龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
壳聚糖改性粘胶纤维制备抗菌纤维的研究进展
作者：赵虎
来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第05期
摘 要：壳聚糖是一种光谱抗菌剂，可以用于改性粘胶纤维制备抗菌纤维。本文综述了将壳聚糖引入粘胶纤维制备抗菌纤维的改性方法及其研究进展，并对未来壳聚糖改性粘胶纤维的制备方法做简单展望。
关键词：粘胶纤维；壳聚糖；抗菌；改性
人们日常使用的各种纺织品，如被褥、内衣裤、鞋袜、衣服、毛巾等都是细菌生存的适宜场所，潮湿环境会使纤维制品变色、发霉等，会诱发各种皮肤疾病。如果研究出具有抗菌功能的纤维织物，将极大满足人们的需求。
粘胶纤维本质上仍是天然纤维素纤维，有吸湿性能好、易染色、抗静电等优良特性，制成的织物穿着舒服、透气性好，在贴身衣物中应用广泛。但是粘胶纤维没有抗菌性能，回潮率高，易受霉菌侵害产生异味，逐渐成为抗菌纤维的改性对象。近年，人们研究最多的是以壳聚糖作为抗菌改性剂，对粘胶纤维改性制备抗菌纤维。 1 壳聚糖的抗菌性
壳聚糖（Cs）是一种多糖类的天然化合物，学名为（1-4）-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖，是甲壳素经浓碱处理后脱乙酰基的产物，最引人注目的是具有广谱抗菌性。
壳聚糖的抗菌性受粘均相对分子量、脱乙酰化度、浓度和pH值等因素的影响，目前普遍认可的抗菌机理是壳聚糖的抑菌性主要来源于分子链上所带的正电荷-NH3+。壳聚糖大分子上存在大量-NH2和-OH，氨基被氢质子化后可形成-NH3+。因细菌细胞带负电荷，正电荷基团与细胞壁表面的阴离子结合，阻碍细胞同外界的物质交换，使细菌发生絮凝、聚沉，达到抑菌杀菌目的。
用壳聚糖改性粘胶纤维制备抗菌纤维有天然优势，因其与纤维素结构相似，唯一区别是在每一个吡喃糖环位置上的基团不同，壳聚糖是-NH2，而纤维素则是-OH。这种相似性为这两种聚合物相容提供了基础。因而壳聚糖及其衍生物成为了制备纤维素基抗菌纤维的首选抗菌剂。 2 壳聚糖/粘胶抗菌纤维的研究进展 2.1 物理共混纺丝法
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
物理共混纺丝法是通过物理方法将壳聚糖颗粒与纺丝原液混合，通过纺丝使得纤维中含有壳聚糖，具备抗菌性能。根据混入壳聚糖的形式及方法，分以下类型：①壳聚糖微细粉末：结合粘胶纤维生产工艺，可将壳聚糖粉末，混入粘胶中纺制成丝。濑尾宽等人将粒径在5μm以下壳聚糖微细粉末混入粘胶中制得抗菌纤维，发现这种纤维制品有优良抗菌性能，反复洗涤50次仍保持较好抗菌效果。但是，壳聚糖分子中的羟基和氨基，容易在基团间形成分子内和分子间氢键，对分子链的构象和结晶影响很大，致使粉碎工作困难，设备要求较高；②微晶壳聚糖，相比一般壳聚糖，有更优越的性能，如成氢键能力强、生物相容性和抗菌性强等，有凝胶状水分散体和微晶粉末两种形式。庄旭品课题组等人利用微晶壳聚糖水分散体与粘胶纺丝液混合，制备出了抗菌纤维。经测试该抗菌纤维具有较好的干/湿断裂强度、干/湿断裂伸长率等，均达到国家规定的粘胶长丝优等品标准；③纤维素溶剂法纺丝是将纤维素浆粕直接溶解在有机溶剂中，形成具有假塑性的稳定溶液，是一种环保、节能、直接的方法，代表着纺丝工艺的方向。
因此，寻找能同时溶解壳聚糖和粘胶溶液的溶剂是首要问题。壳聚糖和纤维素分子结构极其相似，理论上讲，这种溶剂是存在的。已发现的这种溶剂体系有N-甲基吗啉氧化物（NMMO）、三氯乙醛/二甲基乙酰胺（DMAc）、TFA/CH2Cl2、LiCl/DMAc等。林珊等人利用无机溶盐ZnCl2·4H2O溶液作为共同溶剂，制得纤维素/壳聚糖/ZnCl2·4H2O溶液，研究其流变性能，发现其表观粘度随剪切速率和剪切频率增加而下降，出现典型的切力变稀现象，属于假塑性流体。
2.2 磺酸酯化纺丝法
将壳聚糖进行磺酸化，然后混入粘胶液中纺制出抗菌纤维，不仅具有抗菌性能，还可以有效提高纤维的染色性能。该法优点是仍按常规工艺进行。纤维中壳聚糖只要达到一定含量，就有明显的抗菌性，并且混合是在分子级水平上，抗菌持久且均匀；缺点是壳聚糖致密的晶格结构，导致其反应性能较差，磺酸化难度大，且壳聚糖黄原酸酯溶液过滤性能差，导致纺丝难度增加。
2.3 纤维涂层法
纤维涂层法属于纤维后处理中的一种。该法是将粘胶纤维通过壳聚糖的醋酸溶液，再经浸轧-焙烘使纤维表面涂覆一层壳聚糖，获得抗菌功能。Weijun Ye等用正丙烯酸丁酯为核，壳聚糖为壳，壳聚糖溶液为介质，对纤维涂层处理，浸轧-焙烘制得抗菌纤维，该纤维对葡萄球菌抗菌率99%以上。该法操作简便，但所得织物手感和耐洗涤性较差，影响使用性能，应用范围不大。 3 展望
纵观目前壳聚糖改性粘胶纤维的几种方法，不难发现主要研究集中在物理共混纺丝法。磺酸酯化纺丝法虽然混合效果比较好，抗菌持久均匀，但壳聚糖晶格结构导致其磺酸化难度较
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
大；纤维涂层法加工成本低廉，操作简单，但不耐洗涤，其应用。物理共混纺丝法中，要求壳聚糖能够较好的与粘胶纤维共混，壳聚糖微细粉末对设备要求较高，微晶壳聚糖易于达到粒径要求，溶剂法更随着纤维素纤维溶剂法纺丝出现产生新型壳聚糖/粘胶纤维改性方法。目前发现的共溶剂体系不多，且实验研究结果不完善，但是该法潜力巨大，随着对壳聚糖、纖维素溶解性能研究的深入，相信不久未来，溶剂法纺丝在制备壳聚糖改性粘胶抗菌纤维方面有新突破。 参考文献：
[1]庄旭品，管云林，刘伟.微晶壳聚糖的制备及其应用[J].化工时刊，2001，15（3）：13-15.
[2]刘晓非.壳聚糖/粘胶抗菌纤维制备的科学研究[D].天津：天津大学，2000.
[3]林珊，陈礼辉，周永辉.纤维素/壳聚糖/ZnCl2·4H2O溶液的制备及其流变性能[J].华中师范大学学报（自然科学版），2012，46（6）：700-704.
