海藻纤维学习.pptx

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1、第1页/共33页海藻海藻 海藻是生长在海中的藻类，是海藻是生长在海中的藻类，是植物界的隐花植物，藻类包括数种植物界的隐花植物，藻类包括数种不同类以光合作用产生能量的生物。不同类以光合作用产生能量的生物。它们一般被认为是简单的植物，主它们一般被认为是简单的植物，主要特征为：无维管束组织，没有真要特征为：无维管束组织，没有真正根、茎、叶的分化现象；不开花，正根、茎、叶的分化现象；不开花，无果实和种子；生殖器官无特化的无果实和种子；生殖器官无特化的保护组织，常直接由单一细胞产生保护组织，常直接由单一细胞产生孢子或配子；以及无胚胎的形成。孢子或配子；以及无胚胎的形成。由于藻类的结构简单，所以有的植由于

2、藻类的结构简单，所以有的植物学家将它跟菌类同归于低等植物物学家将它跟菌类同归于低等植物的的“叶状体植物群叶状体植物群”。第2页/共33页绿藻蓝藻红藻世世界界海海洋洋中中估估计计有有2500 0多多种种海海藻藻褐藻 第3页/共33页海藻纤维海藻纤维 世界海洋中估计有2.5万种海藻，按颜色可粗分为红藻、褐藻、绿藻和蓝藻四大类。海藻纤维的原材料来自天然海藻中所提取的海藻多糖。其有机多糖部分由D甘露糖醛酸（Dmannuronic acid）和L古罗糖醛酸（Lguluronic acid）两种组分构成。科学家们经过细致和深入的研究工作，明确了褐藻胶分子中这两个组分是多聚甘露糖醛酸（M）n和多聚古罗糖醛酸

3、（G）n以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（MG）n相连接。第4页/共33页海藻纤维的原材料来自天然海藻中所提取的海藻多糖。其有机多糖部分由 -D-甘露糖醛酸(-D-mannuronicacid，简称M)-L-古罗糖醛酸(-L-guluronicacid，简称G)第5页/共33页海藻纤维制备海藻纤维制备 海藻纤维通常由湿法纺丝制备，所谓湿法纺丝就是将高聚物溶解于适当的溶剂以配成纺丝溶液，将纺丝液从喷丝孔中压出后射入到凝固浴中凝固成丝条。将可溶性海藻酸盐（通常用海藻酸钠）溶于水中形成粘稠溶液，然后通过喷丝孔挤出到含有二价金属阳离子（Mg2+除外）的凝固浴中，形成固态不

4、溶性海藻酸盐纤维长丝。第6页/共33页图一：海藻酸结构图二：海藻酸钠分子结构式第7页/共33页海藻纤维制备工艺路线海藻纤维制备工艺路线第8页/共33页海藻纤维拉伸性能测试数据海藻纤维拉伸性能测试数据第9页/共33页海藻纤维电镜照片：第10页/共33页海藻纤维的性能海藻纤维的性能l高吸收性l易去除性l高透氧性l凝胶阻塞性质l生物降解性和相容性第11页/共33页海藻粘胶纤维的性能海藻粘胶纤维的性能高吸收性：可以吸收伤口大量渗出液，致使换绷带的时间相对延长，减少换绷带的次数，同时也能减少护理时间，降低护理费用。第12页/共33页海藻粘胶纤维的性能海藻粘胶纤维的性能易去除性：海藻酸盐纤维与渗出液接触后

5、，经过膨化形成了柔软的凝胶。于是，高M海藻酸盐纤维就可以通过用温热的盐水溶液淋洗来去除；还有高古罗糖醛酸海藻酸盐绷带在治愈过程中，膨化度较小，可以整片的拿掉，这对伤口新生的娇嫩组织也有极大的保护作用。第13页/共33页海藻粘胶纤维的性能海藻粘胶纤维的性能l高透氧性：高透氧性：海藻酸纤维吸湿后形成亲水性凝胶，与亲水基团结合的“自由水”成为氧气传递的通道，氧气通过吸附一扩散一解吸的原理从外界环境进入伤口内环境。这样纤维内的高干露糖醛酸段作为纤维大的分子骨架连接点，形成氧气渗入的微孔，避免了伤口缺氧环境，提高了伤口治愈的质量。第14页/共33页海藻粘胶纤维的性能海藻粘胶纤维的性能l凝胶阻塞性质：凝胶

6、阻塞性质：海藻酸盐织物与渗出液接触时，纤维大大的膨化，大量的渗出液保持在处于凝胶结构的纤维中。单个纤维的膨化，减少了纤维之间的细孔结构，阻止了渗出液的散布，海藻酸盐织物的“凝胶阻塞”性质，大大的减少了伤口渗出物的散布对健康组织的浸溃作用。第15页/共33页海藻粘胶纤维的性能海藻粘胶纤维的性能l生物降解性和相容性：生物降解性和相容性：海藻酸盐纤维是一种生物可降解的纤维，这就解决了对环境污染的问题，其生物相容性使其在作为手术线时可以被人体自动分解，不必二次拆线。这样，可以减少患者的痛苦，缩短患者恢复周期。第16页/共33页海藻纤维的应用海藻纤维的应用l高吸湿医用海藻纤维l调温医用海藻纤维l电磁屏蔽

7、、抗静电l阻燃海藻纤维l能美容的海藻纤维l海藻纤维医用l我国科学家研制成功海藻纤维第17页/共33页高吸湿医用海藻纤维：高吸湿医用海藻纤维：1944年，就有人对海藻酸纤维的生产工艺做了详细报道，通过对海藻酸钙进行离子交换，用Cu2+、Fe3+、Al3+金属离子置换处于纤维上的钙离子，从而制成海藻酸铁、海藻酸铜、海藻酸铝等不同的海藻酸纤维，然后将海藻酸纳和羧甲基纤维素进行共混纺丝，制出高吸湿医用海藻纤维。随后有人用它制造出吸湿性医疗敷料和绷带，用于医学临床使用，起到了防止伤口的感染的作用；显示出了它有明显的抑菌和消肿效果。抗菌、除臭医用海藻纤维由于患者的免疫功能下降，伤口在愈合过程中易被细菌感染

8、，易产生异味恶化环境，影响伤口愈合速度。过去常用吸附剂硅胶、沸石、活性炭、空心炭粒、氧化铝等，配以香料予以解决，其实只起着掩盖环境气体的作用。第18页/共33页高吸湿医用海藻纤维：高吸湿医用海藻纤维：现在，随着海藻酸钠的出现，有人使用海藻酸钠和丁香水、肉桂油等精油组成混合溶液制备的有抗菌和芳香效果的海藻纤维。这对大肠菌和表面葡萄球菌具有抗菌性。国外还有些部门已经新开发出一种具有抗菌功能Lyocell型海藻酸纤维。用它制作的服装在穿着、洗涤、干洗过程中不受任何影响，同时还能抑制大多数种类的细菌。远红外医用海藻纤维医用海藻纤维极易被水分子吸收，当远红外线照射人体时会产生吸收、透射、反射过程，这一过

9、程被科学家称之为“生物共振”。曾有医生采用红外线照射配合医用海藻纤维敷涂法解决了伤口感染和溃疡后起到了积极疗效。它的制作方法就是将远红外粉分散于粘胶中进行纺丝，从而制备具有促进伤口愈合功能的远红外海藻粘胶纤维。第19页/共33页调温医用海藻纤维：调温医用海藻纤维：烧伤、创伤病人因为体温受外部环境影响很大，所以维持其体温恒定受到人们的关注。利用调温材料平衡温度，使温度既不太高，也不太低，还可以通过动态的气候来控制调节材料内部的相对温湿度。符合这类性质由海藻纤维构成的绷带和纱布等材料，由于它能减少排汗，提高舒适感，使伤口透气且随外界温度变化的医用敷料会对伤口的愈合速度与效果起着良好的辅助作用。第2

10、0页/共33页电磁屏蔽、抗静电：电磁屏蔽、抗静电：海藻纤维高科技的电器产品如手机、电脑、电视机在给人们带来便利享受的同时，电磁辐射产生的问题也日益严重。为减少和避免电磁辐射对人体造成的伤害，电磁屏蔽织物的需求将越来越大。国内外现已研制出用涂层法、电镀法及复合纺丝法制造的电磁屏蔽织物。近年来，多离子电磁屏蔽织物越来越引起人们的重视。多离子织物是当今国际最先进的第六屏蔽电磁辐射材料，是目前屏蔽低、中频段电磁辐射最先进的民用防护材料。第21页/共33页电磁屏蔽、抗静电：电磁屏蔽、抗静电：由于海藻酸钠在水溶液中存在着-COO-与-OH基团与多价金属离子形成配位化合物海藻酸钠溶于水中形成粘稠溶液，然后通

11、过溶液纺丝法与含有多价金属离子的进行结合，形成固态海藻酸钙纤维长丝。为此，只要改变凝固浴中金属离子的种类，如Ba2+、Zn、Al、Cu2+、Ph2+、Hg、Ni、A等金属离子，形成稳定的络合物。而形成的海藻酸纤维可以作为多离子织物用于制备电磁屏蔽织物。这种离子在纤维基质中含量增加到一定程度时，离子间的结合力增强，足以克服离子间的静电斥力作用而使其相互连接起来，形成导电粒子链，提高了织物的电磁屏蔽和抗静电能力。第22页/共33页能美容的海藻纤维能美容的海藻纤维 海藻纤维的主要价值在于海草成分，利用海藻内含有的碳水化合物、蛋白质(氨基酸)、脂肪、纤维素和丰富矿物质等，它可以有效提高吸湿性能，在纤维

12、中可以通过与皮肤的接触发挥吸湿性能，积极释放海藻成分，令穿着者的皮肤吸收海藻释放的维生素和矿物质。这种纤维包含钙和镁等主要的矿物质，维生素包括维他命A、E、C等。而且不会让人有过敏的反应。第23页/共33页阻燃海藻纤维：阻燃海藻纤维：海藻酸为多糖类大分子聚合物，聚合物燃烧时发生的热分解主要为链式解聚和无规分解两类，链式解聚是单体单元从链端或最弱链点相继脱开，实质上是链式聚合的反映，通常称为逆增长或解链，解聚反应在临界温度点发生；发生无规分解时，在链上任意位置发生链断裂，生成比单体大的各种形状的碎片。这两类热分解可以同时发生。也可以分别发生，但通常是同时发生的；海藻酸纤维自身具有阻燃性，目前还没

13、有文献对其阻燃机理进行详细的报道。海藻酸纤维的阻燃性主要是和其自身的羧基以及含有的金属离子有关。以海藻酸钙纤维为例：（1）大分子中含有钙离子，在海藻纤维的燃烧过程中就可能生成碱性环境，再者由于多糖环上含有羟基基团，在碱性环境和羟基基团的共同影响下，海藻酸大分子极易发生脱羧反应，生成不燃性CO而冲淡可燃性气体的浓度；（2）可能生成CaO和CaCO沉淀而覆盖于纤维大分子表面，发生覆盖或交联作用，在二者共同作用下产生阻燃效果。第24页/共33页能美容的海藻纤维能美容的海藻纤维 德国Alceru Schwarza公司生产的SeaCell海藻纤维可以加工成任意长度和纤度的短纤或长丝，也可以与其它纤维混纺

14、，如与天然纤维或人造纤维混纺，只要在织品中混有25%的SeaCell纤维，就可感受到Seacell的优点。这种织品的终端用途可以应用在衬衣(Hanro已采用)、家用纺织品、床垫等。另SeaCell Active是一种抗菌型的产品，在纺丝时添加银与抗菌剂成分，能缓慢释放银离子，能够持久提供抗菌功能，这种织物可设计作为具有抗菌运动衫、床单、被子、内衣及家饰用品。意大利Zegna Baruffa Lane Borgosesia纺丝公司也推出一种名为Thalassa的长丝，丝中含有海藻成份，用这种纤维制成的面料和服装比一般纤维制成的面料和服装更能保持和提高人体表面温度。这种含有海藻成份的面料穿着后可以

15、让人的大脑松弛，也可以提高穿着者的注意力与记忆力，还具有抗过敏、减轻疲劳及改善失眠状况。第25页/共33页海藻纤维医用：海藻纤维医用：高吸湿医用海藻纤维：1947年美国专利以海藻酸钙和海藻酸钠为原材料的海藻纤维可以制成毛纺织品、手术用纱布和伤口包覆材料。英国公司ConvaTec也开发出了海藻酸钙钠纤维。这个产品在生产过程中引入了钠离子，在未经离子交换之前就有较高的吸湿性。MasahiroTachi制备了吸湿性医疗敷料和绷带，而且吸湿后可以隔绝或阻止细菌的进入，防止伤口的感染。OtsukaT制的锌-钙海藻纤维，有明显的抑菌效果和消肿效果。第26页/共33页我国科学家研制成功海藻纤维我国科学家研制

16、成功海藻纤维 青岛大学2010年8月6日对外宣布，该校纤维新材料与现代纺织国家重点实验室研发人员经过4年的反复实验，利用海藻提取海藻酸盐为原料，以水作溶剂，用特殊设备制出了强度高、性能好的海藻纤维。据悉，为推动海藻纤维技术的应用，家用纺织品企业青岛喜盈门集团已斥资建设大型生产线，预计2011年可实现大规模产业化生产。在该实验室内，染着多种颜色的海藻纤维、海藻酸盐颗粒以及用海藻纤维织成的布料样品琳琅满目。参与研究的孔庆山博士介绍说，海藻纤维的制取已经经过了初试和中试阶段，大规模的生产正在准备过程中。据估算，按现有生产技述，It干海带可以提取200-250kg海藻酸盐，形成2ookg纤维，而每10

17、08海藻纤维就能织1 m2布。第27页/共33页我国科学家研制成功海藻纤维我国科学家研制成功海藻纤维 依此计算，海藻纤维的成本初步测算每吨5万一7万元。孔庆山说，如果把海藻纤维和棉花混纺的话，还可以织更多的布，成本更低，而由海藻纤维制成的布强度比纯棉的要结实。海藻纤维由于取自海洋，具有本质阻燃性，同时，纤维中含有大量的金属离子，可有效屏蔽电磁波，起到防辐射的作用。海藻纤维的这些有利特性加上良好的纺织加工性能，使它不但可以做成普通的衣物，还可以用于制造消防服、防护服、医疗服等特殊用途的服装。目前，这一技术已获得国家“863、国家发改委纺织专项、国家自然科学基金、山东省重大成果转化等项目的支持，申

18、请十余项发明专利，并有3项获得授权。我国是世界上最大的海藻养殖与加工国，海藻酸盐产量占世界的一半以上，非常有利于海藻纤维原料的获得和大规模开发生产。同时，海藻纤维原料的生产不占用石油和土地资源，有助于减轻纺织工业对石油和棉花等的过度依赖。第28页/共33页结束语结束语 海藻纤维属于天然植物做成的原料，其废弃物能够生物分解回归大自然，不污染环境，在目前生化科技的持续进步推动下，若能将这些具有保温、保健及美容功能的纤维，与实际应用和流行时尚、色彩、款式等设计相互结合，将能够获得广大消费者的青睐与使用，顺应健康、环保理念的进一步推广，相信在不久的将来人们的生活会与这种奇特的纤维有着更紧密的联系。第29页/共33页第30页/共33页海藻纤维制成的布料：海藻纤维制成的布料：第31页/共33页第32页/共33页感谢您的观看。感谢您的观看。第33页/共33页