响应面分析法优化增强型海藻纤维的制备工艺

摘要

本文针对增强型海藻纤维的制备工艺进行研究，探讨壳聚糖及混合酸酐与海藻酸钠的协同作用，获得更具强力的海藻纤维，以期用于服装面料的生产，并希望以此为龙头，带动上游海藻产业的发展。
　　 用响应面分析法确定海带边(山东俚岛海洋科技股份有限公司薄海带及下脚料)中海藻酸钠的最佳提取工艺为：消化温度46.2℃，消化时间2.43h，Na2CO3浓度4.28％，提取率为28.46％，经红外谱图分析确定产物为海藻酸钠，并测得粘度为188mP·s，pH=7.49。
　　 组装实验室自制湿法纺丝机，并分别用数学建模系列方法和传统单因素正交实验对单一海藻纤维的凝固浴参数进行优化，比较两组结果，讨论了Plackett-Burman实验设计与单因素实验设计、响应面分析法与正交实验以及两款主流分析软件的优缺点和各自适用范围，为后续实验的设计方法和分析手段的选择奠定基础。同时测得天然海藻纤维的断裂强度为10.49cN/tex。.
　　 利用壳聚糖与海藻酸钠的离子交联作用，采用与文献截然不同的方法制成增强型共混海藻纤维，并采取单因素与响应面分析法组合使用的设计来优化海藻酸钠/壳聚糖共混纤维的工艺，确定最佳工艺参数是：壳聚糖占多糖总量的比重为48.89％，共混反应温度58.6℃，共混反应时间为29.31min，共混纤维具有13.54cN/tex的断裂强度，比单一纤维断裂强度提高29.1％。进一步证明两种多糖具有相互协同效果。同时分别做单一原料与共混纤维的红外谱图，推断协同作用机理。
　　 在一定条件下让混合酸酐与海藻酸钠发生交联反应形成酯键，然后制得交联海藻纤维，用响应面分析法优化最佳工艺参数，最终表明在混合酸酐总量占绝干海藻酸钠质量的比重为3.78％、乙酸酐占混合酸酐的质量比重为9.03％、反应温度为60.0℃等条件下，所纺纤维可获得18.52cN/tex的最高断裂强度，比单一海藻纤维和海藻酸钠/壳聚糖共混纤维的强度分别提升76.55％和36.78％，证明交联作用明显，所获得的酯键键能比氢键键能高。
　　 配制人体模拟汗液，测得天然海藻纤维、共混海藻纤维、交联海藻纤维以及腈纶对人体模拟汗液的吸湿率依次为3.51％、3.57％、3.02％、1.55％，证明海藻纤维相比腈纶等石油基人造纤维吸湿性明显要高，因而推断其织物的舒适性要比后者好很多，具有替代日益枯竭的石油纤维资源之潜力。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪 论

第2章 响应面法确定海藻酸钠的最佳提取工艺及产物的表征

第3章 两个系列的方法在优化海藻纤维凝固浴参数方面的比较

第4章 响应面分析法优化海藻酸钠/壳聚糖增强型共混纤维的制备工艺

第5章 响应面法优化增强型混酐海藻纤维的制备工艺

第6章 增强型海藻纤维对人体模拟汗液吸湿性能的研究

第7章 结论

参考文献

致 谢

在学期间主要科研成果