丝织物增强丝素蛋白膜复合材料的制备与性能研究

发布时间：2020-06-14 08:58

【摘要】：蚕丝纤维及其织物拥有优异的机械性能和良好生物相容性,近年来,作为复合材料的增强层被应用于人造血管、半月板及创面覆盖材料的研究与构建。本文采用流延法,将经过不同浓度甲酸预处理的脱胶蚕丝平纹机织物与不同浓度的再生丝素蛋白/甲酸溶液以不同的质量比例复合,制成丝织物增强丝素蛋白复合膜,并对其力学性能、二级结构、热学性能进行了系统的分析与研究。选取丝织物与再生丝素蛋白的最佳复合参数,并将无水硝酸银颗粒添加到再生丝素蛋白/甲酸溶液中,利用甲酸的强还原性,将银离子还原成银单质,制备载银丝织物增强丝素蛋白膜复合材料,并探讨复合膜内银颗粒的粒径、形状和分布以及银颗粒对复合膜的抗菌性能、力学性能、二级结构的影响,以探究此材料作为创面覆盖材料的可能性。本文采用甲酸对丝织物预处理时,发现不同浓度甲酸预处理对丝织物的拉伸性能存在明显差异。98%甲酸预处理效果最强烈,88%次之,78%甲酸预处理作用最小。丝织物经98%甲酸预处理后,丝织物产生剧烈皱缩,经纬向断裂强度较原织物损失近85%,断裂伸长率变为原来的2倍,经纬向都达到了27%左右。88%甲酸预处理时,断裂强度损失50%,断裂伸长率却达到了33%以上,是原织物的3倍。经78%甲酸预处理的织物,其断裂强度略小于20 MPa,较原织物减少了三分之一,断裂伸长率略有上升至17%左右。本文着重探讨了再生丝素蛋白/甲酸溶液的浓度、复合比例以及织物预处理方式对丝织物增强丝素蛋白膜复合材料性能的影响。当88%甲酸预处理织物、4%的再生丝素蛋白/甲酸溶液、丝织物与再生丝素蛋白的复合质量比例为1:2时,丝织物/再生丝素蛋白复合膜的力学性能最好,如经向断裂强度、断裂伸长率和模量分别达到了41.55 MPa、6.35%和1.85 GPa。其拉伸断面非常平整且不存在纤维抽拔现象,织物纤维与再生丝素蛋白结合紧密,两者之间无任何间隙。从X-射线衍射结果来看,无论改变再生丝素蛋白/甲酸浓度、复合比例还是织物预处理方式,复合膜的结晶结构都以β-折叠结构为主。复合膜的热分解温度随复合比例变化而产生显著变化。当复合膜内再生丝素蛋白含量增加时,丝织物与再生丝素蛋白的热分解温度都随之降低。本文还在丝素蛋白/甲酸溶液中加入无水硝酸银颗粒,甲酸的强还原性将银离子还原成银单质存在于复合膜中。随着银含量的增加,复合膜的颜色由浅变深,其银颗粒形状、粒径和分布随着银含量的变化而变化。银含量低(低于2%)时,银单质为纳米银颗粒,粒径在100 nm~300 nm之间。抗菌实验表明,载银丝织物增强丝素蛋白膜复合材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌都有非常好的抗菌效果。含银量为1%的复合膜样品对这两个菌种的抑菌率都达到了100%。红外结果显示,银单质的加入并没有影响复合膜的β-折叠结构,也没有产生新的化学键。力学测试结果同样表明银单质的加入未影响复合膜的力学性能。本文制备的载银丝织物增强丝素蛋白膜复合材料,不仅克服了纯丝素蛋白膜脆性大的困难,还具备优异的抗菌性能,为创面覆盖生物医用材料的研究与开发提供了新的思路。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33
【图文】：

照片,丝织物,预处理,光学

第二章甲酸预处理对丝织物性能及结构的影响丝织物增强丝素蛋白膜复合材料的制备与性能研究织点，纤维之间没有产生粘连。观察单根蚕丝纤维可以发现，88%甲酸使蚕丝产生了一定程度分纤和溶解，所以预处理后织物的质量也略微减少。与 98%和 88%甲酸预处理相比，78%甲酸的预处理对织物和纤维的作用非常微弱，织物经纬交织没有发生变化，无粘连、收缩现象，纤维表面也没有明显的条纹状分纤。a bc d

断面图,再生丝素,蛋白,复合膜

再生丝素蛋白/甲酸溶液 b. 4%再生丝素蛋白/甲酸溶液 c. 6%再生丝素蛋白/甲不同浓度再生丝素蛋白/甲酸的复合膜拉伸断面图（88%FA 预处理织物、1:2 复ca40 μmb40 μmd

【参考文献】