傅師申，蘭建武，姚學軍，劉海紅，譚祖躍
（四川大學輕紡與食品學院，四川成都610065）
Study on solution properties of the biological protein for stanch fiber with dry spinning
FU Shi-shen, LAN Jian-wu, YAO Xue-jun,LIU Hai-hong, TAN Zu-yue
College of Light Industry & Textile Industry, Sichuan University, Chengdu 610065, China）
Abstract：Biological protein stanch fiber is a new haemostatic with high efficiency and security, which is especially applicable to wound of deep tissue, for example from bullet. In order to produce stanch fiber through dry spinning, the drag flow, rigidity, spinnability and auxiliaries properties of the biological protein solution were studied in this paper. The biological protein solution and stanch fiber sample have been fabricated.
Key words：stanch fiber；biological protein；solution property
摘要：本文通過對生物蛋白止血纖維干法紡絲溶液的粘流性、穩定性、可紡性、助劑品種及添加量等性能的實驗研究，初步確定了能夠較好滿足該纖維干法紡絲成形要求的紡絲溶液制備工藝條件并成功的紡制出了纖維樣品。
關鍵詞：止血纖維；生物蛋白；溶液性能
中圖分類號：TQ342.87；TQ464 文獻標識碼：A
文章編號：1001-9731（2004）增刊-2301-03
1 引言
在常規醫療手術、意外人身事故、災難性事件、刑事案件以及戰爭條件下，出血是一種不可避免的現象。為了保障人體生命，達到有效、及時的救治目的，采用高效的止血藥劑非常重要。除中草藥、藻酸鈣、明膠止血海綿等傳統的止血藥劑外，經醫學工作者和科研工作者的努力，還陸續開發出了諸如立止血、可溶性止血紗布、止血纖維、醫用生物蛋白膠等多種新型止血藥劑[1~6]。
其中，止血纖維作為一種主要由生物蛋白構成的纖維型止血藥劑，經大量臨床應用實踐，證明適于各種外傷和手術創面的止血，具有止血迅速，消炎護創，安全可靠，使用方便的特點。其比表面積大，柔軟可分散、可填充，可被吸收，與創傷面的接觸性、粘附性良好，特別適于肝、脾、腎等臟器和腔道、深部組織及槍彈創傷的止血，是綜合療效優于其他類型的藥劑[1]。但因采用化纖濕法紡絲工藝制備，加工流程長，能耗與物耗大，生產成本高，并伴有一定程度的環境污染。為了縮短工藝流程，降低生產成本，提高經濟和社會效益，作者在原有基礎上又開發了化纖干法紡絲工藝。而要獲得性能良好的干法紡絲止血纖維，需要首先制取滿足干法紡絲纖維成形工藝要求的紡絲溶液。本文經過對生物蛋白止血纖維干法紡絲溶液的粘流性、穩定性、可紡性、助劑品種及其添加量等性能的實驗研究，初步確定了該紡絲溶液的制備工藝條件并成功的紡制出了纖維樣品。
2 實驗
2.1 原材料
固體生物蛋白：黃色透明粒狀物，分子量10000～15000，成都產。
1＃助劑：交聯劑，AR級，成都醫藥公司。
2＃助劑：離子型表面活性劑，藥用級，成都醫藥公司。
2.2 溶液制備
溶脹：先將定量固體生物蛋白、溶劑、2＃助劑先后加入三頸瓶，再將三頸瓶置于恒溫水浴中，攪拌混合均勻并加熱至40℃后冷卻至室溫，再加入1＃ 助劑均勻混合后保溫2h。
溶解：將溫度升溫至75℃后啟動攪拌，溶解1.5h后過濾。
過濾：用KW過濾值儀在70℃下過濾，濾材為60目不銹鋼網＋80支粗紗布＋120支三層細紗布。
脫泡：溫度70℃，時間2h。
2.3 測試方法
2.3.1 溶液濃度
折射率法，WZS-1型阿貝折射儀。
2.3.2 溶液粘度
旋轉法，NDJ-79型旋轉粘度計，剪切速率175s-1；
落球法，自制落球粘度計，粘度管直徑φ30mm，鋼球直徑φ3mm，下落高度200mm。
2.3.3 溶液穩定性和助劑對溶液穩定性的影響
落球法測定70℃條件下，溶液粘度隨時間的變化。
2.3.4 溶液可紡性
血球計數板法和JTT型投影儀測定溶液的膠粒數；以自制干法紡絲裝置進行實際紡絲實驗。
3 結果與討論
3.1 溶液的粘流性
由圖1～2可知，本實驗所配制的紡絲溶液，其粘度隨濃度的增加而增加，隨溫度和表面活性劑加入量的增加而降低。這是因為隨著溶液濃度的增加，蛋白質大分子間的作用力和瞬間網絡結構增加，使得溶液粘度增加。當溫度上升或表面活性劑用量增加時，大分子鏈段的活動能力變大，分子間力減弱，瞬間網絡結構被破壞而導致粘度下降。而且隨著溶液濃度的提高，其粘流活化能增大，粘度受溫度的影響也就越顯著。表明該溶液符合一般高聚物溶液的基本特性和Arrhenius方程式η=A·expEη/RT所表征的規律。式中A為由聚合物種類、分子量、鏈剛性決定的常數，Eη為粘流活化能，T為絕對溫度，R為氣體常數[7]。
3.2 溶液的穩定性
紡絲溶液在紡絲前必須保溫、脫泡、存放，以保證連續紡絲，但蛋白質大分子在70℃下長時間存放時，在聚合物時溫等效原理的作用下，會發生肽鍵的斷裂而生成多種低分子衍生物而導致溶液粘度急劇下降，使溶液的穩定性變壞。為了保證溶液的穩定性，滿足紡絲工藝的需要，本文考察了加入交聯劑增強大分子網絡和分子間力來適當提高溶液的粘度和粘流活化能的可能。由實驗結果（圖3～4）可以看出，通過選取恰當的交聯劑并控制好交聯劑的用量，可以有效地避免大分子發生水解，提高溶液的粘流活化能而使溶液保持較好的熱穩定性并延長溶液的存放時間[7,8]。
3.3 溶液的可紡性
紡絲溶液的可紡性是指紡絲流體在單軸拉應力狀態下能大幅度地出現不可逆伸長形變的能力，即紡絲流體在拉伸作用下形成連續細長絲條的能力。這一能力不僅與紡絲溶液的粘性、流動性相關，而且與溶液的溶解度即溶液中的膠粒個數及膠粒尺寸相關[7]。當溶液固含量為47.6%，1＃助劑濃度為0.06%，2＃助劑濃度為0.2%，溶脹溫度為40℃，溶脹時間為2h，溶解溫度為75℃，溶解時間為1.5 h時，溶液的膠粒數、膠粒尺寸和紡絲溶液的可紡性實驗數據如下表所示。
4 結論
（1）本實驗研究數據表明，生物蛋白止血纖維干法紡絲溶液的粘度隨濃度的增加而增加，隨溫度和2＃助劑用量的增加而降低。選用恰當的交聯劑及其使用量，可維持紡絲溶液所需的粘度，提高溶液的熱穩定性并可延長溶液的存放時間，有利于實現連續紡絲。
（2）當采用濃度為47.6%，1＃助劑濃度為0.06%，2＃助劑濃度為0.2%，溶脹溫度為40℃，溶脹時間為2h，溶解溫度為75℃，溶解時間為1.5 h的工藝條件制備紡絲溶液時，其粘流性、穩定性和可紡性能夠較好的滿足生物蛋白止血纖維干法紡絲成形加工的要求。
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作者簡介：傅師申（1952－），男，河南南陽人，教授，從事化學纖維成形加工和蛋白質材料結構、性能與應用研究。（E-mial:[email protected]）, Tel: 028-81276217
論文來源：中國功能材料及其應用學術會議,2004年,9月12-16日
