海藻酸纖維

海藻酸又稱褐藻酸、海帶膠、褐藻膠，是從褐藻類植物中提取的一種天然高分子材料，海藻酸具有許多優良的性能，在食品、醫藥、紡織、印染造紙、日用化工、廢水處理等領域有十分廣闊的應用，是我們日常生活中使用最多的高分子材料之一。英國化學家ECC Stanford在1881年1月12日發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 (Laminaria Stenophylla)中提取出的一種凝膠狀物質 他把用稀鹼溶液提取出的物質命名為 Algin，加酸後生成的凝膠為Alginic acid ，即海藻酸。隨後的研究證明，海藻酸是一種由兩種單體組成的天然高分子共聚物

圖1顯示了海藻酸中兩種單體的化學結構。

作為一種天然高分子，海藻酸具有很高的相對分子質量，從褐藻中提取的高黏度海藻酸的聚合度達600~1000 ^[1]  ，對應的相對分子質量為120000~190000，由於海藻酸的鈉鹽可溶解於水中，因此將海藻酸鈉溶於水中製備紡絲液後，可以很容易地通過濕法紡絲製備海藻酸纖維。海藻酸與大多數二價或多價金屬離子形成的鹽是不溶於水的，因此可以採用二價金屬離子的水溶液作為凝固液，由於氯化鈣價格便宜，並且對人體無任何毒性，因此用氯化鈣為凝固液生產海藻酸鈣纖維是工業上最常用的生產方法。從化學的角度來看，海藻酸纖維的成形過程是一個水溶性的海藻酸鈉轉變成不溶於水的海藻酸鈣的過程，二價的鈣離子通過離子鍵結合臨近海藻酸分子鏈上的羧酸基團後，鈣離子被包圍在相鄰的分子鏈之間，形成一個類似雞蛋盒的結構。

這種結構的形成使海藻酸失去了溶解性，同時大量的水分被包圍在大分子之間，使初生的海藻酸鈣纖維形成一種含水量極高的纖維狀膠體Thomas等在研究海藻酸鈣纖維的成形過程中發現，當海藻酸鈉溶液通過噴絲孔被擠入氯化鈣水溶液時，絲條的表面很快形成海藻酸鈣而後，氯化鈣通過已經沉澱的海藻酸鈣進入圓柱狀的海藻酸鈉溶液之後，與海藻酸鈉發生反應，形成海藻酸鈣由於海藻酸鈉和氯化鈣的反應速度很快，成膠的速度取決於氯化鈣的滲透速度。

甘景鎬等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 年就結合國外對海藻酸纖維的研究，採用含5 %海藻酸鈉的紡絲溶液，通過濕法紡絲製備海藻酸鈣纖維研究中發現，由於凝固液中的鈣離子的濃度因為不斷被消耗而減稀，為便於控制，使用飽和的氯化鈣水溶液作為凝固液最為適宜 纖維在 2 000 Pa 壓力下，於60 下進行乾燥後得到的強度為0.44~1.76 cN/dtex。

孫玉山等在1990 年詳細研究了海藻酸纖維的生產工藝，該課題組通過濕法紡絲，在氣體介質中拉伸後得到的纖維強度達2.67 cN/dtex，為了改善海藻酸鈣纖維的化學穩定性，課題組採用纖維素醋酸酯、聚乙烯醇、甲殼質等對纖維進行塗層處理，使纖維具有一定的化學穩定性，可以在生理鹽水中維持兩週保持不溶解，在用鋅、鋁、鐵、鉻等金屬離子處理海藻酸鈣纖維後，纖維可以在生理鹽水中浸漬兩個月後不溶解。

進入 21 世紀，隨着石化資源的日益枯竭以及消費品市場環保意識的加強，具有可持續發展特性的天然高分子材料變得越來越重要，很多化工原料正在由化學原料向天然提取原料轉變 作為一種從海藻植物中提取的天然高分子材料，海藻酸及各種海藻酸鹽正在得到越來越多的關注 海藻酸纖維的研究也在各級政府部門的支持下得到重視，並取得了重要的進展。目前我國已經是海藻酸原料的生產大國，經過各界的進一步努力，我國必將在海藻酸纖維的研究開發和生產中達到世界先進水平。