CN117187986A - 一种抗菌海藻酸纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种抗菌海藻酸纤维材料的制备方法，包括将的海藻酸钠溶液经过喷丝板喷出，依次经过抗菌溶液后通过凝固液固化，得到抗菌海藻纤维；抗菌溶液中聚懒氨酸的含量为1‑5％，氯化钙溶液的含量为1‑3％，制备得到的纤维与传统的海藻酸纤维相比，纤维具有杀菌性能，较好的吸液性能和力学性能，具有较好的健康医药领域的应用前景。同时，制备方法更加简单，能够适用于工业化生产。

Description

一种抗菌海藻酸纤维及其制备方法

技术领域

本申请涉及抗菌纤维材料领域，具体的是一种抗菌海藻酸纤维及其制备方法。

背景技术

海藻酸纤维即海藻酸钙纤维，是由海藻酸钠和金属钙离子通过金属置换得到的，而海藻酸主要是在海藻作为原料通过提取获得，海藻酸属于一种天然多糖，具有优异的生物兼容性，同时海藻酸纤维具有优良的吸液性能和阻燃性能，是一种理想的医用纤维材料。

海藻酸纤维回潮率较高，纤维的吸水性能优异，并且在吸收伤口渗出液后，由于伤口渗出液中含有钠离子，纤维会转变成凝胶状态，能够促进伤口的愈合，因此，这种海藻酸纤维常常的作为高端的医用敷料。由于海藻酸纤维自身缺乏抗菌元素，无法杀灭细菌，作为医用敷料主要是其形成凝胶状态防止液体和细菌的流动，因此存在抑菌效果，但是缺乏杀菌灭菌效果。

氨基酸也属于一种生物材料，也称多肽，是一种由三个或三个以上氨基酸分子脱水缩合而成，生物兼容性更加优异，容易被人体吸收。同时，部分氨基酸在与细菌结合后，可能会影响到细菌膜性能，进而存在一定的抗菌性能。

现有技术，如金芳羽等，海藻酸钠/聚赖氨酸复合纤维的制备及其性能研究[J]，《化工新型材料》，2022年9月，第50卷第9期，第134-138页，公开了一种海藻酸钠/聚赖氨酸复合纤维的制备及其性能研究，其中具体的公开了以甘油为增塑剂，通过海藻酸钠(SA)分子中的-COO-与聚赖氨酸(PL)分子中易形成的-NH₃ ⁺盐式键交联制备了复合纤维。该制备方法通过原料中混合赖氨酸和海藻酸，两者在原料混合过程中会发生反应，并且无法互溶，因此，在具体制备纤维的过程中是用镊子夹取牵引薄膜并使其附着在滚筒上，随着滚筒匀速卷绕，薄膜被牵引成纤维状，并在液面交界处连续反应制得复合纤维，这种制备得到的纤维较粗，效率低，得到的产品无工业应用前景。

公开号为CN111996616B的授权发明专利也公开了一种尺寸可控的海藻酸钠/聚赖氨酸自组装纤维，其公开了利用静电自组装作用在海藻酸钠溶液和聚赖氨酸溶液界面中形成聚合物薄膜，在外力牵引下薄膜在界面中不断聚合形成纤维，其中实施例1中公开了“海藻酸钠/聚赖氨酸混合：将上述配制的1wt％海藻酸钠和2wt％聚赖氨酸溶液以3:1的比例先后加入内径为35.1毫米的烧杯中，0.5分钟内在两种溶液的界面中形成一层自组装的聚合物膜；制备纤维：将上述的自组装的聚合物膜匀速向上牵引形成纤维，牵引速度为50厘米/分钟，然后在室温下干燥，得到海藻酸钠/聚赖氨酸自组装纤维。由此可见，该方法仍然将海藻酸钠与聚赖氨酸之间界面形成的薄膜制成纤维，这种方法在实际工业生产中面临难以克服的技术问题。

本公开旨在制备一种生物兼容性优异的海藻酸纤维，并且该纤维材料能够应用于健康医疗领域，制备方法更加简易，适用于工业化生产。

发明内容

本发明基于现有技术中抗菌海藻酸纤维材料作为研发基础，旨在制备一种生物兼容性优异，同时具备抗菌性能的天然多糖的功能改性纤维，该功能改性的海藻酸纤维能够工业化生产，并且能够应用于医疗健康领域，如制备成高附加值的面膜、医用敷料、生物缝合线等产品，同时也具有较高的日用服用领域的前景。

基于此，本公开的构思是利用湿法纺丝工艺制备抗菌海藻酸纤维，制备抗菌海藻纤维的原料包括海藻酸钠、聚赖氨酸和氯化钙；

所制备得到的抗菌海藻酸纤维具有工业生产前景，同时具备良好的抗菌性能、生物兼容性、吸水性以及可染色性能。

进一步的，本公开制备得到的抗菌海藻酸纤维对水的吸液量大于15g/g，更优选的吸液量大于17g/g；

进一步的，本公开制备得到的抗菌海藻酸纤维对于生理盐水的吸液量大于20g/g，更优选的大于22g/g；

进一步的，本公开制备得到的抗菌海藻酸纤维对于乙醇的吸液量大于5g/g，优选的大于8g/g。

在一些实施例中，本公开制备得到的抗菌海藻酸纤维的抑菌率大于70％，优选的大于80％，更优选的大于90％；

在一些实施例中，本公开制备得到的抗菌海藻酸纤维的纤维直径小于200微米；

优选的，本公开制备得到的抗菌海藻酸纤维的直径小于150微米，更优选的小于100微米；

在一些实施例中，本公开制备得到的抗菌海藻酸纤维的强度大于1.8cN/dtex，优选的大于2.0cN/dtex，更优选的大于2.6cN/dtex，更优选的大于3.0cN/dtex。

在一些实验中，本公开还提供了一种抗菌海藻酸纤维材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制海藻酸钠溶液；

(2)配制抗菌溶液；

(3)配制凝固液体；

(4)湿法纺丝，制备康贝海藻酸纤维；

步骤(1)中的海藻酸钠溶液经过喷丝板喷出，依次经过抗菌溶液后通过凝固液固化，得到抗菌海藻纤维；

其中，所述的配制海藻酸钠溶液为称取海藻酸钠溶于水中，海藻酸钠的含量为1-6％，优选的为2-5％，更优选的为4％。

进一步的，所述的海藻酸钠溶液经过脱泡，去除海藻酸钠溶液中的气泡；

所述的脱泡包括静置脱泡和/或负压脱泡；

在一些实施例中，所述配制抗菌溶液为将称取抗菌剂溶于水中并搅拌。

其中，所述的抗菌剂为聚赖氨酸，所述的聚赖氨酸的分子量为3000-5000，优选的聚赖氨酸的分子量为3500-4500，更优选的聚赖氨酸的分子量为3500-3600。

进一步的，所述的抗菌溶液中按重量计，聚赖氨酸的含量为1-5％，优选的聚懒氨酸的含量为1-4％，更优选的聚懒氨酸的含量为2-4％。

更进一步的，所述的抗菌溶液中还加入固化剂，所述的固化剂为氯化钙溶液；

更进一步的，所述的氯化钙溶液的含量为1-5％，优选的氯化钙溶液的含量为1-3％，更优选的氯化钙溶液的含量为1-2％。

在一些实施例中，所述的抗菌溶液中抗菌剂与固化剂的含量为2-4:1-2，优选的抗菌剂与固化剂的含量为2:1。

在一些实施例中，所述的配制凝固液体为将固化剂加入到水中并搅拌，其中所述的固化剂为氯化钙；

进一步的，所述的凝固液中氯化钙的含量按重量计为5-10％，优选的为5-8％，更优选的为6％。

在一些实施例中，所述的湿法纺丝为使用螺杆湿法纺丝机对步骤(1)中的海藻酸钠溶液进行纺丝。

进一步的，所述的海藻酸钠溶液经过喷丝板进入到抗菌溶液的抗菌液槽进行抗菌整理，得到初生纤维；

更进一步的，经过抗菌溶液的抗菌液槽的初生纤维经过含有凝固液的固化槽中进行深度固化，得到抗菌纤维。

进一步的，所述的凝固液的固化槽的牵伸速率与抗菌溶液的抗菌液槽的牵伸比大于2，更优选的牵伸比大于3；

所述的喷丝板的喷丝孔的孔径小于100μm，更优选的喷丝板的喷丝孔的孔径小于75μm。

更优选的，所述的海藻酸钠溶液经过喷丝板进入到抗菌溶液的抗菌液槽进行抗菌整理过程中，所述的整理时间小于30s，优选的小于20s，更优选的小于10s；

优选的，所述的海藻酸钠溶液经过喷丝板进入到抗菌溶液的抗菌液槽进行抗菌整理过程中，所述的整理时间大于5s。

优选的，所述的经过抗菌溶液的抗菌液槽的初生纤维经过含有凝固液的固化槽中进行深度固化中，所述的固化时间大于10s，优选的大于20s，更优选的大于40s。

具体的，更公开提供了一种抗菌海藻酸纤维材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制海藻酸钠溶液；

称取海藻酸钠加入到水中，搅拌，配制海藻酸钠含量为1-6％的溶液，并且静置和/或真空除泡，得到海藻酸钠纺丝溶液。

(2)配制抗菌溶液；

称取抗菌剂加入到水中，搅拌，配制抗菌剂的含量为1-5％的溶液，优选的为2-4％；

其中，所述的抗菌剂为聚懒氨酸，所述的聚赖氨酸的分子量为3000-5000；

所述的抗菌溶液中还可以加入固化剂，所述的固化剂为氯化钙，所述的氯化钙的用量为1-5％，优选的为1-2％。

(3)配制凝固液体；

称取固化剂加入到水中，搅拌，配制固化剂含量为5-10％的凝固液体。

(4)湿法纺丝；

使用螺杆纺丝机对步骤(1)中的海藻酸钠进行湿法纺丝。

具体的，将(1)配制海藻酸钠溶液放入到纺丝液纺丝罐中，将步骤(2)配制抗菌溶液加入到抗菌液槽，将步骤(3)配制凝固液体加入到固化槽中。

将步骤(1)中的海藻酸钠溶液经过喷丝板喷出，依次经过抗菌溶液后通过凝固液固化，得到抗菌海藻纤维。

所述的喷丝板的喷丝孔的孔径小于100μm。

纤维在凝固液的固化槽的牵伸速率与抗菌溶液的抗菌液槽的牵伸速率比大于2，更优选的牵伸速率比大于3。

在所述的湿法纺丝中所述的海藻酸钠溶液经过喷丝板进入到抗菌溶液的抗菌液槽进行抗菌整理过程中，所述的整理时间为5-30s，优选的为10-20s。

所述的经过抗菌溶液的抗菌液槽的初生纤维经过含有凝固液的固化槽中进行深度固化中，所述的固化时间大于10s，优选的大于20s，更优选的大于40s。

通过本发明制备得到的抗菌海藻酸纤维材料与现有技术相比，至少具有以下有益效果：

1、与传统的海藻酸纤维相比，本公开制备得到的抗菌纤维具有杀菌性能，具体的是利用抗菌剂聚赖氨酸，该聚赖氨酸具有优异的生物性能，能够与细菌的细胞膜进行结构，影响到细菌的代谢，达到杀菌的目的。

2、与其他的抗菌剂后整理到海藻酸纤维的纺丝不同，本公开是在纺丝工艺直接进行整理，整理效率高，抗菌性优异，且抗菌剂的固着性优异，抗菌性能持久。

3、与传统的海藻酸纤维以及抗菌海藻纤维相比，本公开的抗菌海藻酸纤维具有优异的力学性能和吸液性能，具有较好的健康医药领域的应用前景。

4、与其他后整理纺丝整理海藻酸纤维相比，本公开的制备方法更加简单，能够适用于工业化生产。

附图说明：

图1：本发明的制备工艺示意图；

其中，1喷丝板、2抗菌溶剂溶液槽、3导丝辊、4固化槽、5干燥箱、6卷丝辊；

图2：本发明纤维在抗菌液槽和固化槽中的反应示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体的，本公开实施例提供了一种抗菌海藻酸纤维材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制海藻酸钠溶液；

称取海藻酸钠加入到水中，搅拌，配制海藻酸钠含量为1-6％的溶液，并且静置和/或真空除泡，得到海藻酸钠纺丝溶液。

其中，海藻酸钠的含量可以是1％，3％，4％或6％；

去除海藻酸钠中的气泡的操作可以静置、真空除泡、静置和真空除泡共同处理。

(2)配制抗菌溶液；

称取抗菌剂加入到水中，搅拌，配制抗菌剂的含量为1-5％的溶液。

其中，所述的抗菌剂为聚懒氨酸，所述的聚赖氨酸的分子量为3000-5000。

所述的聚赖氨酸的分子量为3800、4200、4800中的任一规格。

其中，聚赖氨酸的用量可以是1％，2％，3％、4％，5％。

所述的抗菌溶液中还可以加入固化剂，所述的固化剂为氯化钙，所述的氯化钙的用量为1-5％。

其中，所述的氯化钙的用量可以是1％，2％，4％，5％。

更进一步的，所述的聚赖氨酸与氯化钙的用量比为2:1，或3:2，或4:1，或5:2。

其中，所述的氯化钙的用量是小于聚赖氨酸的量；

由于氯化钙与海藻酸的固化程度非常迅速，当氯化钙的用量较高的情况下，在固化过程中氯化钠会快速的的在氯化钠表面形成致密的固化状态，进而阻止其他物质(聚赖氨酸)与海藻酸钠的固化反应，影响抗菌成分的整理效果。

在步骤(2)中，本公开使用聚赖氨酸作为抗菌材料，聚赖氨酸是直链状聚合物，其与细胞膜接触后，破坏细胞膜的完整性，容易造成细胞膜破裂诱导微生物死亡，并且该抗菌性不同于无机抗菌剂或其他高分子抗菌剂，存在生物不兼容的性能，聚赖氨酸在生物性上表现出优异的兼容性。

另外，由于聚赖氨酸是带有正电荷的，在海藻酸钠通过赖氨酸溶液中，海藻酸能够快速的与赖氨酸通过离子力作用相互结合，该结合速度较快，并且实现海藻酸的预固化，并且赋予初生纤维抗菌效果。

由于聚赖氨酸与海藻酸钠的通过离子键结合，整理过程时候抗菌溶液中抗菌剂的含量会较快，持续纺丝过程中，因此需要持续的补充抗菌液，这种纺丝首先会造成纺丝纤维性能差异(前后过程中纺丝纤维上的抗菌剂含量不稳定)，抗菌剂的浪费，另外，由于快速的吸收聚赖氨酸，聚赖氨酸的分散会非常不均匀，同时由于初生纤维的固化不均匀，纤维容易发生断裂，严重时造成纺丝失败。

为了解决上述生产实践中的问题，本发明在抗菌液中通过加入了固化剂，补充加入的固化剂为氯化钙，氯化钙中的钙离子较小，活性高，氯化钙的加入能够显著的缓冲聚赖氨酸的吸附效果，使得初生纤维上聚赖氨酸的吸附增加均匀，纤维不会发生局部固化显著的现象，抗菌剂的分部也相对的均匀，纺丝工艺得到大幅度的简化，纤维性能更加稳定，另外，氯化钙的加入也使得纤维能够承受更加大的牵伸比，进而获得取向度更高的成品纤维，提高纤维的力学性能。

而抗菌液中固化剂的含量，具体的来说是抗菌剂与固化剂的含量比直接影响到抗菌性能和力学性能，发明人发现在固化剂的用量少于抗菌剂的时候，纤维表现出较好的抗菌性能和力学性能，尤其是固化剂的用量少于抗菌剂的一半，甚至更多时，纤维综合性能最佳优异。

(3)配制凝固液体；

称取固化剂加入到水中，搅拌，配制固化剂含量为5-10％的凝固液体。

其中，固化剂为氯化钙、硫酸铜、硫酸钙中的一种或多种；

优选固化剂为氯化钙，其中，所述的氯化钙的用量可以是5％，8％，9％，10％。

在凝固浴中，可以选择二价金属离子进行固化，由于初生纤维中，纤维已经进行了预固化，在凝固浴中固化剂的浓度是显著的增大，确保纤维在凝固浴牵伸的过程中发生充分的离子交换，得到不溶于水的，高性能纤维。

本发明中优选的固化剂为氯化钙，该氯化钙的离子交换效率高，更加适合高牵伸比的工艺条件，使得纤维能够具有更加优异的力学性能。

(4)湿法纺丝；

使用螺杆纺丝机对步骤(1)中的海藻酸钠进行湿法纺丝。

湿法纺丝是制备海藻酸纤维较为成熟的方法，但是湿法方法中各个工艺参数的差异，制备出的纤维的性能确存在较大的差异，本发明使用螺杆挤压式的湿法纺丝机，通过螺杆将海藻酸钠纺丝液挤入到抗菌液槽中，并通过机械牵引进入到凝固浴中，之后通过后续的卷绕装置，获得抗菌海藻酸纤维材料。

具体的，将(1)配制海藻酸钠溶液放入到纺丝液纺丝罐中，将步骤(2)配制抗菌溶液加入到抗菌液槽，将步骤(3)配制凝固液体加入到固化槽中。

将步骤(1)中的海藻酸钠溶液经过喷丝板喷出，依次经过抗菌溶液后通过凝固液固化，得到抗菌海藻纤维。

所述的喷丝板的喷丝孔的孔径小于100μm；

其中，喷丝孔的孔径可以是35μm、50μm、75μm、100μm。

喷丝板决定了纤维粗细，也决定了纤维的力学性能，当喷丝孔越大，纤维能够适应更加大的牵伸比，在这种条件下纤维的取向程度更高，纤维的力学性能提升明显。

纤维在凝固液的固化槽的牵伸速率与抗菌溶液的抗菌液槽的牵伸速率比大于2，更优选的牵伸速率比大于3。

其中，固化槽的牵伸速率与抗菌液槽的牵伸速率比可以是2，或3，或4。

更具体的，在另一些实施例中，本公开依据上述的方法制备得到的抗菌海藻酸纤维具有优异的性能，

其中，本公开制备得到的抗菌海藻酸纤维对水的吸液量大于15g/g；

具体的，可以是16g/g，17g/g，18g/g，19g/g，20g/g。

纤维的吸水量是由纤维的间隙以及纤维的致密程度所决定的，本公开制备得到的抗菌海藻酸纤维是不能溶于水的，而海藻酸酸纤维上具有较多的亲水性基团，并且海藻酸钠在固化过程并非全部固化，因此，海藻酸纤维具有优异的吸水率，通过控制凝固浴中固化剂和牵伸比综合控制。

进一步的，本公开制备得到的抗菌海藻酸纤维对于生理盐水的吸液量大于20g/g，更优选的大于22g/g；

其中，对生理盐水的吸液量可以是20g/g，22g/g，25g/g，30g/g。

本公开制备得到的抗菌海藻酸纤维具有吸收生理盐水凝胶化的性能，这种性能主要是由于生理盐水中的钠离子与海藻酸中的钙离子发生置换后，纤维中的海藻酸钠含量提高，是得纤维具有更高的吸液性能，同时形态凝胶化。

进一步的，本公开制备得到的抗菌海藻酸纤维对于乙醇的吸液量大于5g/g,优选的大于8g/g。

对于酒精而言，其属于非极性溶剂，酒精与抗菌海藻酸纤维不互溶，并且海藻酸纤维对就近酒精的吸收较少，难以将酒精固着。

在一些实施例中，本公开制备得到的抗菌海藻酸纤维的抑菌率大于70％，优选的大于80％，更优选的大于90％。

在一些实施例中，本公开制备得到的抗菌海藻酸纤维的纤维直径小于200微米；

优选的，本公开制备得到的抗菌海藻酸纤维的直径小于150微米，更优选的小于100微米；

在一些实施例中，本公开制备得到的抗菌海藻酸纤维的强度大于1.8cN/dtex，优选的大于2.0cN/dtex，更优选的大于2.6cN/dtex。

图1所示是本发明实施例的工艺示意图，该工艺并非具体生产车间实务示意图，其中，所述海藻纤维束通过喷丝板1喷出，首先在抗菌溶剂溶液槽2中进行初凝固，并且吸附抗菌剂，之后通过导丝辊3将纤维进行拉伸并导入固化槽4中，进行凝固和拉伸，成纤后通过导丝辊送入到干燥箱5中干燥，最后干燥后的纤维在卷丝辊6上收集。

在实际的生产工艺中，固化槽和抗菌溶剂溶液槽根据实际的情况可以进行叠加，主要是用于控制纤维在固化槽和抗菌溶剂溶液槽的行程距离，来控制纺丝制备的纤维的性能。

图2是展示了海藻酸钠初生纤维在抗菌溶剂溶液槽中和固化槽中物质向纤维的吸附进行固化的过程，在抗菌溶剂溶液槽中氯化钙可抗菌剂同时向纤维吸附并反应，由于氯化钙的体积更小，吸附会更加快速，减缓了抗菌剂的吸附速率，能够有效的提高吸附的均匀性；而在固化槽中，纤维受到明显的牵伸作用，纤维变细，同时凝固浴中的氯化钙进一步的向纤维中吸附固化，进而提高纤维的力学性能。

实施例1

配制海藻酸钠溶液，海藻酸钠溶液的浓度为3％，4％和5％，配制好的海藻酸钠溶液置于真空设备中进行真空脱泡，得到三种浓度的海藻酸钠纺丝原液。

配制抗菌剂溶液，将聚赖氨酸加入到水中，搅拌，分别配制2％，4％，5％的溶液。

另外，取一定量上述配制的聚赖氨酸溶液，在2％和4％聚赖氨酸溶液中加入2％的氯化钙，在2％的聚赖氨酸中加入1％的氯化钙，在5％的聚赖氨酸溶液中加入2％或5％的氯化钙，在4％的聚赖氨酸溶液中加入8％的氯化钙，得到抗菌液。

配制凝固液体，取氯化钙加入到水中，配制成3％、5％、8％和10％的凝固浴。

实施例2

使用螺杆纺丝机对海藻酸钠进行湿法纺丝。

将实施例1中配制海藻酸钠溶液放入到纺丝液纺丝罐中，配制抗菌溶液加入到抗菌液槽，配制凝固液体加入到固化槽中。

海藻酸钠溶液经过喷丝板喷出，依次经过抗菌溶液后通过凝固液固化，得到抗菌海藻纤维。

其中，喷丝孔的孔径分别选择50μm、75μm、100μm。

固化槽的牵伸速率与抗菌液槽的牵伸速率比分别设置1、1.5、2、3、4实施例3

针对实施例1和实施例2提供的方案，具体的是一种抗菌海藻酸纤维材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制海藻酸钠溶液；

(2)配制抗菌溶液；

(3)配制凝固液体；

(4)湿法纺丝；

其中，所述的纺丝初生纤维在抗菌整理溶液中的时间为10s，在凝固浴中的处理时间为40s。

其中，纤维在抗菌液槽和固化槽中的时间根据纤维在溶液中的浸渍长度决定。

根据实施例1和实施例2所设计的参数选择，具体的实施例见下表。

对上述实验中A-K得到的抗菌材料进行测试，包括外观测试、红外测试、外观测试等，具体如下：

配制生理盐水，将制备得到的纤维束放置溶液中(分别测试水、生理盐水和酒精)充分吸液，称取充分吸液后纤维质量的变化，得到吸液量；

采用电子单丝强力机分析纤维的力学性能；

据国标《纺织品抗菌性能的评价》评价纤维的抗菌性能。

具体测试得到的纤维性能如下表：

从上述测试结果来看，在纺丝顺利程度中，在方案A中，聚赖氨酸的含量较低，同时在抗菌整理槽中不含有氯化钙，在实验过程中我们会发现在抗菌液槽中纤维会发生频繁的断裂，纺丝难以顺利进行。这可能是由于聚赖氨酸对海藻酸钠的固化过程不充分，另外聚赖氨酸的吸附不均匀等共同因素所造成。而同样的，我们在抗菌液槽中加入2％氯化钙固化剂，纺丝过程得到显著的提高，纤维在抗菌液槽中断裂明显减少。

而对于方案C中，抗菌液体中含有5％的聚赖氨酸和5％的氯化钠，抗菌液槽中的固化成分较多，并且抗菌液槽中氯化钙和聚赖氨酸的浓度都较大，固化过程会发生不均匀现象，而在后续的牵伸过程中，由于牵伸比较大，纤维在进入凝固浴后会发生明显的断裂。

对于方案E的纺丝情况，在海藻酸钠进入到抗菌液凝固浴中时，抗菌液槽中氯化钙的含量较大，海藻酸钠纺丝液会快速的成型，纤维在进入凝固液中时，由于其凝固液中氯化钠的含量不及抗菌液中氯化钙的含量，在高的牵伸速度下，纤维在凝固浴中容易发生断裂；另外，在实验过程中还发现，如果当牵伸比进一步扩大的情况下，纤维在凝固浴的部分更加容易发生断裂，使得纺丝工艺不顺利。

方案I中，纺丝相较于方案A和方案F更加困难，这可能是由于海藻酸钠的浓度的增加，使得纺丝液的粘度急剧增加，虽然在增加了抗菌剂中聚赖氨酸的用量，但是抗菌剂无法使得高粘度的海藻酸钠在抗菌液槽中形成相对稳定的初生纤维，进而出现在抗菌液槽中出现大面积的断丝现象。

从纺丝的情况综合来看，抗菌剂聚赖氨酸虽然能够使得海藻酸钠固化，但是固化效果不如含有氯化钙的抗菌剂的溶液，也可以看出，当海藻酸钠的粘度变高的情况下，聚赖氨酸不一定能够快速的使得海藻酸钠形成初生纤维，使得纺丝困难。在纺丝效果来看，在抗菌液槽中含有氯化钙的情况下，纺丝一般能够较为顺利，但是从方案E的效果来看，氯化钙的用量也会影响到在牵伸过程中纤维的断裂情况，当抗菌液中氯化钙含量过高时，初生纤维会在抗菌液槽中固化较为充分，在后续的牵伸过程中容易发生断裂，取向不明显，还会严重的影响到纤维的机械性能。

对于抗菌性能，从表格中来看，整体的受到抗菌剂含量的情况影响较大，但是同时还受到抗菌液中配比情况的影响。

如方案A、方案B、方案H和方案J的测试来看，其中方案J形成纤维困难，因此未进行测试；从方案A和方案B来看，方案B中加入了氯化钙是有助于抗菌性的提升的，这有可能是在于方案A中聚赖氨酸由于分子量较大，在基于分子作用力和离子键作用力的情况下，聚赖氨酸的分部相对来说不均匀，是得纤维整体上的抗菌性降低，而方案B中引入的氯化钙，间接的起到一种缓吸附的作用，是得抗菌剂更加均匀的吸附到海藻酸钠初生纤维上，进而有助于抗菌性能的提升；

对于方案H而言，相对于方案B来说，其氯化钙的含量降低了，同时海藻酸钠的粘度变大，整体抗菌性相对来说比方案B有所提高，这主要是因为在海藻酸钠在抗菌液槽中的凝固速率有关系，当氯化钠与海藻酸钠的凝固速率过快，初生纤维表面致密，会阻止抗菌剂的吸附，进而影响抗菌性能。

对于吸液情况，主要是由纤维的致密程度影响以及纺丝原液的浓度相关，一般而言纺丝液中海藻酸钠的浓度越高，纤维牵伸比越小，或者喷丝孔越粗，那么吸液量大概率会变高，这可能是因为纤维中的海藻酸钠含量影响而决定。

从方案D、方案G、方案H、方案K来看，方案D的吸液能力是不如方案G、方案H和方案K的，而方案方案G、方案H和方案K的吸液性能是类似的，这主要是由于其凝固情况，海藻酸钠的溶液浓度相近，是得纤维的方式成型效果类似。

对于力学性能，力学性能与纤维成型和拉伸均相关，凝固成型的速度和程度会影响到初生纤维的微观结构，而牵伸会影响到纤维的取向，进而影响到里写性能。

从方案方案D、方案G、方案H、方案K来看，制备的纤维都有较好的机械性能断裂强度强度大于1.8cN/dtex，其中方案K是大于2.0cN/dtex，这主要是由于在抗菌液槽中的凝固较为顺利，同时具有较高的牵伸比。而方案B、方案C和方案E来看，抗菌液槽中氯化钙的含量相较高，因此初生纤维固化效果欠缺，造成制备得到的纤维力学性能明显降低。

实施例4

采用方案D的工艺参数作为基础，研究纤维在抗菌液槽和凝固浴槽中的浸渍时间，观察纤维性能的影响。

可以发现，当初生纤维在抗菌液槽的时间过程，超过30s后，纤维浸入到凝固浴中，受到3倍牵伸比拉丝的情况下，容易发生断裂。

当初生纤维在抗菌液槽中的时间较短，如小于10s，纤维的抗菌性能降低，这效果也是本领域技术人员可以知晓的。

当初生纤维在凝固浴中的时间较短，如少于20s，纤维的凝固成型较差，纤维的强度减小，但是吸液量得到一定的提高。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种抗菌海藻酸纤维，采用湿法纺丝工艺制备获得，其特征在于，制备抗菌海藻纤维的原料包括海藻酸钠、聚赖氨酸和氯化钙；

其中，所述的聚赖氨酸的分子量为3000-5000，优选的聚赖氨酸的分子量为3500-4500，更优选的聚赖氨酸的分子量为3500-3600；

所述的抗菌海藻酸纤维对水的吸液量大于15g/g，更优选的吸液量大于17g/g；

所述的抗菌海藻酸纤维对于生理盐水的吸液量大于20g/g，更优选的大于22g/g；

所述的抗菌海藻酸纤维对于乙醇的吸液量大于5g/g，优选的大于8g/g。

2.一种如权利要求1所述的抗菌海藻酸纤维，其特征在于，

所述抗菌海藻酸纤维的抑菌率大于70％，优选的大于80％，更优选的大于90％；

所述抗菌海藻酸纤维的纤维直径小于200微米；

所述抗菌海藻酸纤维的强度大于1.8cN/dtex，优选的大于2.0cN/dtex，更优选的大于2.6cN/dtex，更优选的大于3.0cN/dtex。

3.一种抗菌海藻酸纤维材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制海藻酸钠溶液；

(2)配制抗菌溶液；

(3)配制凝固液体；

(4)湿法纺丝；

其中，步骤(4)为将步骤(1)中的海藻酸钠溶液经过喷丝板喷出，依次经过抗菌溶液后通过凝固液固化，得到抗菌海藻纤维；

所述的配制海藻酸钠溶液为称取海藻酸钠溶于水中，海藻酸钠的含量为1-6％，优选的为2-4％，更优选的为4％。

4.一种如权利要求3所述的抗菌海藻酸纤维材料的制备方法，其特征在于，

所述的抗菌溶液中按重量计，聚赖氨酸的含量为1-5％，优选的聚赖氨酸的含量为1-3％，更优选的聚赖氨酸的含量为2-3％；

所述的抗菌溶液中还加入固化剂，所述的固化剂为氯化钙；

所述的氯化钙的含量为1-5％，优选的氯化钙的含量为1-3％，更优选的氯化钙的含量为1-2％。

5.一种如权利要求4所述的抗菌海藻酸纤维材料的制备方法，其特征在于，

所述的凝固液中氯化钙的含量按重量计为5-10％，优选的为5-8％，更优选的为6％。

6.一种如权利要求5所述的抗菌海藻酸纤维材料的制备方法，其特征在于，抗菌溶液中抗菌剂与固化剂的含量为2-4:1-2，优选的抗菌剂与固化剂的含量为2:1。

7.一种如权利要求3所述的抗菌海藻酸纤维材料的制备方法，其特征在于，所述的凝固液的固化槽的牵伸速率与抗菌溶液的抗菌液槽的牵伸比大于2，更优选的牵伸比大于3；

所述的喷丝板的喷丝孔的孔径小于100μm，更优选的喷丝板的喷丝孔的孔径小于75μm。

8.一种如权利要求3所述的抗菌海藻酸纤维材料的制备方法，其特征在于，所述的海藻酸钠溶液经过喷丝板进入到抗菌溶液的抗菌液槽进行抗菌整理过程中，所述的整理时间小于30s，优选的小于20s，更优选的小于10s。

9.一种如权利要求3所述的抗菌海藻酸纤维材料的制备方法，其特征在于，所述的经过抗菌溶液的抗菌液槽的初生纤维经过含有凝固液的固化槽中进行深度固化中，所述的固化时间大于20s，优选的大于30s，更优选的大于40s。