塑化浴中硫酸10 30g/l，硫酸鋅濃 度 l_15g/l，溫度 95 IOO0C0
4.如權(quán)利要求1所述的海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于步驟(6)中，所述牽伸包括噴頭牽伸、盤間牽伸和塑化牽伸，總牽伸比為60 400%。
5.如權(quán)利要求1所述的海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于步驟⑴中，將纖維素漿粕經(jīng)220 270g/l的NaOH溶液浸漬堿化，堿化時(shí)間0. 4 4小 時(shí)，浸漬堿液中半纖維素含量不超過3 5wt%，并經(jīng)壓榨粉碎，在20 45°C下老成0. 3 7小時(shí)得到含α -纖維素23 38wt%、Na0H 13 19. 5wt%的堿纖維素。
6.如權(quán)利要求1至5所述的任一種海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維的制備方法，其特征在 于所述纖維素漿粕為木漿、棉漿、竹漿、桑皮漿、稻草漿、葦漿、蔗渣漿或麻漿粕中的一種， 所述纖維素漿粕的纖維素含量> 90wt%，聚合度> 200。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維的制備方法，包括以下步驟(1)將纖維素漿粕經(jīng)NaOH溶液浸漬堿化得到堿纖維素。(2)將海藻酸鈉按堿纖維素的1～5wt％加入堿纖維素中，混合均勻。(3)在上述混合物中加入CS2進(jìn)行黃化反應(yīng)，加入去離子水溶解，制備成纖維素/海藻酸黃原酸酯粘膠。(4)將纖維素/海藻酸黃原酸酯粘膠經(jīng)過濾、脫泡、熟成后得到粘膠紡絲原液。(5)將粘膠紡絲原液經(jīng)濕紡成型，凝固再生為含有纖維素和海藻酸鹽的復(fù)合纖維。(6)將復(fù)合纖維在塑化浴中經(jīng)塑化、牽伸得到成品海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維。本發(fā)明制備的海藻酸鹽/纖維素復(fù)合纖維適用于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，也可用作貼身內(nèi)衣。
文檔編號(hào)D01F8/18GK101967698SQ201010501609
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月2日
發(fā)明者于萬永, 劉建華, 姜明亮, 張志鴻, 曹其貴, 王東, 秦翠梅, 逄奉建 申請(qǐng)人:山東海龍股份有限公司