抑菌又養顏的殼聚糖纖維

編輯/崔書健

殼聚糖及其衍生物具有無毒、可生物降解、生物相容性好等諸多優點，應用范圍十分廣泛

殼聚糖又稱脫乙酰甲殼素，是由自然界廣泛存在的幾丁質經過脫乙酰作用得到的，化學名稱為聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，其結構單元是二糖，也是迄今發現的自然界中唯一的堿性多糖。

聚糖外觀為白色或淡黃色半透明狀固體，因原料不同和制備方法不同，相對分子質量從數十萬至數百萬不等，可溶于大多數稀酸如鹽酸、醋酸、苯甲酸等溶液。殼聚糖資源豐富，作為第二大天然多糖的甲殼素廣泛存在于蟹殼、蝦殼和節肢動物的外殼中，也存在于低等植物如菌、藻類的細胞壁中。

自然界中每年生物合成的甲殼素有數十億噸之多。殼聚糖及其衍生物具有無毒、可生物降解、生物相容性好、吸附性、粘合性、反應活性、安全性和抗菌性等許多優點，同時殼聚糖還具有良好的成纖性，這又擴大了殼聚糖的應用范圍。

1 殼聚糖纖維的生產工藝

常見的殼聚糖的生產工藝有濕法紡絲、干濕法紡絲以及靜電紡絲。其中濕法紡絲是工業生產中最常用的制備殼聚糖纖維的方法。

濕法紡絲一般是先將殼聚糖原料溶解于乙酸溶液中，經過濾脫泡后制成一定黏度的紡絲原液，原液沿管道分配到紡絲位，而后經過計量泵、過濾器而流至噴絲頭，壓出噴絲頭后，呈細流狀的原液在凝固浴中凝固成固態纖維，隨后經進一步拉伸加工后得到成品纖維。

1986年，杜邦公司最先提出干濕法紡絲工藝，干濕法紡絲是一種相對較新的化學纖維制備方法。干濕法紡絲與濕法紡絲的基本流程相似，不同之處僅在于：紡絲原液從噴絲孔噴出進入凝固浴之前，經過一段空氣層。

空氣層的存在為原液細流的脫溶劑化提供了充足的空間，使初生纖維的結構發生很大的變化，液態絲條在進入凝固浴前，在空氣層中被牽伸成分子結構取向。由于具有高度取向結構，干濕紡纖維的截面比較細密，且強度比相同條件下得到的濕紡纖維要高。

1996年，日本東麗公司最早采用了靜電紡絲方法得到了具有核殼結構的復合纖維。而我國的上海交通大學于2002年采用殼聚糖與聚乳酸共聚物紡制成高性能殼聚糖纖維。靜電紡絲技術的普遍化，使得各種殼聚糖衍生物、復合納米纖維層出不窮。但是殼聚糖主鏈的結構以及在酸性體系中氨基的質子化導致其制備工藝受到了很大的局限。靜電紡絲技術制備殼聚糖納米纖維，傳統的制備方法通常選用有機溶劑或者2%的醋酸為溶劑，但二者都有很大的缺陷。

除了以上幾種常見的紡絲工藝，還有一種液晶紡絲工藝。液晶紡絲是以高分子液晶為紡絲液，通過干紡、濕紡或熔紡形成纖維的技術。這時的剛性鏈聚合物大分子呈伸直棒狀，有利于獲得高取向度的纖維，減少纖維中的缺陷，大大提高纖維的力學性能。用液晶性殼聚糖衍生物在液晶態下加工成形可以得到較高強度的纖維產品。

2 殼聚糖纖維的性能

線密度：工業化的殼聚糖纖維線密度一般在1.6dtex左右。

斷裂強度：工業化殼聚糖纖維的斷裂強度為1.4～2.0cN/dtex，與常用纖維相比偏小。

斷裂伸長率：殼聚糖纖維的斷裂伸長率為7%～15%，比滌綸、錦綸等合成纖維小。

初始模量：殼聚糖纖維的初始模量為70～95cN/dtex，幾乎比所有常見合成纖維的初始模量都大。殼聚糖纖維在小負荷下難以變形，剛性非常大。

回潮率：殼聚糖纖維的回潮率一般在12%～18%之間，由于分子鏈上存在著大量的親水性基團，因而具有較強的吸濕性能。

抑菌性能：殼聚糖質子化后可與細菌之間發生電中和反應，有非常好的抑菌性能。

摩擦性能：殼聚糖纖維的摩擦系數在1.5左右，纖維的摩擦性能較好。

卷曲性能：殼聚糖纖維的剛性大，不易形成卷曲。

電學性能：殼聚糖纖維的質量比電阻和天然纖維差別不大，遠低于其他合成纖維。

溶脹性：殼聚糖纖維的溶脹速度比粘膠纖維高，溶脹后其彈性下降，摩擦系數增大，伸長率也會增加。

殼聚糖纖維本身具有優異的生物相容性、安全性、可降解性、廣譜抑菌性、防霉祛臭、吸附螯合和人體親和等性能，同時還可被賦予良好的通透性、吸濕快干和快速止血的獨特性能。

3 殼聚糖纖維的應用

3.1 服用

殼聚糖纖維制成的面料，經過整理后柔軟舒適、有彈性，同時具有抗菌作用。目前，國內外一些公司已經向市場推出了相關的抗菌襪子、抗菌內衣、保健T恤、運動服、嬰兒服等產品，受到消費者的青睞。

3.2 家用

殼聚糖纖維常與其他纖維混紡，如棉、麻等，可用于制備床單、被套、毛巾、毛毯、餐巾等家紡產品。

3.3 醫用

殼聚糖纖維具有良好的生物相容性，完全達到醫用材料的標準，可用于手術縫合線、醫用敷料、人工皮膚等各類醫療產品。

3.4 衛生用

殼聚糖纖維非織造布是理想的女性、嬰幼兒、老年護理用品的表層和導流層材料，可用于衛生巾、紙尿褲等產品。同時，由于其優異的吸附、抑菌功能，因而也是一種良好的面膜基材，可用于化妝品領域。

3.5 航天軍工

殼聚糖纖維具有天然抑菌、快速止血、舒緩疼痛、促進傷口愈合等功效，作為重要的紡織品及功能性敷料原料，可被應用于戰場急救紗布、作戰內衣戰靴里襯等軍工產品，并已得到國外的實戰檢驗。

3.6 過濾

由于殼聚糖纖維的多孔性與功能性，可廣泛應用于過濾領域中，包括水凈化過濾、空氣凈化過濾及核污染處理等。