再生蛋白质纤维粉体复合膜的制备及界面性能研究
发布时间：2021-01-02 15:07
蛋白质纤维作为一类天然高分子材料,具有其独特优异的性能,但由于纺织加工等的要求,使得蛋白质纤维加工和使用后,存在着大量的下脚料和废弃物,资源浪费严重。实现蛋白质纤维的有效再生利用,达到天然资源的可持续化发展对社会的发展具有重要意义。目前,蛋白质纤维粉体化填充高聚物材料是扩宽蛋白质纤维应用的有效途径之一。其中,聚氨酯作为一种软硬段嵌段共聚物,具有良好的力学性能和化学稳定性,广泛地应用于纺织、生物医用及环境能源等领域,是一种常用的高聚物基体材料。大量文献表明未改性蛋白质纤维粉体填充聚氨酯复合材料存在力学性能不佳的缺点,因此,寻找一种能够调控未改性填料粒子与高聚物基体间作用力的成型方法具有重要的研究意义。结合课题组前期研究的N,N-二甲基甲酰胺/甲苯（DMF/Toluene）二元溶剂体系能够调控聚氨酯分子链在成型过程中的重排,且能改善物理法制备的未改性无机材料与聚氨酯间界面作用力的基础。本文在不对蛋白质填料粒子改性的前提下,采用DMF/Toluene溶剂体系,调控湿法成膜过程中膜的成型速率及成型过程,研究了未改性蚕丝粉体（SAA）、羽绒粉体（SDP）和皮革粉体（LP）填充聚氨酯（PU）复合膜...
【文章来源】：武汉纺织大学湖北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚氨酯的结构示意图
1绪论3（4）功能性复合涂层织物：如王科林等[22]采用二氧化碳为功能粒子，聚氨酯作为微粘合剂，制备了具有良好隔热性能的棉织物，且涂层织物的断裂强力也有所提高；徐旭凡等[23]将壳聚糖溶液与聚氨酯共混中，采用转移涂层工艺制备的涂层织物具有良好的透湿性，耐静水压及抗菌性能，实现了防水，透湿和抗菌的三效合一。（5）聚氨酯印花技术：在织物表面印上一层很薄的不同颜色或图案的聚氨酯膜[24]，这种膜除了可以增强织物的美观性，还可以防污防尘。图1.2聚氨酯在纺织领域中的应用Fig.1.2ApplicationpfTPUintextilefield1.2超细再生蛋白质纤维粉体的结构、性能与应用1.2.1再生蚕丝纤维粉体蚕丝主要由两根单丝素外包覆丝胶组成，其中丝素含量约占75%，丝胶含量约占25%，是人类利用最早的天然动物纤维之一[25]。蚕丝包含18种氨基酸，具有较高的营养价值，如作为合成谷胱甘肽前体的甘氨酸（Gly）和L-丝氨酸（L-Ser）等，可以延缓皮肤老化预防心血管疾玻蚕丝还具有优异的吸湿性能和生物相容性等，广泛的应用于化妆品、纺织服装和医疗等领域。蚕丝氨基酸（Silkaminoacid，简称SAA）是以家蚕丝为原料，经生化工艺精制而成的18种混合氨基酸（主要是甘氨酸、L-丙氨酸、L-丝氨酸）[26]。Liu[27]等人对比研究了天然蚕丝（含丝素和丝胶）、天然丝素和再生丝素对湿法纺丝制备的聚氨酯复合纤维的力学性能的影响。结果表明，由于相似的化学结构及微相分离结构，再生丝素/聚氨酯的力学性能最优，具有更好的生物相容性。刘秀英[28]等人将丝素粉体配制成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（BMIMCI）溶液，再和生物医用聚氨酯的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液共混成膜，该薄膜在凝血时间试验中表现出良好的血液相容性，同时具备优异亲水性，具有潜在的生物材料应用前
1绪论5维的优良特性。但是由于宏观物理结构被破坏，再生蛋白质纤维粉体不具备相应的力学性能，很难形成纤维、膜及其他形态，应用领域受限。因此，将再生蛋白质粉体与其他高聚物物理共混成膜或纺制成纤维是一条有效地途径[39]。聚氨酯由于成膜或纺制纤维的工艺过程简单且成本低廉，已成为与蛋白质粉体复合最理想的高分子材料之一。1.3.2蚕丝纤维粉体/聚氨酯复合材料的应用由于蚕丝粉体具有优越的生物相容性，制备的凝胶、海绵体材料[40]为三维交联多孔结构，具有极大比表面积，可吸附印染废水中的染料[41]。同时，由于丝素具有优异的组织相容性，可与聚氨酯材料复合被用作人造血管、人工髓核和细胞支架[42][43]等。除此之外，蚕丝/聚氨酯复合材料以粉体形态被应用于蛋白酶载体、药物载体[44]，以纤维形态被应用于伤口缝纫线，以膜形态被应用于伤口敷料，以体形态被用作细胞培养基质，如图1.3所示。唐运容[45]采用磷酸二氢铵水溶液作为凝固浴，湿法纺丝制备了聚氨酯/丝素纤维。结果表明，磷酸二氢铵在纤维中以针状晶体形态存在，由于其长径比较大，对复合纤维起到了一定的增强作用。图1.3蚕丝纤维粉体的应用[41][43]Fig.1.3Applicationpfsilkpowder
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚氨酯高分子合成及应用研究进展[J]. 周继宏,吕杰,刘佳,安静,祁慧敏,肖文敏. 化工时刊. 2019(12)
[2]影响热塑性聚氨酯弹性体性能的因素[J]. 魏健,于向伟,孙浩,刘锦春. 弹性体. 2019(05)
[3]丝素蛋白/壳聚糖微球制备及其抗菌性能[J]. 张治斌,李刚,毛森贤,厉巽巽,陈玉霜,毛青山,李翼,潘志娟,王晓沁. 纺织学报. 2019(10)
[4]纳米材料在皮革工业中的应用[J]. 汪晓鹏. 西部皮革. 2019(17)
[5]软段结构对聚氨酯弹性体性能的影响[J]. 张聪聪,郑梦凯,李伯耿. 化工学报. 2019(10)
[6]软段链结构对超支化水性聚氨酯性能的影响[J]. 徐锦锦,管永华,王海峰,陈颖,李娇,边振浩. 染整技术. 2019(07)
[7]柔性透明聚氨酯弹性体制备及性能[J]. 李海柱,徐勤福,仪海霞,张君,邓桃益,孙有利,臧家庆. 工程塑料应用. 2019(07)
[8]热塑性聚氨酯/蚕丝蛋白粉体共混膜的制备及性能[J]. 慈美玉,刘杰,张瑞,朱平,董朝红,隋淑英. 纺织高校基础科学学报. 2019(02)
[9]磷酸二氢铵凝固浴对羽绒粉体/聚氨酯复合膜结构与热学性能的影响[J]. 吕佩,张春华,王云,李晨,何洪林,刘欣. 上海纺织科技. 2019(06)
[10]防晒剂及其研究进展[J]. 胥洋洋,宋志洋,贾长英,张丹阳,李文闻,栾佳妮,刘明羲. 广州化工. 2019(11)
博士论文
[1]高韧聚氨酯及其复合材料相转变调控机理与性能研究[D]. 张春华.西南大学 2019
[2]聚丙烯/超细羽绒粉体复合纤维的结构与性能研究[D]. 刘欣.东华大学 2011
硕士论文
[1]真丝/氨纶织物的弹性持久性研究[D]. 张庆.浙江理工大学 2017
[2]磷酸二氢铵溶液为凝固浴增强聚氨酯/丝素复合材料的研究[D]. 唐运容.武汉纺织大学 2016
本文编号：2953123
【文章来源】：武汉纺织大学湖北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚氨酯的结构示意图
1绪论3（4）功能性复合涂层织物：如王科林等[22]采用二氧化碳为功能粒子，聚氨酯作为微粘合剂，制备了具有良好隔热性能的棉织物，且涂层织物的断裂强力也有所提高；徐旭凡等[23]将壳聚糖溶液与聚氨酯共混中，采用转移涂层工艺制备的涂层织物具有良好的透湿性，耐静水压及抗菌性能，实现了防水，透湿和抗菌的三效合一。（5）聚氨酯印花技术：在织物表面印上一层很薄的不同颜色或图案的聚氨酯膜[24]，这种膜除了可以增强织物的美观性，还可以防污防尘。图1.2聚氨酯在纺织领域中的应用Fig.1.2ApplicationpfTPUintextilefield1.2超细再生蛋白质纤维粉体的结构、性能与应用1.2.1再生蚕丝纤维粉体蚕丝主要由两根单丝素外包覆丝胶组成，其中丝素含量约占75%，丝胶含量约占25%，是人类利用最早的天然动物纤维之一[25]。蚕丝包含18种氨基酸，具有较高的营养价值，如作为合成谷胱甘肽前体的甘氨酸（Gly）和L-丝氨酸（L-Ser）等，可以延缓皮肤老化预防心血管疾玻蚕丝还具有优异的吸湿性能和生物相容性等，广泛的应用于化妆品、纺织服装和医疗等领域。蚕丝氨基酸（Silkaminoacid，简称SAA）是以家蚕丝为原料，经生化工艺精制而成的18种混合氨基酸（主要是甘氨酸、L-丙氨酸、L-丝氨酸）[26]。Liu[27]等人对比研究了天然蚕丝（含丝素和丝胶）、天然丝素和再生丝素对湿法纺丝制备的聚氨酯复合纤维的力学性能的影响。结果表明，由于相似的化学结构及微相分离结构，再生丝素/聚氨酯的力学性能最优，具有更好的生物相容性。刘秀英[28]等人将丝素粉体配制成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（BMIMCI）溶液，再和生物医用聚氨酯的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液共混成膜，该薄膜在凝血时间试验中表现出良好的血液相容性，同时具备优异亲水性，具有潜在的生物材料应用前
1绪论5维的优良特性。但是由于宏观物理结构被破坏，再生蛋白质纤维粉体不具备相应的力学性能，很难形成纤维、膜及其他形态，应用领域受限。因此，将再生蛋白质粉体与其他高聚物物理共混成膜或纺制成纤维是一条有效地途径[39]。聚氨酯由于成膜或纺制纤维的工艺过程简单且成本低廉，已成为与蛋白质粉体复合最理想的高分子材料之一。1.3.2蚕丝纤维粉体/聚氨酯复合材料的应用由于蚕丝粉体具有优越的生物相容性，制备的凝胶、海绵体材料[40]为三维交联多孔结构，具有极大比表面积，可吸附印染废水中的染料[41]。同时，由于丝素具有优异的组织相容性，可与聚氨酯材料复合被用作人造血管、人工髓核和细胞支架[42][43]等。除此之外，蚕丝/聚氨酯复合材料以粉体形态被应用于蛋白酶载体、药物载体[44]，以纤维形态被应用于伤口缝纫线，以膜形态被应用于伤口敷料，以体形态被用作细胞培养基质，如图1.3所示。唐运容[45]采用磷酸二氢铵水溶液作为凝固浴，湿法纺丝制备了聚氨酯/丝素纤维。结果表明，磷酸二氢铵在纤维中以针状晶体形态存在，由于其长径比较大，对复合纤维起到了一定的增强作用。图1.3蚕丝纤维粉体的应用[41][43]Fig.1.3Applicationpfsilkpowder
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚氨酯高分子合成及应用研究进展[J]. 周继宏,吕杰,刘佳,安静,祁慧敏,肖文敏. 化工时刊. 2019(12)
[2]影响热塑性聚氨酯弹性体性能的因素[J]. 魏健,于向伟,孙浩,刘锦春. 弹性体. 2019(05)
[3]丝素蛋白/壳聚糖微球制备及其抗菌性能[J]. 张治斌,李刚,毛森贤,厉巽巽,陈玉霜,毛青山,李翼,潘志娟,王晓沁. 纺织学报. 2019(10)
[4]纳米材料在皮革工业中的应用[J]. 汪晓鹏. 西部皮革. 2019(17)
[5]软段结构对聚氨酯弹性体性能的影响[J]. 张聪聪,郑梦凯,李伯耿. 化工学报. 2019(10)
[6]软段链结构对超支化水性聚氨酯性能的影响[J]. 徐锦锦,管永华,王海峰,陈颖,李娇,边振浩. 染整技术. 2019(07)
[7]柔性透明聚氨酯弹性体制备及性能[J]. 李海柱,徐勤福,仪海霞,张君,邓桃益,孙有利,臧家庆. 工程塑料应用. 2019(07)
[8]热塑性聚氨酯/蚕丝蛋白粉体共混膜的制备及性能[J]. 慈美玉,刘杰,张瑞,朱平,董朝红,隋淑英. 纺织高校基础科学学报. 2019(02)
[9]磷酸二氢铵凝固浴对羽绒粉体/聚氨酯复合膜结构与热学性能的影响[J]. 吕佩,张春华,王云,李晨,何洪林,刘欣. 上海纺织科技. 2019(06)
[10]防晒剂及其研究进展[J]. 胥洋洋,宋志洋,贾长英,张丹阳,李文闻,栾佳妮,刘明羲. 广州化工. 2019(11)
博士论文
[1]高韧聚氨酯及其复合材料相转变调控机理与性能研究[D]. 张春华.西南大学 2019
[2]聚丙烯/超细羽绒粉体复合纤维的结构与性能研究[D]. 刘欣.东华大学 2011
硕士论文
[1]真丝/氨纶织物的弹性持久性研究[D]. 张庆.浙江理工大学 2017
[2]磷酸二氢铵溶液为凝固浴增强聚氨酯/丝素复合材料的研究[D]. 唐运容.武汉纺织大学 2016
本文编号：2953123
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