再生甲殼質纖維（chitinfibre）與殼聚糖纖維（chitosanfibre）的結構、形成、性能...

再生甲殼質纖維（chitinfibre）與殼聚糖纖維（chitosanfibre）
甲殼質是指由蝦、蟹、昆蟲的外殼及從菌類、藻類細胞壁中提煉出來的天然高聚物，殼聚糖是甲殼質經濃堿處理后脫去乙?；蟮幕瘜W產物。由甲殼質和殼聚糖溶液再生改制形成的纖維分別被稱為甲殼質纖維和殼聚糖纖維。
$ H( x/ ]# w& l5 h) q１．甲殼質與殼聚糖的結構　
" K) \1 O2 L. r! j$ ~甲殼質又稱甲殼素、殼質、幾丁質，是一種帶正電荷的天然多糖高聚物，它是由α?乙酰胺基?α?脫氧?β?Ｄ?葡萄糖通過糖苷連接起來的直鏈多糖，它的化學名稱是（１，４）?α?乙酰胺基?α?脫氧?β?Ｄ?葡萄糖，簡稱為聚乙酰胺基葡萄糖。
/ Z5 h, {: N( H" V; C- X殼聚糖是甲殼質大分子脫去乙?；漠a物，又稱為脫乙酰甲殼質、可溶性甲殼質、甲殼胺。
它的化學名稱是“聚氨基葡萄糖”。甲殼質、殼聚糖和纖維素有十分相似的結構，如圖５－６所示?？蓪⑺鼈円暈槔w維素大分子Ｃ_２位上的羥基（—ＯＨ）被乙?；ā危龋茫希茫?sub>２）或氨基（—ＮＨ_２）取代后的產物。存在于自然界的甲殼質是多晶形態的，有三種結晶形態的甲殼質。
（１）α甲殼質：結晶結構最穩定，結晶中分子鏈呈平行排列，有堆砌緊密的晶胞，存在于蝦、蟹、昆蟲等甲殼綱生物及真菌中，在甲殼質中占有的比例最大。
（２）β甲殼質：含有結晶水，結構穩定性較差，但可以通過溶脹或溶解沉淀轉變成α甲殼質，存在于魷魚骨、海洋硅藻中。
5 n5 P: F, v/ {+ H* L+ }. I; Z（３）γ甲殼質：結晶結構不完善，只存在于少量甲蟲殼中。

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甲殼質和殼聚糖的分子結構

２．甲殼質纖維和殼聚糖纖維的形成　
甲殼質纖維和殼聚糖纖維主要采用濕法紡絲。首先將制備的甲殼質或殼聚糖粉末溶解在合適的溶劑中成為紡絲液，然后經過濾脫泡，再用壓力將紡絲原液從噴絲板噴出進入凝固浴中，可經歷多次凝固成為固態纖維，再經拉伸、洗滌、干燥成為甲殼質纖維或殼聚糖纖維。
能夠溶解甲殼質或殼聚糖的溶劑比較多，可以根據紡絲效率進行選擇。如三氯乙酸和二氯甲烷混合溶劑（１∶１）、含有氯化鋰的二甲基乙酰胺混合溶液（１∶２０）均可溶解甲殼質，由５％醋酸溶液和１％尿素組成的混合溶液可溶解殼聚糖。
凝固成纖的過程可分成多次循序進行，用作甲殼質纖維凝固液的有丙酮、甲醇、異丙醇等，用作殼聚糖纖維凝固液的可以是不同濃度的氫氧化鈉與乙醇的混合液。

３．甲殼質和殼聚糖纖維的性能
9 L6 \# l" C" c: u% h  I（１）生物醫藥性能：生物醫藥性能是甲殼質與殼聚糖的優勢性能，所以將它們再生紡制成纖維后，仍是該纖維的一種應用優勢。由于它和人體組織具有很好的相容性，可以被人體的溶解酶溶解并被人體吸收，甲殼質和殼聚糖纖維還具有消炎、止血、鎮痛、抑菌和促進傷口愈合的作用。
（２）化學性能與衍生物性能：在一定條件下，甲殼質與殼聚糖都能發生水解、烷基化、?；?、羧甲基化、碘化、硝化、鹵化、氧化、還原、縮合等化學反應，從而生成各種具有不同性能的甲殼質或殼聚糖的衍生物。
2 f* ^4 _% u; S2 f! z3 q（３）溶解性能：由于甲殼質大分子內具有穩定的環狀結構，并在大分子之間存在較強的氫鍵，因而甲殼質纖維溶解性能較差，它不溶于水、稀酸、稀堿和一般的有機溶劑，但能在濃硫酸、鹽酸、硝酸和高濃度（８５％）的磷酸等強酸中溶解，并在溶解的同時發生劇烈的降解，使相對分子質量明顯下降?？梢匀芙饧讱べ|纖維的有機溶劑主要有六氟丙酮、三氯乙酸或二氯乙酸與氯烴類的混合物、二甲基乙酰胺與氯化鋰的混合物等。由于殼聚糖纖維分子中存在著大量的氨基（—ＮＨ２），所以能在甲酸、乙酸、鹽酸、環烷酸、苯甲酸等稀酸中制成溶液，而且因為殼聚糖大分子活性較大，其溶液即使在室溫下也能被分解，黏度下降并完全水解成氨基葡萄糖。
（４）其他性能：甲殼質和殼聚糖的其他性能見下表。
7 D" F9 [4 X+ q( `1 Q  z甲殼質纖維具有良好的吸濕性，染色性能優良，可采用直接染料、活性染料及硫化染料等多
種染料進行染色，而且色澤鮮艷。但甲殼質和殼聚糖纖維的強度均低于一般的紡織纖維，因此其在紡紗和織造時均有一定的困難，進一步提高甲殼質和殼聚糖纖維的力學性能將是今后需要解決的一個重要課題。

甲殼質和殼聚糖的性能

性能纖維	斷裂比強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）	斷裂伸長率（％）	打結強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）	回潮率（％）	密度（ｇ／ｃｍ３）
甲殼質纖維	０．９７～２．２０	４～８	０．４４～１．１４	１２．５	１．４５
殼聚糖纖維	０．９７～２．２０	８～１４	０．４４～１．３２	—	—
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４．甲殼質和殼聚糖纖維的應用　
甲殼質纖維和殼聚糖纖維是優異的生物工程材料，可以制成無毒性、無刺激的安全生物材料?？梢杂米麽t用材料，用于創可貼及制作手術縫線，在直徑為０．２１ｍｍ時的斷裂強力可達９００ｃＮ以上，打結斷裂強力也大于４５０ｃＮ；縫在人體內后，１０天左右即可被降解并由人體內排出。還可用其制成各種抑菌防臭紡織品，具有一定的保健作用。
4 k. [- u8 s& y: S# W8 @用甲殼質纖維與超級淀粉吸水劑結合制成的婦女衛生巾、嬰兒尿不濕等具有衛生和舒適的特點。甲殼質纖維還可為功能性保健內衣、褲襪、服裝及床上用品、醫用非織造織物提供新型材料。