壳聚糖纤维是以壳聚糖为主要原料，在适当的溶剂中将其溶解，配制成一定浓度的胶体纺丝原液，再经喷丝、凝固成形、拉伸等工艺，制备成具有一定机械强度的高分子功能陛材料。早在1942年，美国就首先研制成功壳聚糖纤维，由于当时对壳聚糖纤维的特陛研究不太深入，尤其是壳聚糖纤维的抗菌陛未被发现，因而未被人们接受。20世纪80年代，日本开展壳聚糖和甲壳素及其衍生物纤维的研究，到90年代初期，日本的富士纺织株式会社实现了壳聚糖纤维的工业化生产，我国自90年代中期才真正开始对壳聚糖纤维制备及其功能性进行广泛研究。壳聚糖纤维的生物相容性，广谱抗菌性、生物可降解性等特殊功能，已为人们所关注。
一、壳聚糖纤维的制备
1、工艺流程
虾壳—壳聚糖—溶解—纺丝原液—过滤—脱泡—喷丝—凝固—拉伸—淋洗—干燥—切断—成品
2、主要工艺过程
将壳聚糖溶解于2％-5％稀乙酸溶液中，适当添加0．5％～1%尿素、0．2％-0．4％乙酸锌等助剂制备成含1％一5％壳聚糖的纺丝原液，将过滤、真空脱气后的纺丝原液，经直径为0．10mm～]112111喷丝头喷入5％——10％NaOH溶液中使其凝固，再经1．3-3倍拉伸、洗涤，在张力状态下干80℃干燥o．5h制备而成。
二。壳聚糖纤维的主要性能与特性
1、机械强度
机械强度是衡量纤维品质的重要指标之一。壳聚糖是2—氨基—2—脱氧葡萄糖单体通过9—(1，4)糖甙连接起来的直链多糖，其分子量通常达100万以上，经溶解、凝固、拉伸制备成分子排列规则，结构紧密的壳聚糖纤维，其干强一般为0．97-2．73cN．dtex-1，湿强为0．35—1．23cN．dtex-1
2、伸长率
纤维伸长率通常采用断裂伸长率表示，纤维伸长率愈大，表示纤维抵抗外力破坏的能力愈强，壳聚糖纤维的伸长率一般干伸S—l 4 (％)、湿伸6～1 2(％ )。
3、吸湿性
纤维吸湿性的强弱与纤维分子中亲水性基团的数量、纤维结构的微孔性及纤维之间的饱合性有关。壳聚糖纤维因其大分子结构中含有大量的亲水性基团，同时又是通过湿法纺丝而成，分子间形成了许多微孔结构，致使纤维具有很好的透气性和保水率，一股保水率在130％以上。
4、广谱抗菌性
壳聚糖具有广谱抗菌性。自[979年Allan提出壳聚糖的抗菌性以来，其抗菌性和抗菌机理一直是国内外学者研究的热点，尽管对其抗菌机理尚有争议，然其抗菌性能已是一个公认的事实。
5，牛物相容性和可降解性
壳聚糖作为低等动物组织中的纤维成分，从大分子结构上来看，它们既相似于植物组织中的纤维素结构，又与高等动物组织中的胶原质结构相类似。因此它们不但与人体有着极好的生物相容性，同时又可被生物体内的溶解酶分解成糖原蛋白为人体吸收。
6、安全性
壳聚糖经急性毒性、亚急性毒性、慢性毒性、Am田试验、染色体畸形试验、胚胎毒性和致畸胎试验、骨髓细胞微核试验等一系列毒理学试验，研究表明壳聚糖对人体无毒。
三，影响壳聚糖纤维强伸度的主要因素
壳聚糖纤维的强伸度(强度、伸长率)主要取决于壳聚糖分子量的大小，脱乙酰度及分子取向度。分子量大小则取决于原料的质量及脱乙酰反应。而分子取向度不仅取决于壳聚糖的浓度、凝固剂的类型及浓度，而且还取决于拉伸倍率和拉伸取向效果。
1、原料质量
原料的质量是制备分子量大、高脱乙酰壳聚糖的基础。因此，消化前必须将虾壳肉质、污物等杂质去除， 用水洗净I原料短期内不加工，经除杂后晒干贮藏。不能用发酵、腐败、变质的虾壳提取的壳聚糖作为原料。
2，壳聚糖的制备
壳聚糖制备过程中脱钙、脱脂、脱蛋白必须彻底，必要时还需要采用高锰酸钾—草酸法进行脱色处理。否 则制备纺丝原液不透明，易发生冻胶现象，造成过滤困难，甚至堵塞滤孔。制备高脱乙酰度的壳聚糖时，可在
浓碱液中加入苯硫酚或硼氢化钠，或在惰性气体N：保护下进行脱乙酰化反应此外，及时通过溶解—沉淀处 理法清理中间产物，增加反应次数，能有效地提高壳聚糖的脱乙酰化度，减少壳聚糖的降解。
3、纺丝原液的制备
(1)溶剂及其浓度的选择
目前，多采用稀乙酸溶解壳聚糖，乙酸浓度一般控制在20／Q一5％之间，浓度的增加，虽然有利于壳聚糖的溶解，但会造成凝固浴中NaOH溶液浓度不足，同时导致壳聚糖部分降解而影响纤维的性能。
(2)壳聚糖的浓度
壳聚糖的浓度直接影响壳聚糖纤维的物理性质。壳聚糖溶液浓度增大，纤维的干强度也随之增大，纤度却呈无规律变化，2％以上时壳聚糖纤维的伸长率逐渐下降，此外，随着壳聚糖浓度的增加，溶液的粘度增大，不仅造成纺丝过滤困难，而且也增加了喷丝阻力，甚至堵塞喷孔。然而，壳聚糖浓度过低也很难制成理想的纤维。壳聚糖浓度一般控制在l％—5％ (重量)之间。
(3)助剂的选择
溶解均匀、低粘度、不形成冻胶的壳聚糖浆液是湿法纺丝制备壳聚糖纤维的关键。为此，在壳聚糖溶液中适当添加助剂，以破坏凝胶的结构，降低凝胶的粘度，从而有利于提高壳聚糖的浓度，增强纤维的强伸度。常用助剂有尿素、乙酸锌、甘油等。尿素的加人，可以降低纺丝原液的粘度，其用量对纺丝状态和纤维的性能有一定的影响，随着尿素浓度的增加，纺丝原液的粘度明显下降，但超过1％会造成纺丝状态恶化，从而影响纤维的性能，加入乙酸锌能增强纤维强度，促进凝固，降低丝束的粘结，随着乙酸锌的增加，丝束脆性增加，易折断;甘油主要是起软化剂和增塑剂的作用，克服壳聚糖纤维的脆性，使纤维的塑性增大，拉伸时不易断丝。
4、喷丝凝固
(1)喷孔的直径
根据湿纺成形的机理，当纺丝原液经喷头进入凝固浴后，溶剂和凝固浴中的凝固剂间进行双扩散，最终固化成形。因此，喷头孔径的大小，直接影响双扩散系数和纺丝的凝固速度，从而影响纺丝的强度。
(2)凝固液的选择
目前，一般多采用NaOH水溶液为壳聚糖纤维的凝固液，主要是由于壳聚糖在碱性条件下溶解度小，NaOH与乙酸的传质通量比小，固化速率缓慢，有利于纤维固化成形，易形成圆形截面的初生纤维。此外，NaOH具有很强的渗透纤维芯层的能力，使得纤维内外层结构趋于一致，不易形成皮、芯层结构。NaOH的浓度一般控制在5％～10％之间，浓度偏低不利于中和喷丝液中的乙酸，这不仅影响初生纤维的凝固，而且初生纤维在拉伸过程中容易断裂。
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