海藻角蛋白复合纤维的制备与表征

综述与专论　合成纤维工业，２０１１，３４（５）：４１—４４ＣＨＩＮＡ　ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ　ＦＩＢＥＲ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　

海藻纤维制备技术研究进展　

郭静，陈前赫　

（大连工业大学化工与材料学院，辽宁大连１１６０３４）　

摘　要：简述了海藻纤维的结构与性能特点；详述了海藻纤维及其改性纤维的制备技术研究进展，并对海　藻纤维的发展进行了展望。海藻纤维具有吸湿性、透氧性、生物相容性等优良性能。今后的研究方向是优化　纺丝工艺，提高海藻纤维的力学性能；通过改性赋予海藻纤维的其他功能性；优化藻类养殖环境，实现原料供　给专业化。　关键词：海藻纤维纺丝共混改性技术进展　中图分类号：ＴＱ３４２．８　文献识别码：Ａ　文章编号：１００１。００４１（２０１１）０５—００４１－０４　

２１世纪是以“绿色、环保、节能”为主题的世　纪，对于世界纺织品行业来说，“绿色生产”、“绿　

色消费”必将成为潮流。世界各国都在努力开发　

可生物降解，集自然与美观、舒适与健康于一体的　

绿色环保新型纤维，海藻纤维就是新型绿色环保　

纤维的代表之一。我国是海藻养殖大国，研究开　

发海藻纤维是海藻精深加工的方向之一，有助于　

改进当前海藻工业的加工问题，提升和带动海藻　

工业及产品结构的革新和优化。　

１海藻纤维的结构及性能　

含有海藻成分的纤维统称为海藻纤维（也称　

藻蛋白酸纤维或碱溶纤维），其原料来自天然海　

藻中所提取的海藻多糖，多糖主要由多聚甘露糖　

醛酸（Ｍ）和多聚古罗糖醛酸（Ｇ）两种组分构成，　

这两个组分按不规则的排列顺序分布于分子链　

中，两者中间以交替ＭＧ或多聚交替相连接，形成　

元规嵌段共聚物。　

海藻纤维的这种独特结构，决定其具有高吸　

湿性、易除去性、高透氧性、凝胶阻塞性、生物降解　

性、相容性、防辐射和阻燃等特性。海藻纤维是一　

种自阻燃、可生物降解的环保性纤维。　

２海藻纤维的成形技术　

２．１海藻纤维原料的制取　

海藻纤维原料通常为可溶性的海藻酸钠。海　

藻酸钠制取的方法是：先用稀酸处理浸泡后的海　

醋酸纳米纤维膜的制备及性能表征／陈艳等　・　９７　・　醋酸纳米纤维膜的制备及性能表征　陈艳，费燕娜，王银利，王鸿博，高卫东　（江南大学生态纺织科学与技术教育部重点实验室，无锡２１４１２２）　摘要　为了研究醋酸纳米纤维膜的形貌及截滤性能，采用静电纺丝技术制备出纺丝液质量分数分别为　１１　、１３　和１５％的纳米纤维膜。利用原子力显微镜（ＡＦＭ）、扫描电镜（ＳＥＭ）及相关分析软件分析了不同质量　分数纳米纤维膜的直径分布及形态。在实验范围内，醋酸纳米纤维的平均直径为２００　９００ｎｍ，均匀性较好，具　有较好的可纺性。同时研究了纺丝液不同质量分数的纳米纤维膜的吸水和滤茵性能，测试结果表明，纳米纤维　膜具有优良的滤菌性能，且随着纺丝液质量分数的提高，吸水和滤菌性能均有不同程度的下降，这与纳米纤维直　径的变化是一致的。　关键词　醋酸纳米纤维膜静电纺丝形貌分析滤菌性能　中图分类号：ＴＳ　文献标识码：Ａ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ　Ａｃｅｔａｔｅ　Ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ　Ｍｅｍｂｒａｎｅ　ＣＨＥＮ　Ｙａｎ，ＦＥＩ　Ｙａｎｎａ，ＷＡＮＧ　Ｙｉｎｌｉ，ＷＡＮＧ　Ｈｏｎｇｂｏ，ＧＡＯ　Ｗｅｉｄｏｎｇ　（Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｅｃｏ—ｔｅｘｔｉｌｅｓ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｊｉａｎｇｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ　２１４１２２）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｆｉｌｔｅｒ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ　ａｃｅｔａｔｅ　ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ，ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏ—　ｓｐｉｎｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ　ａｃｅｔａｔｅ　ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｗｉｔｈ　１１　，１３　ａｎｄ　１５　ｓｐｉｎｎｉｎｇ　ｌｉｑｕｉｄ　ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ．Ｔｈｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ－ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｎａｎｏｆｉｂｒｅｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｐｉｎｎｉｎｇ　ｌｉｑｕｉｄ　ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂｙ　ｓｃａｎ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ），ａｔｏｍｉｃ　ｆｏｒｃｅ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＡＦＭ）ａｎｄ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｗｉｔｈｉｎ　ｔｈｅ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｏｆ　ｅｌｌｕｌｏｓｅ　ａｃｅｔａｔｅ　ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ　ｉｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　２００ｎｍ　ａｎｄ　９００ｎｍ　ｗｉｔｈ　ｂｅｔｔｅｒ　ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ，ａｎｄ　ｈａｖｅ　ｂｅｔｔｅｒ　ｓｐｉｎｎａｂｉｌｉｔｙ．Ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｂａｃ—　ｔｅｒｉａ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｐｉｎｎｉｎｇ　ｌｉｑｕｉｄ　ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｅｓｔｓ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｎａｎｏ—ｆｉｂｅｒ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｈａｓ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｆｉｌｔｅｒ　ｂａｃｔｅｒｉａ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｂａｃｔｅｒｉａ　ｄｅｃｒｅａｓｅｓ　ｉｎ　ｖａｒｙｉｎｇ　ｄｅｇｒｅｅｓ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎａｎｏ—ｆｉｂｅｒ　ｄｉａｍｅｔｅｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ　ａｃｅｔａｔｅ　ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ　ｍｅｍｂｒａｎｅ，ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ　ｓｐｉｎｎｉｎｇ，ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｂａｃｔｅｒｉａ　近年来，纳米技术在过滤领域的研究日益广泛，应用静　电纺丝技术制备纳米纤维膜滤材引起了人们浓厚的兴趣口］。　在静电纺丝过程中，喷嘴处的液滴在电场力和液体表面张力　的共同作用下形成Ｔａｙｌｏｒ锥。当液滴受到的电场力超过其　表面张力时，就会在Ｔａｙｌｏｒ锥顶端产生喷射射流。喷射射流　在高压电场作用下产生高速不稳振荡，其直径不断变细；同　时随着溶剂的挥发，射流不断固化，最后在收集器上得到直　径在微米至纳米的纤维膜。静电纺丝纤维膜具有比表面积　大、孔隙率较高、纤维粗细均匀性好、截滤性能优等特点，在　过滤材料、生物医用功能材料、传感器材料等方面有着广泛　的应用＿２　］。目前关于醋酸纳米纤维膜的制备已有一些报　道＿５　］，主要是对静电纺丝制备醋酸纳米纤维的工艺条件和　纺丝过程中的影响因素进行探讨，但对醋酸纳米纤维膜的过　滤及滤菌方面的研究报道较少。本实验采用静电纺丝技术　制备了醋酸纳米纤维膜，研究了纳米纤维膜的形貌、吸水和　滤菌性能，以期进一步拓宽醋酸纳米纤维在过滤材料领域的　应用。　１　实验　１．１原料和设备　二醋酸纤维素片（Ｍｗ一３００００，乙酰化程度３９．８　，由南　通醋酸纤维有限公司提供）；丙酮（分析纯ＡＲ）；Ｎ—Ｎ二甲基　乙酰胺（化学纯，国药集团化学试剂有限公司生产）。　Ｑｕａｎｔａ一２００扫描电镜（日本ＨＩＴＡＣＨＩ公司）；　ＣＳＰＭ４０００原子力显微镜（广州本原科技有限公司）；８５—２型　恒温磁力搅拌器（上海司乐仪器有限公司）；ＭＪ一１６０Ｂ－１Ｉ型恒　温恒湿霉菌培养箱（上海跃进医疗器械厂）；ＡＰ一９９０１细菌过　滤器（天津奥特赛恩斯仪器有限公司）。　＊教育部高等学校博士学科点专项科研基金（２００６０２９５００５）；生态纺织教育部重点实验室基金（ＫＬＥＴ０６１８）　陈艳：女，１９８４年生，硕士研究生，研究方向为功能纺织材料Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｙ１２３４５２２１２＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ

浙江理工大学学报（自然科学版），第３７卷，第１期，２０１７年１月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｓｃｉ—Ｔｅｃｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）　Ｖｏｌ＿３７，Ｎｏ．１，Ｊａｎ．２０１７　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—３８５１．２０１７．０１．００３　ＰＡ／ＰＴＦＥ复合纳滤膜的制备及表征　李华彬　，唐红艳ｂＩ　，郭玉海ｂ－。　（浙江理工大学，ａ．材料与纺织学院；ｂ．“纺织纤维材料与加工技术”国家地方联合工程实验室；Ｃ．浙江省　重点实验室“纤维材料和加工技术研究实验室”，杭州３１００１８）　摘要：以聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）微孔膜为基膜，间苯二胺（ＭＰＤ）为水相单体，均苯三甲酰氯（ＴＭＣ）为油相单体，　采用界面聚合的方法制备了聚酰胺（ＰＡ）／ＰＴＦＥ复合纳滤膜。用红外光谱（ＦＴＩＲ）和扫描电子显微镜（ＳＥＭ）对复合　纳滤膜化学结构和微观形貌进行分析，探讨单体浓度、聚合时间、热处理条件对膜结构性能的影响。结果表明，在操　作压力０．５　ＭＰａ下，所制备的复合纳滤膜对１　ｇ／Ｌ　ＮａｚＳ０４溶液的脱除率为９５　以上。　关键词：间苯二胺；均苯三甲酰氯；聚四氟乙烯微孔膜；界面聚合；纳滤　中图分类号：ＴＱ０２８．８　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７３—３８５１（２０１７）０１—００１４—０４　０　引　言　纳滤技术起源于２Ｏ世纪７Ｏ年代［１］、其分离性　能介于反渗透与超滤之间。纳滤膜具有特殊的孑Ｌ　径范围和独特的分离性能［２］，广泛应用于水软化、　有机物脱除、废水处理、食品生产等领域［３］。目前　制备纳滤膜最常用的方法是界面聚合法，其中主　要反应单体（多元胺、多元酰氯）对纳滤膜分离性　能的影响已被广泛研究［４－７３。此外，纳滤膜制备参　数及基膜结构对性能的影响也有报道。目前纳滤　膜在处理碱性污水过程中，纳滤膜易被腐蚀，分离　效率低　。　复合纳滤膜由基膜和分离层组成，若需要制备耐　碱纳滤膜，基膜和分离层均需耐碱。ＰＴＦＥ高分子具　有优异的耐碱性，是制备耐碱基膜的理想材料。　ＰＴＦＥ微孔膜的制备方法有双向拉伸法、静电纺丝法　和乳液共混法。由于ＰＴＦＥ微孔膜具有良好的耐盐　性、耐碱性及耐溶剂性等，应用广泛，包括生物医疗、　航空航天等，尤其是过滤领域，主要有膜生物反应器　（ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ，ＭＢＲ），膜蒸馏（ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ，ＭＤ）、渗透汽化（ｐｅｒｖａｐｏｒａｔｉｏｎ，ＰＶ）等，　研究很多，而在纳滤方面的研究很少。本文以　亲水改性后的ＰＴＦＥ微孔膜为基膜，以间苯二胶　（ＭＰＤ）和均苯三甲酰氯（ＴＭＣ）为反应单体，采用　界面聚合的方法制备复合纳滤膜并用于纳滤脱盐　实验，系统地考察了不同工艺条件对纳滤膜性能　的影响。　１　实验部分　１．１实验材料　ＰＴＦＥ微孔膜（自制），平均孔径０．１３　ｕｍ；间苯　二胺：分析纯，阿拉丁公司；均苯三甲酰氯：分析纯，　阿拉丁公司；正己烷：分析纯，天津市永大化学试剂　有限公司；三乙胺（ＴＥＡ）：分析纯，天津市永大化学　试剂有限公司；硫酸钠（ＮａｚＳ０４）：分析纯，杭州高晶　精细化工有限公司；亚硫酸氢钠（ＮａＨＳＯ３）：分析　纯，杭州高晶精细化工有限公司。　１．２　ＰＴＦＥ微孔膜亲水改性　ＰＴＦＥ微孔膜亲水改性过程：将ＰＴＦＥ微孔膜　浸入亲水剂（实验室自制）中３０　Ｓ，取出，在７Ｏ℃下　收稿日期：２Ｏ１５—１１一Ｏ２　网络出版日期：２Ｏ１６—１２一Ｏ９　基金项目：国家科技支撑计划项目（２Ｏ１３ＢＡ④１Ｂｏ１）；浙江省自然科学基金项目（ＬＹ１５Ｂ０６００１０）；浙江理工大学５２１人才培养计划，浙江　省高校重中之重学科优秀基金、开放基金项目（２０１４ＫＦ０５，２０１４ＹＸＱＮ０３）　作者简介：李华彬（１９９ｏ一），男，广西博白人，硕士研究生，主要从事聚四氟乙烯膜改性方面的研究。　通信作者：郭玉海，Ｅ－ｍａｉ

第２９卷第２期　２０１２年４月　吉林建筑工程学院　学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｊｉｌｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．２９　ＮＯ．２　Ａｐｒ．２０１２　

碳纳米纤维的制备及表征　

付沙威　谢圆圆　沈　璐　陶荟春　

（１：吉林建筑工程学院基础科学部，长春１３０１１８；２：吉林省长春市朝阳区疾病预防中心，长春１３００２１）　

摘要：以聚丙烯腈（ＰＡＮ）为原料，通过静电纺丝技术制备ＰＡＮ纳米纤维，经过预氧化过程和高温碳化过程制备碳　纳米纤维（ＣＮＦｓ）．在整个制备过程的不同阶段取样，进行跟踪检测，采用场发射扫描电镜（ＦＥＳＥＭ）、ｘ射线衍射　（ＸＲＤ）、红外光谱和拉曼光谱来研究它们的相结构和形态，获得ＣＮＦｓ制备过程中的微观变化．　关键词：静电纺丝；聚丙烯腈；碳纳米纤维　中图分类号：ＴＱ　３４２　．７４　文献标志码：Ａ　文章编号：１００９—０１８５（２０１２）０２—００７９一ｏ４　

Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ　ａｎｄ　ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉＯｎ　

ＦＵ　Ｓｈａ—ｗｅｉ　，ＸＩＥ　Ｙｕａｎ—ｙｕａｎ　，ＳＨＥＮ　Ｌｕ　，ＴＡＯ　Ｈｕｉ—ｃｈｕｎ　

（１：Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆＢａｓｉｃ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＪｉｌｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｃｈｉｎａ　１３０１１８；　２：Ｊｉｌｉｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ｃｅｎｔｅｒｆｏｒ　Ｄｉｓｅａｓｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｈａｏｙａｎｇ　Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｃｈｉｎａ　１３００２１）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎ　ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ（ＣＮＦｓ）ｗｅｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｌｙａｅｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ