海藻纖維作為一種新型生物可降解再生纖維，是以海藻植物(如海帶、海草)中分離出的海藻酸為原料制成的纖維，其產(chǎn)品具有良好的生物相容性、可降解吸收性等特殊功能，而且資源豐富，估計世界海洋中有25000多種海藻[1]，海藻纖維的各種優(yōu)異性能已在紡織領(lǐng)域和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。

　　1海藻纖維的發(fā)展

　　1.1國外海藻纖維的發(fā)展

　　英國化學(xué)家ECCStanford[2-3]早在1881年1月12日發(fā)表的一項英國專利中，首先介紹了從褐藻類海藻植物狹葉海帶(LaminariaStenophylla)中提取出的一種凝膠狀物質(zhì)，他把用稀堿溶液提取出的物質(zhì)命名為Algin，加酸后生成的凝膠為Alginicacid，即海藻酸。

　　1944年，英國人Speakman和Chamberlain發(fā)表了他們對海藻酸纖維的研究成果[4-6]。Speakman和Chamberlain研究了從6組具有不同相對分子質(zhì)量的海藻酸中加工出的纖維的性能。結(jié)果說明，海藻酸的相對分子質(zhì)量對纖維的強度有一定的影響，但其影響程度不是很大。

　　在1912年到1940年期間，一些德國、日本和英國專利紛紛發(fā)表了海藻酸鹽經(jīng)擠壓可得到可溶性海藻纖維的報道。1947年有報道說[7]，以海藻酸鈣和海藻酸鈉為原料的海藻纖維可以制成毛紡織品、手術(shù)用紗布和傷口包覆材料。英國在上世紀(jì)60年代和70年代的研究表明，Steriseal公司銷售的SORBSON，就是利用海藻纖維制備的保暖、保濕性好的創(chuàng)傷被覆材料，可治療嚴(yán)重感染的潰瘍，這種材料中海藻纖維與創(chuàng)口滲出物接觸，形成吸濕性的凝膠，可使傷口保持濕潤，促進(jìn)傷口快速愈合。

　　據(jù)文獻(xiàn)報道，日本Acordis特種纖維公司是世界首家實現(xiàn)海藻纖維大批量生產(chǎn)的廠家，其工藝屬領(lǐng)先地位。日本Forest公司開發(fā)出一種海藻纖維[8]，這種纖維主要從海草的海藻膠粉中提煉制取，它由海藻酸鈉水溶液以CaCl2作為凝固浴，經(jīng)濕法紡絲，并以甲醇替換水分而制得，所得纖維線密度為2.2dtex(l.97D)，強度1.7cN/dtex(l.92g/d)，這家公司從1993年起在本國銷售海草纖維毛巾，自2000年在韓國銷售海藻纖維內(nèi)衣，日前已擴(kuò)大到歐洲和東南亞等國家。海藻纖維能反射遠(yuǎn)紅外線，產(chǎn)生負(fù)離子保暖和保健作用，除服裝外還可用于食品工業(yè)或醫(yī)藥工業(yè)做凍膠或增稠劑，新用途可做傷口繃帶或創(chuàng)可貼。

　　1.2國內(nèi)海藻纖維的發(fā)展

　　甘景鎬等[9]最早報道了我國對海藻酸纖維的研究情況。該課題組早在1981年就結(jié)合國外對海藻酸纖維的研究，采用含5%海藻酸鈉的紡絲溶液，通過濕法紡絲制備海藻酸鈣纖維。研究中發(fā)現(xiàn)，由于凝固液中的鈣離子的濃度因為不斷被消耗而稀釋，為便于控制，使用飽和的氯化鈣水溶液作為凝固液最為適宜。纖維在2000Pa壓力下，于60℃下進(jìn)行干燥后得到的強度為0.44cN/dtex～1.76cN/dtex。孫玉山等[10]在1990年詳細(xì)研究了海藻酸纖維的生產(chǎn)工藝。該課題組通過濕法紡絲，在氣體介質(zhì)中拉伸后得到的纖維強度達(dá)2.67cN/dtex。為了改善海藻酸鈣纖維的化學(xué)穩(wěn)定性，課題組采用纖維素醋酸酯、聚乙烯醇、甲殼質(zhì)等對纖維進(jìn)行涂層處理，使纖維具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，可以在生理鹽水中維持兩周保持不溶解。在用鋅、鋁、鐵、鉻等金屬離子處理海藻酸鈣纖維后，纖維可以在生理鹽水中浸漬兩個月后不溶解。

　　2004年，青島大學(xué)夏延致教授受聘青島市海藻纖維項目的首席科學(xué)家。在海藻纖維的生產(chǎn)新技術(shù)及海藻纖維在功能性紡織品、本質(zhì)阻燃材料等方面的應(yīng)用進(jìn)行了創(chuàng)新和發(fā)展，開拓了海洋生物資源應(yīng)用新領(lǐng)域。其主持863計劃重點項目“海藻資源制取纖維及深加工關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)”，開展海藻纖維的工業(yè)化生產(chǎn)。

　　2007年，青島大學(xué)公開了一種殼聚糖接枝海藻纖維及其制備方法與用途的專利[11]，這種纖維由于表面包覆一定的殼聚糖，因而具有良好的吸濕性和抗菌性，且無毒、無害、安全性高及生物可降解性，在醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域均有良好的應(yīng)用前景，作為止血治療的新型材料，尤其適合于制造紗布做傷口敷料用。纖維強度：1.5d～2.5d。斷裂伸長率：4%～10%。斷裂強度：1.8g/d～3.1g/d。

　　2海藻纖維制備

　　2.1原料的制備

　　目前，在可用作制備海藻纖維的原料中，最常用的是可溶性鈉鹽粉末，即海藻酸鈉。其生產(chǎn)工藝流程：先用稀酸處理海藻使不溶性海藻酸鹽轉(zhuǎn)變成海藻酸，然后加堿加熱提取，生成可溶性的鈉鹽溶出，過濾后，加鈣鹽生成海藻酸鈣沉淀，該沉淀經(jīng)酸液處理轉(zhuǎn)變成不溶性海藻酸，脫水后加堿轉(zhuǎn)變成鈉鹽，烘干后即為海藻酸鈉。

　　2.2海藻纖維的制備

　　海藻纖維通常由濕法紡絲制備，即將可溶性海藻酸鹽(通常用海藻酸鈉)溶于水中形成黏稠溶液，然后通過噴絲孔擠出到含有二價金屬陽離子(Mg2+除外)的凝固浴中，形成固態(tài)不溶性海藻酸鹽纖維長絲。

　　3海藻纖維的特點

　　3.1高吸濕性

　　可以吸收大量的傷口滲出物，延長更換繃帶的時間，減少更換次數(shù)和護(hù)理時間，降低護(hù)理費用。

　　3.2易去除性

　　海藻酸鹽纖維與滲出液接觸后膨化形成柔軟的凝膠。高M(jìn)海藻酸鹽纖維可用溫?zé)岬柠}水溶液淋洗去除；高G海藻酸鹽繃帶膨化較小可整片去除，對新生傷口的嬌嫩組織有保護(hù)作用，防止在取出紗布時造成傷口二次創(chuàng)傷。

　　3.3高透氧性

　　吸濕后形成親水性凝膠，與親水基團(tuán)結(jié)合的“自由水”成為氧氣傳遞的通道，氧氣經(jīng)吸附—擴(kuò)散—解吸過程，從外界環(huán)境進(jìn)入傷口組織內(nèi)；而纖維的高G段是纖維的大分子骨架連接點，水凝膠的硬性部分(氧氣可通過的微孔)避免了傷口的缺氧狀況，促使傷口愈合。

　　3.4凝膠阻塞性

　　海藻酸鹽繃帶與滲出液接觸時膨化，大量的滲出液滯留在凝膠纖維中，而單纖維膨化會減少纖維間的細(xì)孔使流體的散布停止，因海藻酸鹽繃帶的“凝膠阻塞”特殊性，可使傷口滲出物散布，相應(yīng)的浸漬作用減小。

　　3.5生物降解性和相容性

　　海藻酸鹽纖維屬生物可降解纖維，這就解決了對環(huán)境污染的問題。其與生物相容可避免手術(shù)時二次拆線，減輕了病人的痛苦。

　　3.6金屬離子吸附性

　　海藻纖維可吸附大量金屬離子形成導(dǎo)電鏈，可提高大分子鏈的聚集性能，適宜制造防護(hù)紡織品。

　　4海藻纖維的開發(fā)應(yīng)用

　　4.1醫(yī)用海藻纖維

　　4.1.1高吸濕醫(yī)用海藻纖維

　　通過用多種金屬離子置換初生纖維上的鈣離子，從而制成諸如海藻酸鐵、海藻酸鋁、海藻酸銅等不同的海藻酸纖維。海藻纖維中G/M的比例不同，制備的海藻纖維的吸濕性會有很大的不同。M單元和多價金屬離子形成離子結(jié)合，鈣離子在溶液中易被鈉離子取代，成膠吸濕性大；而G單元與多價金屬離子主要形成配位和整合結(jié)構(gòu)，與鈉離子交換比例小。現(xiàn)階段解決的主要辦法為制備鈣/鈉海藻纖維，或?qū)⒑Ｔ逅徕c與其他高吸濕原料（如羧甲基纖維素）進(jìn)行共混紡絲。MasahiroTachi制備吸濕性醫(yī)療敷料和繃帶，而且吸濕后可以隔絕或阻止細(xì)菌的進(jìn)入，防止傷口的感染[12]；OtsukaT制備的鋅/鈣海藻纖維，有明顯的抑菌

　　效果和消腫效果。[13]

　　4.1.2抗菌、除臭醫(yī)用海藻纖維

　　由于創(chuàng)傷病人的免疫功能下降，傷口在愈合過程中易被細(xì)菌等感染，易產(chǎn)生不愉快的氣味，嚴(yán)重影響傷口的愈合速度和治療環(huán)境。抗菌海藻纖維的制備主要是利用抗菌金屬離子(如毒性低的銀離子)或生物降解性和相容性好的天然抗菌劑(如殼聚糖、蘆薈等)。[14]異味去除主要采用物理法和覆蓋法。物理吸附主要是利用施加在纖維上的吸附劑的吸附作用，使異味分子從環(huán)境中轉(zhuǎn)移到織物上從而消除，常用的吸附劑有硅膠、沸石、活性炭、空心炭粒、氧化鋁等。掩蓋法是在紡織品上施加氣味比異味更為強烈的香味，以掩蓋異味，使人們感覺不到異味的存在，常用的主要是對皮膚刺激性小的香精、植物提取物等。

　　4.1.3遠(yuǎn)紅外醫(yī)用海藻纖維

　　遠(yuǎn)紅外線極易被水分子吸收，所以當(dāng)遠(yuǎn)紅外線照射人體時，就會發(fā)生吸收入、透射、反射過程，這一過程科學(xué)家稱之為“生物共振”。陳華光等采用紅外線照射傷口感染和潰瘍后所產(chǎn)生的內(nèi)熱效應(yīng)能調(diào)節(jié)人體生物電場及神經(jīng)血管功能，使?jié)儾∽儾课唤M織血管擴(kuò)張，微循環(huán)營養(yǎng)狀況改善，新陳代謝加快，減少細(xì)胞組織缺氧狀態(tài)，促進(jìn)組織間炎性滲出物的吸收，從而增強組織的修復(fù)和再生功能，起到消炎消腫、止痛、減少滲透，促進(jìn)肉芽與上皮細(xì)胞的生長，促進(jìn)傷口愈合。在纖維加工過程中，添加遠(yuǎn)紅外吸收劑可制得永久性遠(yuǎn)紅外纖維。遠(yuǎn)紅外添加劑可在紡絲工序中加入。

　　遠(yuǎn)紅外纖維制備的具體方法是，把遠(yuǎn)紅外粉分散于與成纖聚合物具有很好相容性的媒介物中，再與紡絲原液或聚合物熔體或溶體相混合進(jìn)行紡絲。從纖維結(jié)構(gòu)上可將遠(yuǎn)紅外纖維分為兩類，一類是遠(yuǎn)紅外粉在成纖聚合物截面上均勻分散的單一組成纖維，另一類是具有一個或多個芯層結(jié)構(gòu)，或橘瓣形的復(fù)合纖維。因為海藻纖維是在室溫下采用濕法紡絲，可以將遠(yuǎn)紅外陶瓷粉末直接加入紡絲液，在分散劑的作用下使其均勻分散，然后進(jìn)行紡絲成型，從而制備具有促進(jìn)傷口愈合功能的遠(yuǎn)紅外海藻纖維。

　　4.1.4調(diào)溫醫(yī)用海藻纖維

　　燒傷、創(chuàng)傷病人因為體溫受外部環(huán)境影響很大，所以如何維持其體溫恒定受到人們的關(guān)注。利用調(diào)溫材料起到平衡溫度的作用，使溫度不會太高，也不會太低，還可以通過動態(tài)的氣候控制來調(diào)節(jié)材料內(nèi)部的相對溫濕度。

　　這類性質(zhì)適合于繃帶和紗布等材料，因它能減少排汗，提高舒適感，所以將海藻纖維制成透氣且隨外界溫度變化的醫(yī)用敷料等會對傷口的愈合速度與效果都有很好的輔助作用。

　　4.2防護(hù)性海藻纖維

　　4.2.1防輻射、抗靜電海藻纖維[15]

　　近年來多離子電磁屏蔽織物越來越引起人們的重視。多離子織物是當(dāng)今國際最先進(jìn)的第六代屏蔽電磁輻射材料，是目前屏蔽低、中頻段電磁輻射最先進(jìn)的民用防護(hù)材料。多離子織物采用目前國際最先進(jìn)的物理和化學(xué)工藝對纖維進(jìn)行離子化處理，將有害的電磁輻射能量通過織物自身的特殊功能轉(zhuǎn)變成熱能散發(fā)掉，從而避免了環(huán)境二次污染，凈化了空氣。由于織物中含有大量金屬陽離子，可起到殺菌除臭作用，對皮膚無刺激，有助人體表皮微循環(huán)；同時具有防靜電、防部分X射線及紫外線等功能。[16]

　　海藻酸鈉在水溶液中存在著—COO—、—OH基團(tuán)，能與多價金屬離子形成配位化合物。海藻酸鈉溶于水中形成黏稠溶液，然后通過噴絲孔擠出到含有多價金屬離子的凝固浴中，形成固態(tài)海藻酸鈣纖維長絲，只要改變凝固浴中金屬離子的種類，如Ba2+、Zn2+、Al3+、Cu2+、Pb2+、Hg2+、Ni2+、Ag+等，海藻酸中的G結(jié)構(gòu)蟄合多價金屬離子，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。形成的海藻酸纖維可以作為多離子織物用于制備電磁屏蔽織物。原因可能是離子在纖維基質(zhì)中含量增加到一定程度時，離子間的結(jié)合力增強，足以克服離子間的靜電斥力作用而使其相互連接起來，形成導(dǎo)電粒子鏈，提高了織物的電磁屏蔽和抗靜電能力。

　　據(jù)西班牙《數(shù)碼報》日前報道，秘魯紡織業(yè)已研制出海藻纖維服裝，包括帽子、夾克、上衣和泳裝等，這種服裝用以海藻酸鹽為原料開發(fā)的海藻纖維制成，能夠有效防止人體過度暴露在紫外線中，從而預(yù)防嚴(yán)重的眼部疾病和皮膚癌等皮膚疾病。據(jù)稱這種纖維能夠抵御99.7%的紫外線侵襲。

　　4.2.2阻燃海藻纖維

　　因為海藻酸為多糖類大分子聚合物，聚合物燃燒時發(fā)生的熱分解主要為鏈?zhǔn)浇饩酆蜔o規(guī)分解兩類。鏈?zhǔn)浇饩凼菃误w單元從鏈端或最弱鏈點相繼脫開，實質(zhì)上是鏈?zhǔn)骄酆系姆囱?，通常稱為逆增長或解鏈，解聚反應(yīng)在臨界溫度點發(fā)生；發(fā)生無規(guī)分解時，在鏈上任意位置發(fā)生鏈斷裂，生成比單體大的各種形狀的碎片。這兩類熱分解可以同時發(fā)生，也可以分別發(fā)生，但通常是同時發(fā)生的。海藻酸纖維自身具有阻燃性，在火焰中陰燃，有白煙，離火自熄。海藻酸鈣纖維的極限氧指數(shù)為34.4，屬于難燃纖維[17]。目前還沒有文獻(xiàn)對其阻燃機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)的報道。筆者認(rèn)為海藻酸纖維的阻燃性主要是和其自身的羧基以及含有的金屬離子有關(guān)。以海藻酸鈣纖維為例，①大分子中含有鈣離子，可能含有鈉離子，在海藻纖維的燃燒過

　　程中就可能生成堿性環(huán)境，再者由于多糖環(huán)上含有羥基基團(tuán)，在堿性環(huán)境和羥基基團(tuán)的共同影響下，海藻酸大分子極易發(fā)生脫羧反應(yīng)，生成不燃性CO2而沖淡可燃性氣體的濃度。②可能生成CaO和CaCO3沉淀而覆蓋于纖維大分子表面，發(fā)生覆蓋或交聯(lián)作用，在二者共同作用下產(chǎn)生阻燃效果。[18]

　　4.2.3美容護(hù)膚海藻纖維

　　意大利ZegnaBaruffaLaneBorgosesia紡絲公司也推出一種名為Thalassa的長絲，絲中含有海藻成分，用這種纖維制成的面料和服裝比一般纖維制成的面料和服裝更能保持和提高人體表面溫度。這種含海藻成分的面料穿著后可以讓人的大腦松弛，也可以提高穿著者的注意力與記憶力，還具有抗過敏、減輕疲勞及改善失眠狀況。

　　5海藻纖維的發(fā)展前景展望

　　自1980年以來，海藻纖維紗布廣泛應(yīng)用于西方醫(yī)療界，許多臨床研究已證明了這種紗布的優(yōu)越性能[19]，但據(jù)文獻(xiàn)報道[20]，目前國內(nèi)外生產(chǎn)的海藻纖維大多強力低、脆性大、彈性低及色澤不夠理想，在某種程度上限制了其應(yīng)用范圍，給產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)帶來一定的困難。所以在紗線原料的選用上，多采用混紡或交織技術(shù)，例如將海藻纖維與莫代爾、粘膠纖維、棉纖維等紡織原料進(jìn)行混紡，可彌補海藻纖維性能上的不足。浙江紡織服裝科技有限公司采用32%海藻纖維/60%MODAL/85%牛奶纖維三合一混紡色紗，并添加氨綸長絲，織造具有一定彈性和抗菌性的色織針織坯布，并對產(chǎn)品的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了測試，結(jié)構(gòu)和性能良好。其產(chǎn)品物理指標(biāo)和外觀質(zhì)量均達(dá)到一等品要求。另外，浙江紡織服裝科技有限公司以海藻纖維/長絨棉混紡紗線為經(jīng)緯紗制造，或以棉紗與海藻/粘膠混紡紗線交織，開發(fā)出兩種大提花緞紋織物，采用低溫、低堿、低鹽染色工藝，開發(fā)了中高檔床上系列用品。此面料的特點是富有光澤、手感柔滑、吸濕透氣、舒適性較好。

　　近年來，青島大學(xué)夏延致、朱平等學(xué)者通過對海藻纖維結(jié)構(gòu)與性能研究，優(yōu)化工藝參數(shù)，采用濕法紡絲方法成功制備了強力達(dá)46.75cN/tex的高強力海藻纖維。海藻纖維可以說是現(xiàn)在所發(fā)現(xiàn)的最完美的衣料，也許不久的將來，到處都可以看到它的身影。大街上，美女們穿著海藻衣盛夏也不會揮汗如雨，更加貌美如花；準(zhǔn)媽媽們穿著海藻衣不必?fù)?dān)心輻射對還沒出生的小寶寶的危害，心情愉快；小女孩玩著身著海藻衣的芭比娃娃，快樂成長；家里，床上是海藻床單、海藻被套，窗戶上掛著海藻窗簾；手術(shù)室，醫(yī)生接過海藻纖維的紗布，用海藻纖維制成的手術(shù)縫合線完成手術(shù)；火災(zāi)現(xiàn)場，消防隊員身著海藻防護(hù)服，更安全更自如。也許你我也都穿著這些用來自海洋的纖維制作的衣服。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1]哈成勇.天然產(chǎn)物化學(xué)與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003，127.

　　[2]StanfordECC.Improvementsinthemanufactureofusefulproductsfromseaweeds:BritishPatent,142[P].1881.

　　[3]StanfordECC.Newsubstanceobtainedfromsomeofthecommonerspeciesofmarinealgae,Algin[J].ChemicalNews,1883,47:254-257.

　　[4]SpeakmanJB,ChamberlainNH.Theproductionofrayonfromalginicacid[J].JournaloftheSocietyofDyersandColourists,1944,60:264-272.

　　[5]ChamberlainNH,JohnsonA,SpeakmanJB.Somepropertiesofalginaterayons[J].JournaloftheSocietyofDyersandColourists,1945,61(1):13-20.

　　[6]ChamberlainNH,LucasF,SpeakmanJB.Theactionoflightoncalciumalginaterayon[J].JournaloftheSocietyofDyersandColourists,1949,65(12):682-692.

　　[7]HarishA.Patel.Norfolk,Mass.PROCESSFORPREPARINGTHEALGINAGECONTAININGWOUNDDRESSING：美國，5470576[P].

　　[8]劉海洋.由生物制品開發(fā)綠色可生物降解纖維[J].山東紡織經(jīng)濟(jì)，2002(6)；32-35.

　　[9]甘景鎬,甘純璣,蔡美富,等.褐藻酸纖維的半生產(chǎn)試驗[J].水產(chǎn)科技情報,1981(5):8-9.

　　[10]孫玉山，盧森，駱強.改善海藻纖維性能的研究[J].紡織科學(xué)研究,1990(2):28-30.

　　[11]朱平，郭肖青，隋淑英，等.殼聚糖接枝海藻纖維及其制備方法與用途：中國，200610069064[P].

　　[12]TachiM，HirabayashiS．Comparisonofbacteriaretainingabilityofabsorbentwounddressings[J]．

　　InternationalWoundJournal，2004(3)：177-181.

　　[13]OtsukaT，TosaY，HosakaY．Calcium-zincalginateandrecombinanthumanbFGF[J].WoundRepairandRegeneration，2002，12(1)：8.

　　[14]劉瑞華．紡織品消臭整理研究進(jìn)展[J]．江蘇紡織，2004(10)：46-47．

　　[15]畢海峰，張玉梅.電磁屏蔽材料的發(fā)展[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2001(6)：7-9．

　　[16]孫世濂，陳青鵬.多離子纖維織物及制備方法[P]．中國專利：CN00125201．1．2000：9-15.

　　[17]朱平，王柳，張傳杰，等.海藻酸鈣纖維的結(jié)構(gòu)與性能[J].合成纖維工業(yè)，2009,32（6）：1-4.

　　[18]KelvinKS.近期無機(jī)(B、Al、Zn、Mg、Ca和Si)阻燃劑的進(jìn)展[J].阻燃材料與技術(shù)，2000(4)：11-12.

　　[19]秦益民.海藻酸纖維在醫(yī)用敷料中的應(yīng)用[J].合成纖維，2003（4）:11-16.

　　[20]李輝芹,鞏繼賢.可生物降解的海藻酸鹽纖維及應(yīng)用[J].新紡織,2002,1:34-36.

　?。ㄗ髡邌挝唬簩O炳軍、陳鵬，淄博市纖維紡織監(jiān)督檢驗所；張玉海，淄博市紡織行業(yè)協(xié)會）