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殼聚糖纖維和甲殼素衍生物纖維
隨著人們對(duì)纖維的需求量的不斷增加,開發(fā)以天然可再生資源為原料的新型生物基化學(xué)纖維成了后石油時(shí)代解決紡織行業(yè)原料來源的重要途徑。
海洋,是地球上廣闊的水體,總面積約為3.6億平方公里,約占地球表面積的71%。海洋中蘊(yùn)含豐富的動(dòng)植物資源,利用海洋生物體或海洋生物提取物制成的海洋生物質(zhì)纖維成為近年來快速發(fā)展的綠色生物質(zhì)纖維品種。
海藻酸纖維、 卡拉膠纖維、 瓊膠纖維、 滸苔多糖纖維等屬海洋植物纖維。甲殼素纖維和甲殼素衍生物纖維(殼聚糖纖維、乙酰甲殼素纖維、二丁酰甲殼素纖維等)則屬于海洋動(dòng)物纖維。其中,殼聚糖纖維是國(guó)內(nèi)外產(chǎn)量甲殼素及其衍生物制成的海洋動(dòng)物纖維。今天,我們就一起來看看什么是殼聚糖纖維。
原料來源
顧名思義,殼聚糖纖維的原料是殼聚糖,而要認(rèn)識(shí)殼聚糖,首先要了解甲殼素。
甲殼素廣泛存在于蝦、蟹、昆蟲的外殼以及藻類的細(xì)胞壁中。自然界中甲殼素的年生物合成量約100億噸,是地球上除纖維素以外的第二大有機(jī)資源。
殼聚糖(Chitosan)是什么?
殼聚糖(Chitosan)是甲殼素(Chitin)的脫乙?;a(chǎn)物。甲殼素廣泛存在于蝦、蟹等甲殼動(dòng)物及昆蟲、藻類和細(xì)菌中,是世界上僅次于纖維素的第二大類天然高分子化合物。殼聚糖大分子的分子量通常在幾十萬左右。
分子量小于10000的低聚殼聚糖具有許多優(yōu)于殼聚糖大分子的功能性質(zhì),包括良好的水溶性、保濕增濕性、抑菌抗菌作用等。
水溶性質(zhì)
殼聚糖是含氮多糖類天然生物活性物質(zhì),在其大分子鏈結(jié)構(gòu)中含有大量的-NH3和-OH基團(tuán),當(dāng)殼聚糖降解時(shí),其均分子量降低,殼聚糖分子內(nèi)的氫鍵作用隨之減弱,使殼聚糖分子在溶液中具有更大的擴(kuò)展趨勢(shì),從而引起殼聚糖分子構(gòu)像發(fā)生一定的變化。而長(zhǎng)鏈的縮短和分子構(gòu)像的變化使得殼聚糖在水溶液中的無序程度增加,從而使其水溶性能大為改善。
基于空氣能熱泵技術(shù)的殼聚糖烘干機(jī)
殼聚糖又稱脫乙酰甲殼素,殼聚糖是一種生物原料,其經(jīng)過烘干工藝,得到殼聚糖成品。這種天然高分子在諸多領(lǐng)域中有應(yīng)用。殼聚糖生產(chǎn)工藝要求高,殼聚糖烘干在殼聚糖生產(chǎn)中非常重要而且難度較大。
傳統(tǒng)上使用日曬來曬制殼聚糖,生產(chǎn)效率低下。日光的照射不均勻,無法滿足成品的顏色一致的需要,也無法保證殼聚糖的品質(zhì),現(xiàn)介紹一種基于空氣能熱泵技術(shù)的殼聚糖烘干機(jī),其擁有許多有效的技術(shù)和手段,可以大大提高干燥效率,使殼聚糖受熱均勻,提高烘干質(zhì)量。
采用熱泵殼聚糖烘干機(jī),對(duì)殼聚糖干燥的過程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)于提高殼聚糖干燥的過程熱效率、降低殼聚糖生產(chǎn)成本和保證產(chǎn)品質(zhì)量具有非常重要意義。
殼聚糖纖維是以殼聚糖為主要原料,通過一系列的紡絲方法制備的具有一定強(qiáng)度的功能性生物質(zhì)再生纖維。
殼聚糖纖維的成形
濕法紡絲
濕法紡絲是制備殼聚糖纖維的方法,一般是先將殼聚糖原料溶解于中,經(jīng)過濾脫泡后制成一定黏度的紡絲原液,原液沿管道分配到紡絲位,而后經(jīng)過計(jì)量泵、過濾器而流至噴絲頭,壓出噴絲頭后,呈細(xì)流狀的原液在凝固浴中凝固成固態(tài)纖維,隨后經(jīng)進(jìn)一步拉伸加工后得到成品纖維。
殼聚糖纖維的性能
線密度:工業(yè)化的殼聚糖纖維線密度一般在1.6dtex左右。
斷裂強(qiáng)度:工業(yè)化殼聚糖纖維的斷裂強(qiáng)度為1.4~2.0cN/dtex,與常用纖維相比偏小。
斷裂伸長(zhǎng)率:殼聚糖纖維的斷裂伸長(zhǎng)率為7%~15%,比滌綸、錦綸等合成纖維小。
初始模量:殼聚糖纖維的初始模量為70~95cN/dtex,幾乎比所有常見合成纖維的初始模量都大。殼聚糖纖維在小負(fù)荷下難以變形,剛性非常大。
回潮率:殼聚糖纖維的回潮率一般在12%~18%之間,由于分子鏈上存在著大量的親水性基團(tuán),因而具有較強(qiáng)的吸濕性能。
抑菌性能:殼聚糖質(zhì)子化后可與細(xì)菌之間發(fā)生電中和反應(yīng),有非常好的抑菌性能。
摩擦性能:殼聚糖纖維的摩擦系數(shù)在1.5左右,纖維的摩擦性能較好。
卷曲性能:殼聚糖纖維的剛性大,不易形成卷曲。
電學(xué)性能:殼聚糖纖維的質(zhì)量比電阻和天然纖維差別不大,遠(yuǎn)低于其他合成纖維。
溶脹性:殼聚糖纖維的溶脹速度比粘膠纖維高,溶脹后其彈性下降,摩擦系數(shù)增大,伸長(zhǎng)率也會(huì)增加。