張玉海

（山東淄博紡織行業(yè)協(xié)會(huì)，山東淄博 255000）

海藻纖維在紡織領(lǐng)域的研究進(jìn)展

張玉海

（山東淄博紡織行業(yè)協(xié)會(huì)，山東淄博 255000）

分析了海藻纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)，探討了海藻纖維及其產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀，并進(jìn)一步展望了海藻纖維在紡織領(lǐng)域里的開發(fā)遠(yuǎn)景。

海藻纖維；遠(yuǎn)紅外；自阻燃；生物降解性；電磁屏蔽

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著世界人口的增長，能源危機(jī)，資源枯竭，可以由大自然產(chǎn)生的纖維素纖維備受關(guān)注。由于傳統(tǒng)的棉、麻天然纖維素纖維在發(fā)展規(guī)模方面有一定局限，如棉花的“與糧爭地”的問題，因此人們把視線越來越多的集中在可生物降解，集自然與美觀、舒適與健康于一體的天然環(huán)保型新纖維品種。海藻纖維以其各種優(yōu)異性能在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用得到了消費(fèi)者的關(guān)注。海藻纖維屬于天然植物做成的原料，其廢棄物能夠生物分解回歸大自然，不污染環(huán)境，海藻纖維具有保濕和礦物質(zhì)的鈣、鎂成份對(duì)皮膚有自然美容的效果[1]。在目前生化科技的持續(xù)進(jìn)步推動(dòng)下，若能將這些具有保溫、保健及美容功能的纖維，與實(shí)際應(yīng)用和流行時(shí)尚、色彩、款式等設(shè)計(jì)相互結(jié)合，將能夠獲得廣大消費(fèi)者的青睞與使用，順應(yīng)健康、環(huán)保理念的進(jìn)一步推廣，相信在不久的將來人們的生活會(huì)與這種奇特的纖維有著更緊密的聯(lián)系。

1 海藻纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)

海藻纖維粗細(xì)均勻且縱向表面有溝槽，橫截面呈不規(guī)則的鋸齒狀且無較厚的皮層存在,和普通黏膠纖維的截面比較相似，纖維的微觀形貌主要取決于凝固的條件，固化成型過程要脫除大量溶劑，使得纖維橫截面收縮，呈不規(guī)則的鋸齒狀[2]。

2 海藻纖維的性能特點(diǎn)

2.1 遠(yuǎn)紅外功能[3]

海藻炭是天然的海藻類（昆布、海帶、馬尾藻等）經(jīng)過特殊窯燒成的灰燼物。海藻炭內(nèi)含鈉量少，含有豐富礦物質(zhì)，化學(xué)成份多，也含有一些藻鹽類成分。在抽出海藻炭內(nèi)的藻鹽類后，以特殊的制造程序?qū)⒑Ｔ逄繜珊谏?，黑色化的海藻炭便具有良好的遠(yuǎn)紅外線放射效果。

海藻炭纖維是將海藻炭的炭化物，經(jīng)過粉碎成為超微粒子后，再與聚酯溶液或尼龍溶液等混煉紡制予以抽絲、加工而成的纖維。這種纖維可以與天然棉或其它纖維混紡，紡成的紗線便具有遠(yuǎn)紅外線放射機(jī)能。遠(yuǎn)紅外線照射能使人體血液產(chǎn)生共鳴共振，促使體內(nèi)水分子振動(dòng)，分子間磨擦產(chǎn)生熱反應(yīng)，促使皮下溫度上升。熱脹冷縮效應(yīng)使微血管擴(kuò)張，加速血液循環(huán)、促進(jìn)新陳代謝、消除體內(nèi)的有害物質(zhì)，并且能迅速產(chǎn)生新酵素，使人體生理機(jī)能更加活絡(luò)。

一般而言，只要使用15%～30%的海藻炭纖維就具有良好的遠(yuǎn)紅外線放射效能，可以編織成具有遠(yuǎn)紅外線放射機(jī)能的各種織物，應(yīng)用在襪子以及內(nèi)衣等產(chǎn)品上。

2.2 負(fù)離子功能[4]

海藻炭纖維能產(chǎn)生負(fù)離子，可以促使人體新陳代謝旺盛，使身體健康，而且海藻炭纖維含有礦物質(zhì)可放出α波，讓人心境寬松而具有舒適感。

海藻炭纖維面料具有保溫及保健雙重效果，適用于T恤、內(nèi)衣等服裝，長期穿著使人體分子磨擦產(chǎn)生熱反應(yīng)，促進(jìn)身體血液循環(huán)，具有一種蓄熱保溫的效果。海藻炭纖維織成的襪子具有保溫、抗菌及防臭效果。

2.3 自阻燃性能

海藻纖維是一種自阻燃纖維，熱穩(wěn)定性較好，極限氧指數(shù)為34.4，燃燒過程中纖維的炭化程度高，離開火焰即熄滅。從海藻酸鈉的熱分解過程可以看出，海藻酸鈉熱分解過程中能釋放出大量的水和CO2，水分子的汽化吸收大量的熱量，降低纖維表面的溫度。另外，生成的水蒸汽和CO2屬惰性氣體，將海藻纖維分解出的可燃性氣體濃度稀釋，達(dá)到阻燃的效果[5]。

2.4 高透氧性

海藻酸纖維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)吸附一擴(kuò)散一解吸過程，從外界環(huán)境進(jìn)人傷口組織內(nèi)環(huán)境；另外纖維內(nèi)的高M(jìn)段作為纖維的分子骨架形成氧氣進(jìn)入的空穴[6]。

2.5 生物降解性和相容性[7]

海藻酸鹽纖維是一種生物可降解的纖維，這就解決了對(duì)環(huán)境污染的問題。其生物相容性好，織物穿著舒適、衛(wèi)生、綠色、環(huán)保，對(duì)人體皮膚不會(huì)產(chǎn)生過敏等不良反應(yīng)。

2.6 金屬離子吸附性

海藻酸鈉在水溶液存在著—COO—，—OH基團(tuán)，能與多價(jià)金屬離子形成配位化合物。海藻酸中的G結(jié)構(gòu)蟄合多價(jià)金屬離子，形成導(dǎo)電鏈，可提高大分子鏈的聚集能，提高織物的電磁屏蔽和抗靜電能力，可用于制造電磁屏蔽防護(hù)紡織品[8]。

2.7 高吸濕性

海藻纖維大分子上的羧基具有很強(qiáng)的水合能力，可以結(jié)合大量的水，而且海藻纖維的無定形區(qū)（水分子的可及區(qū)）較大，它可以吸收20倍于自己體積的液體，所以其吸濕性比棉纖維和甲殼素纖維優(yōu)異[9]?？椢锎┲鴽鏊?，不易產(chǎn)生靜電、起毛和起球。

3 海藻纖維及其面料等產(chǎn)品的開發(fā)和利用現(xiàn)狀

3.1 Seacell海藻纖維面料

Seacell海藻纖維由德國Alceru Schwarza公司生產(chǎn)，是利用海草內(nèi)含有之碳水化合物、蛋白質(zhì)(氨基酸)、脂肪、纖維素和豐富礦物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)所開發(fā)出的纖維，這種纖維的制法是以lyocell纖維的生產(chǎn)制造程序?yàn)榛A(chǔ)，在紡絲溶液中加入研磨得很細(xì)的海藻粉末或懸浮物予以抽絲而成。這些海藻主要來自于棕、紅、綠和籃藻類，尤其是棕藻類及紅藻類是最佳海藻纖維的原材料。

Seacell纖維可以加工成任意長度和纖度的短纖或長絲，也可以與其它纖維混紡，如與天然纖維或人造纖維混紡，只要在織品中混有25%的Seacell纖維，就可感受到Seacell的優(yōu)點(diǎn)。這種織品的終端用途可以應(yīng)用在襯衣(Hanro已采用)、家用紡織品、床墊等。另Seacell Active是一種抗菌型的產(chǎn)品，在紡絲時(shí)添加銀與抗菌劑成分，能緩慢釋放銀離子，能夠持久提供抗菌功能，這種織物可設(shè)計(jì)作為具有抗菌運(yùn)動(dòng)衫、床單、被子、內(nèi)衣及家飾用品[10]。

3.2 能“美容護(hù)膚”的海藻纖維[11]

意大利Zegna Baruffa Lane Borgosesia紡絲公司也推出一種名為Thalassa的長絲，絲中含有海藻成份，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。這種含有海藻成份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的功能。

3.3 海藻纖維內(nèi)衣

日本一家特種纖維公司是世界首家實(shí)現(xiàn)海藻纖維大批量生產(chǎn)的廠家，其工藝屬領(lǐng)先地位。這家公司自2000年在韓國銷售海藻纖維內(nèi)衣，目前已擴(kuò)大到歐洲和東南亞等國家。海藻纖維在內(nèi)衣上的應(yīng)用充分體現(xiàn)了海藻纖維能反射遠(yuǎn)紅外線，產(chǎn)生負(fù)離子保暖和保健作用的特性[12]。

3.4 殼聚糖接枝海藻纖維

山東青島大學(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，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[13]。

3.5 防紫外線海藻纖維服裝

秘魯紡織業(yè)研制出一種海藻纖維服裝，能夠抵御紫外線侵襲和預(yù)防皮膚癌。據(jù)西班牙《數(shù)碼報(bào)》2008年報(bào)道[14]，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。這種服裝包括帽子、夾克、上衣、內(nèi)衣和泳裝等，都是由秘魯海域中盛產(chǎn)的杉藻纖維制成。這種海藻纖維能夠抵御99.7%的紫外線侵襲。

3.6 抗菌防臭紡織品

紡織品的抗菌防臭功能主要是通過加入抗菌劑來實(shí)現(xiàn)，可以利用抗菌金屬離子（如銀離子）或天然抗菌劑（如殼聚糖、蘆薈等）來制備抗菌海藻纖維。例如德國Alceru-Schwarza公司新開發(fā)一種具有抗菌功能的Lyocell海藻酸纖維即能抑制大多數(shù)種類的細(xì)菌[15]。

3.7 高檔服裝面料的開發(fā)應(yīng)用[16]

海藻纖維吸濕性好，但缺點(diǎn)是強(qiáng)度、彈性及色澤不夠理想，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、黏膠纖維、棉纖維等紡織原料進(jìn)行混紡，可彌補(bǔ)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(duì)產(chǎn)品的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了測試，結(jié)果各性能良好，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)緯紗織造，或以棉紗與海藻／黏膠混紡紗線交織，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(diǎn)是富有光澤、手感柔滑、吸濕透氣、舒適性較好。

4 海藻纖維的發(fā)展前景

我國是世界上最大的海藻養(yǎng)殖與加工國，海藻酸鹽產(chǎn)量占世界的一半以上，非常有利于海藻纖維原料的獲得和大規(guī)模開發(fā)生產(chǎn)。同時(shí)，海藻纖維原料的生產(chǎn)不占用石油和土地資源，有助于減輕紡織工業(yè)對(duì)石油和棉花等的過度依賴。

海藻纖維在高檔保健服裝、兒童玩具以及醫(yī)療、環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。但是，在應(yīng)用方面的擴(kuò)展仍需要我們不斷探索，主要表現(xiàn)在：

(1)提高海藻纖維力學(xué)性能?？梢钥紤]控制其工藝條件來提高其性能；也可以通過與其他高聚物共混改善強(qiáng)度，吸濕性，染色率等。

(2)賦予海藻纖維功能性?？梢酝ㄟ^加入抗菌離子或天然抗菌劑來提高纖維抗菌性能，降低成本，使其更廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域；也可通過離子交換、吸附、共混等方法制備吸附及香味除臭纖維、遠(yuǎn)紅外抗輻射纖維和相變調(diào)溫纖維等功能性海藻纖維，利用海藻纖維的金屬離子吸附性制備擁有電磁屏蔽特性的纖維及抗靜電防護(hù)纖維，擴(kuò)大海藻纖維的市場份額。

5 結(jié)論

由于海藻纖維特殊的形態(tài)結(jié)構(gòu)，由海藻炭纖維制作的織物具有良好的遠(yuǎn)紅外線放射效能和負(fù)離子功效；而且海藻纖維還具有良好的自阻燃性能、高透氧性能、生物降解性和相容性、金屬離子吸附性、高吸濕性等特殊性能，在高檔保健服裝、內(nèi)衣、家用紡織品、床墊、環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用前景十分廣闊。

隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)健康、環(huán)保理念的進(jìn)一步加深，相信在不久的將來人們的生活會(huì)與海藻纖維有著更緊密的聯(lián)系。

[1]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.

[2]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.

[3]趙雪,何瑾馨,朱平,等.功能性海藻纖維的制備[J].高科技纖維與應(yīng)用,2008(3):24-29.

[4]羅以喜.醫(yī)衛(wèi)保健用纖維與針織物[J].針織工業(yè)，2005（7）：21-23.

[5]Joll C A，Huynh T，Heitz A．Off-line tetramethylam monium hydroxide thermocbemolysis of model compound aliphatic and aromatic carboxylic acids：decarboxylation of some ortho-and／or para-substituted aromatic carboxylic acids[J]．Journal of Analytical and Applied Pyrolysis，2003，70(12)：151-167.

[6]秦益民.海藻酸醫(yī)用敷料吸濕機(jī)理分析[J].紡織學(xué)報(bào)，2005,26（1）：113-115.

[7]秦益民.甲殼胺和海藻酸纖維在醫(yī)用敷料中的應(yīng)用[J].針織工業(yè)，2004(10):60-63.

[8]展義臻，朱平，張建波，等.海藻纖維的性能與應(yīng)用[J].印染助劑，2006,23（6）：9-12.

[9]郭肖青，朱平，王新.海藻纖維的制備及其應(yīng)用[J].紡織導(dǎo)報(bào)，2006（7）：44-47.

[10]韓麗,賈文芹,孫永祥.Seacell～纖維面料染整工藝[J].印染,2008(11):16-17.

[11]高勤寶.能“美容護(hù)膚”的海藻纖維[J].紡織裝飾科技,2008(3):4-5.

[12]郭肖青,朱平,王新.海藻纖維的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用[J].染整技術(shù),2006,28(7):15-18.

[13]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]. 2007-04-04

[14]卡姆索.海藻纖維服裝可預(yù)防皮膚癌[J].中華中醫(yī)藥學(xué)刊,2010(3):573.

[15]展義臻,朱平,張建波.海藻纖維在醫(yī)療和防護(hù)紡織品中的應(yīng)用[J].染整技術(shù),2006(5):21-24. [16]浙江紡織服裝科技有限公司.海藻纖維及紡織品的開發(fā)與應(yīng)用[J].現(xiàn)代紡織技術(shù),2010(2): 12-14.

RESEARCH PROGRESS OF ALGINATE FIBER IN TEXTILE FIELD

ZHANG Yu-hai
(Zibo Textile Industry Association，Zibo 255000，China)

This paper analyzes the characteristics of morphological structure and properties of alginate fiber, discusses the development and application status of alginate fiber and its products,and forecasts the development prospect of seaweed fiber in the textile field.

alginate fiber;far infrared;self flame-retardance;biodegradability;electromagnetic shielding

TS102

A

10.3969／j.issn.1672-500x.2013.03.008

1672-500X(2013)03-0026-04

2013-04-19

張玉海（1972-），男，山東青島人，碩士，工程師，從事新材料的研究與開發(fā)。