抑菌又养颜的壳聚糖纤维

编辑/崔书健

壳聚糖及其衍生物具有无毒、可生物降解、生物相容性好等诸多优点，应用范围十分广泛

壳聚糖又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，其结构单元是二糖，也是迄今发现的自然界中唯一的碱性多糖。

聚糖外观为白色或淡黄色半透明状固体，因原料不同和制备方法不同，相对分子质量从数十万至数百万不等，可溶于大多数稀酸如盐酸、醋酸、苯甲酸等溶液。壳聚糖资源丰富，作为第二大天然多糖的甲壳素广泛存在于蟹壳、虾壳和节肢动物的外壳中，也存在于低等植物如菌、藻类的细胞壁中。

自然界中每年生物合成的甲壳素有数十亿吨之多。壳聚糖及其衍生物具有无毒、可生物降解、生物相容性好、吸附性、粘合性、反应活性、安全性和抗菌性等许多优点，同时壳聚糖还具有良好的成纤性，这又扩大了壳聚糖的应用范围。

1 壳聚糖纤维的生产工艺

常见的壳聚糖的生产工艺有湿法纺丝、干湿法纺丝以及静电纺丝。其中湿法纺丝是工业生产中最常用的制备壳聚糖纤维的方法。

湿法纺丝一般是先将壳聚糖原料溶解于乙酸溶液中，经过滤脱泡后制成一定黏度的纺丝原液，原液沿管道分配到纺丝位，而后经过计量泵、过滤器而流至喷丝头，压出喷丝头后，呈细流状的原液在凝固浴中凝固成固态纤维，随后经进一步拉伸加工后得到成品纤维。

1986年，杜邦公司最先提出干湿法纺丝工艺，干湿法纺丝是一种相对较新的化学纤维制备方法。干湿法纺丝与湿法纺丝的基本流程相似，不同之处仅在于：纺丝原液从喷丝孔喷出进入凝固浴之前，经过一段空气层。

空气层的存在为原液细流的脱溶剂化提供了充足的空间，使初生纤维的结构发生很大的变化，液态丝条在进入凝固浴前，在空气层中被牵伸成分子结构取向。由于具有高度取向结构，干湿纺纤维的截面比较细密，且强度比相同条件下得到的湿纺纤维要高。

1996年，日本东丽公司最早采用了静电纺丝方法得到了具有核壳结构的复合纤维。而我国的上海交通大学于2002年采用壳聚糖与聚乳酸共聚物纺制成高性能壳聚糖纤维。静电纺丝技术的普遍化，使得各种壳聚糖衍生物、复合纳米纤维层出不穷。但是壳聚糖主链的结构以及在酸性体系中氨基的质子化导致其制备工艺受到了很大的局限。静电纺丝技术制备壳聚糖纳米纤维，传统的制备方法通常选用有机溶剂或者2%的醋酸为溶剂，但二者都有很大的缺陷。

除了以上几种常见的纺丝工艺，还有一种液晶纺丝工艺。液晶纺丝是以高分子液晶为纺丝液，通过干纺、湿纺或熔纺形成纤维的技术。这时的刚性链聚合物大分子呈伸直棒状，有利于获得高取向度的纤维，减少纤维中的缺陷，大大提高纤维的力学性能。用液晶性壳聚糖衍生物在液晶态下加工成形可以得到较高强度的纤维产品。

2 壳聚糖纤维的性能

线密度：工业化的壳聚糖纤维线密度一般在1.6dtex左右。

断裂强度：工业化壳聚糖纤维的断裂强度为1.4～2.0cN/dtex，与常用纤维相比偏小。

断裂伸长率：壳聚糖纤维的断裂伸长率为7%～15%，比涤纶、锦纶等合成纤维小。

初始模量：壳聚糖纤维的初始模量为70～95cN/dtex，几乎比所有常见合成纤维的初始模量都大。壳聚糖纤维在小负荷下难以变形，刚性非常大。

回潮率：壳聚糖纤维的回潮率一般在12%～18%之间，由于分子链上存在着大量的亲水性基团，因而具有较强的吸湿性能。

抑菌性能：壳聚糖质子化后可与细菌之间发生电中和反应，有非常好的抑菌性能。

摩擦性能：壳聚糖纤维的摩擦系数在1.5左右，纤维的摩擦性能较好。

卷曲性能：壳聚糖纤维的刚性大，不易形成卷曲。

电学性能：壳聚糖纤维的质量比电阻和天然纤维差别不大，远低于其他合成纤维。

溶胀性：壳聚糖纤维的溶胀速度比粘胶纤维高，溶胀后其弹性下降，摩擦系数增大，伸长率也会增加。

壳聚糖纤维本身具有优异的生物相容性、安全性、可降解性、广谱抑菌性、防霉祛臭、吸附螯合和人体亲和等性能，同时还可被赋予良好的通透性、吸湿快干和快速止血的独特性能。

3 壳聚糖纤维的应用

3.1 服用

壳聚糖纤维制成的面料，经过整理后柔软舒适、有弹性，同时具有抗菌作用。目前，国内外一些公司已经向市场推出了相关的抗菌袜子、抗菌内衣、保健T恤、运动服、婴儿服等产品，受到消费者的青睐。

3.2 家用

壳聚糖纤维常与其他纤维混纺，如棉、麻等，可用于制备床单、被套、毛巾、毛毯、餐巾等家纺产品。

3.3 医用

壳聚糖纤维具有良好的生物相容性，完全达到医用材料的标准，可用于手术缝合线、医用敷料、人工皮肤等各类医疗产品。

3.4 卫生用

壳聚糖纤维非织造布是理想的女性、婴幼儿、老年护理用品的表层和导流层材料，可用于卫生巾、纸尿裤等产品。同时，由于其优异的吸附、抑菌功能，因而也是一种良好的面膜基材，可用于化妆品领域。

3.5 航天军工

壳聚糖纤维具有天然抑菌、快速止血、舒缓疼痛、促进伤口愈合等功效，作为重要的纺织品及功能性敷料原料，可被应用于战场急救纱布、作战内衣战靴里衬等军工产品，并已得到国外的实战检验。

3.6 过滤

由于壳聚糖纤维的多孔性与功能性，可广泛应用于过滤领域中，包括水净化过滤、空气净化过滤及核污染处理等。