一种纺织用化工新产品一壳聚糖江苏省丝绸学校钱建栋:壳聚糖是一种开发前景看好的精细化学品。本文论述了甲壳素/壳聚糖的制备、结构、性质以及壳聚糖在纺织业领域近年来的*新应用进展和研究动态。
氧一卩一D―葡聚糖)是一种天然生物高分子聚合物,广泛存在于蟹、虾壳中,在自然界中的含量仅次于纤维素。甲壳素经脱乙酰化反应得到壳聚糖(Chitosan,(1,4)*2*胺基一2*脱氧一P聚糖)由于甲壳素/壳聚糖中的羟基、乙酰基、氨基的存在,可发生交联、酰化、醚化、酯化、羧甲基化、烷基化等反应。对甲壳素/壳聚糖进行改性可赋予不同的特性,加上它不仅具有很好的生物相容性,而且无毒、易生物降解,可应用在医药、农业、环境、纺织、印染、造纸、催化、食品、日用化妆品等领域具有广泛的应用前景,是一种高科技绿色新材料。
近年国际壳聚糖需求趋旺,日本和美国等从我国大量购买壳聚糖粗品,生产壳聚糖精品和壳聚糖衍生物,再以高科技产品返销我国,获取高额利润。
6.号型选用号型的实际应用,对于每一个人来讲,首先要了解自己属于哪一种体型,然后看身高和净体胸围(腰围)是否和号型设置一致。如果一致则可对号入座,如有差异则采用近距靠拢法。具体方法如下:身高选用号胸围选用型考虑到服装造型和穿着的习惯,某些矮胖或瘦长的人,也可选用大一档的号或大一档的型。
儿童正处于长身体阶段,特点是身高的长速度快,胸围、腰围的长的速度缓慢。选择服我国有丰富虾蟹壳资源和巨大的壳聚糖产品的潜在市场,预计到2005年国内对壳聚糖产品的需求量将达到4000吨,而目前的产量远远难以满足国内外急切的市场需求,因此开发利用前景十分广阔。
1甲壳素/壳聚糖的结构蟹、虾壳中含有甲壳素、碳酸盐、蛋白质和脂肪等。蟹、虾壳经盐酸分解碳酸盐,氢氧化钠溶液脱蛋白质和脂肪,再经过脱色处理即可得到白色粉状或片状的甲壳素。甲壳素在碱性溶液中,如氢氧化钠/乙醇/水体系,脱乙酰化反应得到壳聚糖。其结构如所示:装时“号”应大一至二档,“型”可不动或大一档。
7.中间体根据大量实测的人体数据,通过计算,求出均值,即为中间体。它反映了我国男女成人各类体型的身高、胸围、腰围等部位的平均水平。具有一定的代表性。中间体是指在人体测量的总数中占有*大比例的体型。国家设置的中间体是指全国范围而言,各个地区情况会有差别。所以,对中间体的设置应根据各地区的不同情况及产品的销售方向而定。
总之,国家服装号型标准的颁布和实施,在生产者和消费者之间架起了一座桥梁,使生产企业正规化生产,便于消费者的购买,为我国服装企业的标准化打下了坚实的基础。
2壳聚糖的生产工艺:用虾蟹壳生产壳聚糖的简要工艺过程如所示:虾蟹壳*净甲壳>甲壳质壳聚糖不溶性甲壳素粗甲壳素脱乙酰基壳聚糖生产工艺流程图将剔除肉质的虾蟹壳加以水煮沸抽提得到净甲壳。
将净甲壳加入5%盐酸浸泡溶解除去钙盐得到除无机盐的甲壳质。
%氢氧化钠并煮沸脱除蛋白质得到粗品甲壳素。
%高锰酸钾脱色漂白,再用2%亚硫酸氢钠还原,并洗净沥干即得到不溶性甲壳素。
将不溶性甲壳素加入脱乙酰基反应釜,用40%氢氧化钠在80~100*C下进行脱乙酰基反应,反应终结后洗净、脱水、烘干即可得到可溶性壳聚糖产品。
壳聚糖化学性质稳定、无毒,由于能溶于低酸度水溶液中,又称可溶性甲壳素,是生物界中大量存在的**的碱性氨基多糖,在稀酸溶液中,H+与壳聚糖分子中的氨基结合后,使壳聚糖分子带正电荷,使它成为天然多糖中少见的带正电荷的高分子化合物、具有许多独特的性质。由于分子的基本单元是带有氨基的葡萄糖,作为高分子量的线型聚胺,分子内同时存在氨基与羟基,其化学性质活泼,可进行修饰、活化和偶联,表现如下:3.1多功能反应性壳聚糖分子中的一0H和一NH2等能进行多功能基化学反应,当pH<65时,具有高电荷密度,多变的配位数和晶体形态,具有配位整合能力,从而形成金属络合物,高分子复合物等,可生成系列衍生物;3.2对染料的亲合性壳聚糖对染料的亲合力与纤维素相近。这一特性,在直接染料中尤为突出;3.3化学修饰性壳聚糖分子中的活性侧基一HN2可酸化成盐,在导入羧基官能团,取代合成侧链铵盐、混合醚、环氧乙烷等活性基团后可制成水溶性、醇溶性、有机溶剂溶解、表面活性,特别是纤维性等一大类化合物;3.4生物降解性壳聚糖具有完全生物降解性,因而也是一种十分理想的生物降解材料,废弃后进入土壤中,参与自然界的生态循环。
3.5生物相容性壳聚糖是人体中不可缺少的物质,作为天然存在的聚合物,与人体组织有极好的生物相容性,可以和体内的各种自由基结合后排出体外,对人体结构有生物降解性。
4纺织业中的用途3壳聚糖的性质壳聚糖是白色或灰白色,略有珍珠光泽、半透明片状固体可溶于有机酸的稀溶液中(pH<65)同时生成盐,这是壳聚糖*重要、*有用的性质之壳聚糖分子中存在有大量的氨基和羟基,可以通过化学反应在其上引入各种功能性基团进行化学修饰,被称为21世纪*有前途的纺织新材料。
4.1纤维4.1.1甲壳素、壳聚糖为直链型大分子,分子间力由氢链相接,其结构有序、取向度高,可作为一种纤维资源。将壳聚糖溶于稀醋酸后,成为具有相应粘度的溶液,然后过滤,离心脱泡纺丝成型,成为均匀纤细的长丝,成丝性能良好。纤维经开松、气流成网、上胶可制成无纺布。
41.2壳聚糖纤维对蛋白质具有高度的亲和性、透气性,其使用无毒性,且对各种细菌、真菌具有良好的抗菌防臭效果。甲壳质有吸水性,故可应用于生产吸水性纤维;应用壳聚糖处理的棉织物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等都具有抗菌作用,经甲壳素、壳聚糖处理的织物具有良好的透气、透湿、吸湿和抗弯刚度。
甲壳素、壳聚糖用于纺织品的加工,通常采用与纤维混纺制成抗菌纤维,或者与合成树脂混合在织物表面成膜的方法。
42改善织物的染色性能42.1可以提高染料上染率和匀染性将壳聚糖的稀醋酸溶液施加在纤维素纤维上,会减少纤维上所带的负电荷和染色过程中纤维上的负电荷对染料色素阴离子的库仑斥力,提高染料的上染率和匀染性。用壳聚糖可使直接染料在棉纤维织物上的上染率加20~30%,可很好地遮盖不成熟棉结、白星从而获得均匀相。
研究表明,织物经壳聚糖处理后,对染料的上染率都大大提高,而且壳聚糖的脱乙酰化度越高,染料的上染率也就越高。特别对于活性染料,可采用低盐或无盐染色工艺,对传统染色工艺加以改进,有利于环境保护。
42.2可以提高染色牢度在纺织工业中,用壳聚糖醋酸溶液作直接染料和疏化染料的固化剂。腈纶、氯纶、涤纶等合纤及羊毛、丝纤维或织物较难染色,在用壳聚糖和铬()对氨基苯甲酸络合物混合溶液处理干燥后,由于静电及共价键作用在纤维表面形成牢固的薄膜,使染料具有很强的亲合力,从而使染料能牢固地吸附在织物表面,因此,用壳聚糖可制备固色剂,使棉、毛及合成纤维织物印花色泽鲜艳,经久不褪。
用壳聚糖处理的羊毛对染料的吸收率可比未处理的羊毛提高1. 42.3改善织物的抗折皱性能将壳聚糖溶于乙酸溶液中,在一定工艺条件下对织物进行浸轧处理,可提高织物的抗折皱性能。
壳聚糖作为防缩整理剂,在与己二醛进行交联后用于织物整理,具有优良的性能。研究表明,将壳聚糖溶液与乙酸酐一乙酸体系混合后对亚麻织物进行浸轧处理,可使壳聚糖转化为甲壳素,在织物表面形成一层甲壳素整理膜,扫描电镜分析显示膜与亚麻纤维有很强的亲和力。由于形成的壳聚糖整理膜加了纤维无定形区的强度,所以织物的抗折皱性能大大提高,经测试,折皱回复角提高60%另外,壳聚糖的稀醋酸溶液可用作合成纤维的抗静电整理剂。聚酯纤维经碱减量、壳聚糖涂层整理后,具有明显的抗静电效果,可将电压降至16V.聚酯织物在用壳聚糖改性加工后,由于静电压极低,产品具有抗静电压耐久性。
5结束语我国有漫长的海岸线,盛产虾蟹,壳聚糖资源十分丰富。虽然壳聚糖在我国,特别是在纺织领域的应用大多尚处于开发阶段,还没有进行大规模推广,但是可以肯定,随着科学技术的发展及对壳聚糖研究和开发的不断深入,具有众多独特功能的壳聚糖一定会获得广泛的应用,推动我国纺织工业的向前发展,并带来巨大的经济效益和社会效益。