预交联海藻酸钠溶液制备高强度多功能海藻多糖纤维.pdfVIP

中文摘要

自21世纪微塑料污染的问题被发现以来，纤维因其高长径比的结构特点成

为微塑料重要来源，因此各国都在逐步取代传统化纤产品，转而使用更加环保

的可降解纤维。来自于海洋中褐藻的海藻酸盐是一种来源丰富的生物多糖，具

有优异的生物相容性和可降解性能，同时良好的水溶性使得其加工和制备相对

简易。其中，利用金属离子交联海藻酸钠的特性能够通过湿法纺丝制备海藻酸

盐纤维。海藻纤维具有优良的吸水吸湿性能和独特的阻燃性能，应用领域广泛，

然而由于海藻酸钠较低的分子量以及无规的分子结构，导致海藻酸盐纤维强度

受限，影响了其在结构支撑材料和防护织物等领域的应用。现有的增强海藻纤

维的策略通常需要引入非生物质材料，影响纤维的可降解性。如何便捷制备高

强度纯海藻纤维并扩展其应用场景仍然面临挑战。基于以上研究背景，本论文

研究内容概括如下：

1.提出了利用预交联海藻酸钠溶液制备高强度和高取向度海藻酸盐纤维的

新方法。使用缓释钙的方式对纺丝液进行预交联处理，通过对预交联溶液剪切

和拉伸流变行为的分析，证实了预交联形成的蛋盒二聚体能够阻碍海藻酸钠分

子链在拉伸过程中的解缠结和松弛，进而使纤维获得更强的分子间相互作用和

更高的取向度。预交联制备的海藻酸盐纤维具有优异的可纺性，断裂强度达到

474MPa，断裂伸长率达到16.7%，杨氏模量达到14.4GPa，韧性达到52.78

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MJ/m。该增强机理能够运用到其他生物质多糖纤维生产。

2.基于预交联纺丝液制备纤维的高强度和高可纺性，通过一步法制备了海

藻酸钠-纳米二氧化钛复合丝束。该纤维具有优异的催化甲醛功能，能够有效降

低密闭空间甲醛含量。同时通过复合荧光素钠和罗丹明6G染色，成功制备了

在紫外光下具有优异的荧光性能的海藻酸盐丝束，结合海藻酸盐纤维的高取向

性，制备了具有三重加密的纤维图案。为海藻纤维在甲醛吸附和防伪织物等场

景的应用奠定基础。

关键词：海藻酸钠；高强纤维；流变学；功能性纤维

Abstract

Sincetheissueofmicroplasticpollutionwasdiscoveredinthe21stcentury,

fibershavebeenfoundtoeasilyproducealargeamountofmicrofibersduetotheir

highaspectratiostructuralcharacteristics.Therefore,countriesaregradually

replacingtraditionalchemicalfiberproductswithmoreenvironmentallyfriendly

degradablematerialsthatcannaturallydegrade.Alginate,producedfrommarine

brownalgae,isanexcellentbiologicalpolysaccharidewithexcellentbiocompatibility

anddegradability.Itsgoodwatersolubilitymakesitsprocessingandpreparation

relativelyeasy,soitgainedwidespreadattentiononcediscoveredinthelate19th

century.Amongthem,theuseofmetalionstocross-linkalginatesolutionstoforma

uniqueegg-boxstructurecanconvenientlypreparealginatefibersthroughwet

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