由海带直接制备海藻酸钙纤维的研究

医用高分子材料医用高分子材料——————海藻纤维海藻纤维摘要：海藻纤维以其优异医用特性：高吸湿性、透氧气性好、生物相容性好、可生物降解吸收性等等，已在医疗行业作为医用纱布、敷料等得到广泛应用。

本文首先简要概述了医用高分子材料的一般的分类、制备方法及其特点，然后主要介绍海藻酸盐及其纤维的制备方法、性能特点及在医学方面的应用分类和新的应用进展。

一、医用高分子材料的概述医用高分子材料是高分子材料与生命科学之间相互渗透而产生的一门边缘领域，他已广泛地应用于医疗外用材料、内用材料、人体器官及功能高分子药物。

用于生物应用的聚合物有两类，即天然聚合物和合成聚合物。

一般天然聚合物直接应用于医用高分子的不多，对其进行功能改性是提高其性能的一个有效方法。

医用高分子材料的制备有两个途径：一是聚合物的功能改型，而是功能性单体的聚合反应。

合成聚合物材料已有着广泛的应用，一方面是由于这些材料具有内在的仿生性能，二是这些材料具有天然材料无法比拟的优越性。

如海藻类纤维其优异的特性主体现在高吸湿性、较高透氧气性、良好的生物相容性及生物降解的吸收性等等。

医用高分子材料分类方法有很多，不同的分类得出的类型也不同，按医用高分子在体中的作用将其分为抗凝血材料、可生物降解高分子材料和高分子药物三大类。

一般说来医用高分子材料的用途不同，其性能的要求也不同，但对于可生物降解高分子材料一般有如下几个要求：（1）较好的力学性能，较高的分子量是提高力学性能的重要方法之一，通过分段升温，提高聚合物的结晶度，可有效的分子量，但过分的延长反应时间和提高反应温度对提高聚合物的分子量是不利的。

（2）控制降解的速率，目前主要是通过制件的形状，即控制与活体环境的接触面积来控制速度，而以后的方向很有可能的通过高分子结构的控制来调节降解速率问题。

（3）良好的生理活性。

（4）有效成分或药物的扩散速率的控制，通过高分子结构的控制，或高分子结构与药物的相互作用及环境响应对高分子材料结构的影响来达到降解和透过性的兼容[1]。

两种海藻酸钙膜的制备及吸水性能【优秀资料】(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）第26卷第4期高分子材料科学与工程Vol.26,No.4 2021年4月POLYMER MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERINGApr.2021两种海藻酸钙膜的制备及吸水性能郝晓丽,夏延致,王兵兵,纪全,孔庆山,隋坤艳(青岛大学纤维新材料与现代纺织国家重点实验室培育基地,山东青岛266071摘要:分别采用冷冻干燥法和自然晾干法制备海藻酸钙膜材料,考察比较了两种海藻酸钙膜材料的形貌及吸水性能。

海藻酸钙自然晾干膜为无色透明膜,冻干膜为白色海绵膜,且冻干膜与晾干膜相比具有开放、贯通的多孔结构,其孔径介于100L m ~200L m 之间。

海藻酸钠质量百分比含量为2%时,晾干膜和冻干膜对蒸馏水的吸水率分别为78.7%和985.0%,经3500r /min 离心3min 后保水率分别为42.5%和81.8%,两膜材料均具有较好的重复使用性能,其中反复吸水2放水4次后冻干膜的吸水率仍高达869.4%。

关键词:海藻酸钙;冷冻干燥;多孔膜;吸水性能收稿日期:2021207221基金项目:国家自然科学基金资助项目(50673046海藻酸钠是从海带等褐藻中提取的一种天然多糖,是由a 2L 2古罗糖醛酸和B 2D 2甘露糖醛酸经a (1-4糖苷键构成的一种无规线型嵌段共聚物[1]。

作为一种聚阴离子电解质,海藻酸钠分子链中含有大量游离的羧基和羟基,与金属离子有较强的络合能力,能够通过络合及离子交换,与Ca 2+等多价金属阳离子形成稳定的螯合物,海藻酸钙的/蛋2盒0结构模型[2]。

鉴于海藻酸盐类良好的成膜性、安全性和可降解性能,其在食品、医药、纺织印染等众多领域已经得到广泛的应用[3~5]。

近年来,海藻酸盐在医用敷料、细胞培养、释控载体及水处理等领域的应用研究已成为热点课题,为了提高吸水及吸附性能、增加比表面积和利于细胞组织附着,通常要求高分子膜材料具有开放的多孔结构。

海藻酸钠的提取、交联及应用一、实验目的1、学习海藻酸钠提取的原理和方法。

2、了解海藻酸钠交联的原理和方法。

3、了解交联海藻酸钠的用途。

二、实验原理海藻酸钠是一种以海带为原料提取分离精制而成的多糖类生物高分子，为白色或淡黄色粉末，海藻酸钠具有增稠性好、成膜性好、凝胶强度高、成丝性好等优点，是良好的食品添加剂。

本实验探索海藻酸钠的提取工艺，并对实验结果予以分析和讨论。

进一步将海藻酸钠进行交联反应，制备海藻酸钠纤维，将交联纤维制造非织造布伤口敷料，具有较高的生理活性、优良的力学性能和吸水率。

用环氧氯丙烷和海藻酸钠发生醇羟基交联反应，制得新的交联海藻酸钠产品，由于交联反应所获得的醚键键能比原海藻酸钠分子之间的氢键键能强，提高海藻酸钠应用性能。

三、仪器与试剂1、试剂：海带，市售食用级；HCl，分析纯；3%Na2CO溶液3；15%NaCl溶液；甲醛溶液，环氧氯丙烷，氢氧化钠，稀硫酸，无水乙醇化学纯，粗滤布（过滤用），细绢布（过滤用）。

2、仪器：布氏漏斗，抽滤瓶，电子恒速搅拌器，循环真空水泵，分析天平，傅立叶红外光谱仪，回流冷凝管，恒温水浴锅，胶头滴管、烧杯、量筒、PH试纸、玻璃棒四、实验步骤1. 海藻酸钠的提取原料清洗干燥粉碎浸泡消化稀释过滤、洗涤钙析离子交换脱钙乙醇沉淀过滤烘干粉碎海藻酸钠成品具体操作如下：浸泡:在 250ml 的烧杯中盛 10g 海藻粉末, 再往烧杯加入加10倍于海带重量的水浸泡4h，使藻体膨胀软化，同时加入适量1. 0%的甲醛水溶液在常温下浸泡, 甲醛能够将海藻的色素固定在表皮细胞中,不致溶于水中导致产品色泽加深。

同时，甲醛对植物细胞壁纤维组织有破坏作用，有利于消化过程中海藻酸盐的置换与溶出。

浸泡结束后，洗涤用布氏漏斗抽滤、水洗至洗涤液无色。

消化：放入250ml烧杯中，然后往烧杯加入3% Na2CO3溶液50ml，50°下消化3h。

过滤：由于消化后，海带变成了糊状，比较粘稠，由于直接抽滤这种糊状液体速度太慢。

海藻纤维及其应用摘要：海藻纤维作为一种新型生物可降解再生纤维，它的产品具有高吸湿、阻燃、生物降解、防辐射等特殊性能。

其资源丰富和各种优异性能使其具有广阔的发展前景。

关键词：海藻纤维抗菌除臭生物降解创伤被覆前景近年来新型纤维层出不穷，再生纤维素纤维的不断创新就是其中的亮点之一，它为世界纺织业、服装业提供了发展的机会。

而21世纪是人类利用海洋的世纪，随着人类对海洋资源开发的深入,海洋资源在纤维生产领域也带来了新的技术和需求。

其中利用海洋生物馈赠的甲壳原料，纺织产业生产出了壳聚糖纤维。

现在人们又将目光投向了海藻。

海洋中存在几万种海藻，按颜色可分为红藻、褐藻、绿藻和蓝藻四大类。

海藻纤维的原料主要来自海带、巨藻、墨角藻、昆布（Laminariae）和马尾藻等褐藻类所提取的海藻多糖，在褐藻的细胞壁中以金属盐类形式存在。

早在1944年，Speakman和Chamberlain就对海藻纤维的生产工艺作了详细的研究，制得了与粘胶纤维性能相似的纤维。

海藻纤维是一种新型的绿色环保纤维，具有阻燃、防辐射、抗菌除臭、生物降解等多种功能，符合纤维未来发展的趋势，具有巨大的开发价值。

生物可降解纤维是指在自然界微生物如细菌、霉菌和藻类的作用下，可完全分解为低分子化合物的纤维材料。

目前，研究最多的生物可降解纤维主要有海藻纤维、聚乳酸纤维、Loycell纤维、牛奶纤维、甲壳质与壳聚糖纤维、合成蜘蛛丝纤维等。

海藻纤维的原料来自天然海藻，产品具有良好的生物相容性、可降解吸收性等特殊功能，属可再生资源，是一种良好的环境友好材料。

国内外海藻纤维的发展海藻纤维在国内外的研究应用十分广泛。

在国内，青岛大学公开了一种壳聚糖接枝海藻纤维及其制备方法与用途的专利，这种纤维由于表面包覆一定的壳聚糖，因而具有良好的吸湿性和抗茵性，且无毒。

无害、安全性高及生物可降解性，在医药、环保等颌域均有良好的应用前景，作为止血治疗的新型材料，尤其适合于制造纱布做伤口敷料用。

74海藻酸钠（SA）是一种资源丰富的天然高分子材料，具有出色的生物相容性、生物降解性、抑菌性和自阻燃性，因此海藻酸产品被广泛应用于纺织、医药、食品等工业领域。

因其α-L-古罗糖醛酸（G段）的特殊分子结构，海藻酸钠可以与多价金属离子（例如Ca2+）发生离子交联作用。

海藻酸纤维通常由湿法纺丝制得，它是将海藻酸钠溶于蒸馏水配得纺丝液后通过定制的喷丝孔挤出后进人凝固浴和拉伸浴中进而得到具有各种性能的海藻酸纤维。

与传统棉麻纤维和粘胶纤维相比，海藻酸盐纤维具有优良的抗菌性能和自阻燃性。

尽管由传统湿法纺丝制备的海藻酸纤维已经具有了良好的纤维形态，但是仍然有一些问题需要解决。

例如，凝固浴和拉伸浴需要使用大量的工业盐，在使用后回收处理困难，这使得海藻纤维的制备成本较高且会造成资源的浪费。

在本文中，提出了一种简单且低成本的海藻酸钙纤维的工业生产方法，其资源消耗较低。

通过将少量的氯化钙添加到纺丝液中制备海藻酸钙纤维。

同时，将含有较高浓度氯化钙的凝固浴和拉伸浴替换为低浓度的氯化钙溶液和可回收酒精溶液。

通过扫描电子显微镜和拉伸强度测试对海藻酸钙纤维的形貌以及机械性能进行了分析。

这项研究为生产具有优异机械性能的海藻酸钙纤维提供了一种新型、环保的生产工艺。

一、实验材料及方法1.实验材料海藻酸钠粉末购于山东结晶集团有限公司。

乙醇，氯化钙（分析纯）购于国药集团化学试剂有限公司。

2.纺丝液的制备传统方式制备海藻酸纺丝液：将一定量的海藻酸钠粉末加入蒸馏水中，常温搅拌2小时后得到质量百分比为4%的海藻酸纺丝液。

新方式制备海藻酸纺丝液：常温下，将一定量的氯化钙加入蒸馏水中，搅拌10分钟，再加入一定量的海藻酸钠粉末，搅拌两小时后得到质量比为4%的海藻酸纺丝液，其中氯化钙与海藻酸钠的质量比为1∶200。

3.海藻酸钙纤维的制备将制备完成的海藻酸钠纺丝液加入压力罐中，计量泵，收集辊I和辊II的速度分别为30、28和30rpm。

样品通过喷丝板（60孔，直径= 0.08 mm）挤出到凝固浴和拉伸浴之中。

从海带中提取海藻酸钠海藻酸钠又称藻酸钠、褐藻胶、海草酸钠，是从褐藻类的海带或马尾藻中提取的一种多糖碳水化合物，分子式为（C6H7O6Na）n,相对分子量在32000~200000之间。

海藻酸钠具有增稠性好、成丝性好、凝胶强度高、成膜性好等优点，是良好的食品添加剂，而且具有降脂、排除铅等重金属及抗肿瘤作用。

自1883年从海带中发现海藻酸钠以来，很多学者对其使用价值进行了研究，直至1929年开始在美国应用于工业生产，1944年应用于食品工业，1983年经美国食品与药品管理局（FDA）批准可直接作为食品的成分，而其用于医药工业不过近30年的时间。

在美国，海藻酸钠被誉为奇妙的食品添加剂；在日本，被誉为长寿食品；在全世界的许多国家，海藻酸钠已被广泛用于食品工业。

下面详细介绍海藻酸钠的性质和在各个领域的应用。

一、海藻酸钠的性质1、物理性质形态：海藻酸钠为白色或淡黄色粉末，无臭，无味、无毒。

溶解性：海藻酸钠溶于水，不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。

溶于水成粘稠状液体。

海藻酸钠粉末遇水变湿，由于微粒的水合作用使其表面具有粘性，之后微粒迅速粘合形成团块，团块完全水化并溶解，溶解过程缓慢。

水中的糖、淀粉或蛋白质会降低海藻酸钠的水合速率，混合时间会更长。

1%水溶液pH值为6~8。

pH=6~9时粘性稳定，加热至80℃以上粘性降低。

2、化学性质构成: 海藻酸钠(C6H7O8Na)n主要由海藻酸的钠盐组成，由a-L-甘露糖醛酸(M单元)与b-D-古罗糖醛酸(G单元)依靠1,4-糖苷键连接，并由不同GGGMMM片段组成的共聚物。

分子量：海藻酸钠的分子量类似于多糖，比较分散。

因此，我们所说的海藻酸钠分子量通常是指该组所有分子的平均分子质量。

通常在32000~200000之间。

稳定性：海藻酸钠具有吸湿性，平衡时所含的水分多少取决于相对湿度。

海藻酸钠溶液在pH5~9时稳定，干燥的海藻酸钠在25℃密封条件良好时稳定。

海藻酸钠不耐强酸、强碱以及某些重金属离子，它们会使海藻酸钠凝成块状，遇到钙、铁、铅等二价以上的金属离子会立即凝固成这些金属的盐类，不溶于水而析出。