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同轴静电纺再生丝素/丝胶蛋白纤维的制备及其形态结构表征

杭怡春 , 张耀鹏 , 金媛 , 邵惠丽 , 胡学超

功能材料

模仿蚕丝的组成和结构,利用同轴静电纺丝法制备了以再生丝素蛋白(RSF)为"芯"、丝胶蛋白(SS)为"皮"的双组分静电纺纤维。通过扫描电镜和透射电镜研究了内层纺丝液流速(Qc)、电压(U)、接收距离(D)以及场强(E)等参数对同轴静电纺RSF/SS纤维形态结构的影响。研究结果表明纤维的平均直径在1400~2100nm左右,皮-芯层结构清晰;Qc对纤维皮-芯层结构的影响较大,过大的内层纺丝液流速会因外层丝胶对内层丝素的包裹不均匀而导致偏芯现象;随E的增加(U增加或D减小),纤维的直径及其分布显著减小,皮-芯层结构清晰;相同E下,高电压、长距离利于纤维的细化,使直径变细且分布均匀,皮-芯层结构明显。

关键词: 同轴静电纺丝 , 丝素蛋白 , 丝胶蛋白 , 皮-芯层结构

丝胶组分和高湿后处理对静电纺丝素纤维结构与性能的影响

杭怡春 , 张耀鹏 , 金媛 , 邵惠丽 , 胡学超

高分子材料科学与工程

利用静电纺丝法制备了再生丝素和再生丝素/丝胶蛋白纤维,并对所得纤维进行了高湿后处理。采用扫描电镜分析了丝胶蛋白和高湿后处理对静电纺再生丝素蛋白纤维形貌的影响,采用拉曼光谱、X射线衍射和热失重分析研究了所得纤维微细结构及热性能。研究结果表明,添加丝胶蛋白有利于降低静电纺再生丝素蛋白纤维的直径及其分布,而高湿后处理对纤维的形貌没有明显影响;添加丝胶蛋白和/或高湿后处理有利于促进丝素发生向β-折叠构象的转变,并使纤维的结晶结构得到改善,从而进一步提高纤维的热稳定性。

关键词: 静电纺丝 , 丝素蛋白 , 丝胶蛋白 , 高湿后处理

再生丝素/丝胶共混蛋白水溶液的静电纺丝

杭怡春 , 张耀鹏 , 邵惠丽 , 胡学超

功能材料

采用静电纺丝方法制备了再生丝素/丝胶共混纤维,分析了共混配比对再生丝素/丝胶水溶液流变性能和静电纺可纺性的影响,通过扫描电镜、拉曼光谱和DSC等手段研究了所得纤维的形态和微细结构及其力学性能.研究结果表明:随着溶液中丝胶含量的增加,体系的表观粘度增大,静电纺纤维的直径减小且直径分布变窄;并且丝胶的存在有利于丝素蛋白从无规卷曲或α-螺旋结构向β-折叠结构转变,由此可提高静电纺纤维的力学性能.

关键词: 再生丝素蛋白 , 丝胶蛋白 , 静电纺丝 , 结构

再生丝素/丝胶蛋白水溶液的同轴干法纺丝

杭怡春 , 张耀鹏 , 李寅莹 , 金媛 , 邵惠丽 , 胡学超

功能材料

模仿蚕丝的成分、结构和成丝方法,通过同轴干法纺丝初步制备了以添加有金属钙离子(Ca2+)并调节了pH值的再生丝素蛋白(RSF)为芯层、丝胶蛋白(SS)为皮层的RSF/SS纤维。采用荧光显微镜、扫描电镜、拉曼光谱和材料试验机研究了所得纤维的微观形貌、二级结构和力学性能,并与纯RSF纤维和蚕丝进行了对比。研究结果表明同轴干法纺RSF/SS纤维具有清晰的皮-芯层结构,直径较粗且表面略有皱痕;与纯RSF纤维相比,该初生纤维具有更多的β-折叠构象,力学性能也相对较好,但与天然蚕丝相比尚有较大差距。

关键词: 丝素蛋白 , 丝胶蛋白 , 同轴干法纺丝 , 皮-芯层结构

丝胶含量对温敏凝胶形态和热性能的影响

张青松 , 李学伟 , 董盼盼 , 陈莉 , 赵义平

复合材料学报

采用半互穿网络技术制备得到不同丝胶(ss)含量的丝胶基聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶。采用XRD、SEM、DSC和TGA-DTG分别考察了水凝胶的结构、相容性和热稳定性,以及凝胶的内部孔洞形态和体积相转变行为。结果表明:丝胶多肽链和凝胶分子链存在微弱的氢键作用力;随着丝胶质量分数由0增加至20%,凝胶的内部孔径增加1-2倍,且均呈结构完好的蜂窝状结构;丝胶分子链均匀地分散在凝胶基体中,无相分离发生;丝胶分子链引入使聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶的体积相转变温度增加0.2-0.3℃;最大热分解温度和DTG分解峰温度呈缓慢增加趋势。

关键词: 水凝胶 , 丝胶蛋白 , 异丙基丙烯酰胺 , 半互穿网络 , 相转变温度

丝胶/Poly(NIPAm-LMSH)纳米复合凝胶的层状形态和溶胀行为

张青松 , 薛蕊 , 李学伟 , 陈莉 , 韩美玲

复合材料学报

采用半互穿网络技术和原位自由基聚合将生物相容性和吸水性优良的丝胶蛋白(SS)引入聚异丙基丙烯酰胺-硅酸镁锂(Poly(NIPAm-LMSH))纳米复合凝胶网络,制得高溶胀度和快速响应的SS/Poly(NIPAm-LM-SH)纳米复合凝胶,研究了丝胶含量对纳米复合凝胶的孔洞形态、溶胀动力学、结晶结构、相容性和稳定性的影响.结果表明:冷冻干燥后的SS/Poly(NIPAm-LMSH)水凝胶呈多孔结构,孔洞尺寸为20~30μm,孔壁薄,为1~4μm,且随丝胶含量增加而由多面体结构变为狭长形的层状结构.相比于溶胀平衡的纯纳米复合凝胶,丝胶的引入显著提高了其溶胀度,溶胀初期属于Non-Fickian扩散,37℃10 min内即可失去90%的水.丝胶在凝胶中具有良好的相容性,SS/Poly(NIPAm-LMSH)纳米复合凝胶的Tg为141~144℃,最大热分解温度为365~373℃,质量残留率随丝胶含量的增加而增大.

关键词: 纳米复合凝胶 , 丝胶 , 异丙基丙烯酰胺 , 孔洞形态 , 溶胀度

改性丝胶生物吸附剂对Ag+的选择性吸附

张思敬 , 王永平 , 敖凤娇 , 赵俊学

环境化学 doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2016.07.2015121801

以蚕丝丝胶(SS)为基材,通过接枝2,5-二硫二脲制备了改性丝胶生物吸附剂(SO),探讨了影响生物吸附的因素,并对比研究了不同体系中生物吸附剂对Ag+的吸附行为.结果表明,在pH 1.0-6.0范围,吸附率随着pH升高而增大.相同条件下,SO吸附容量和吸附率明显优于SS,在单组分Ag+溶液中,pH5.0时,SO和SS对Ag+的吸附率分别为96.2%和57.8%,吸附容量分别为20.8 mg·g.和12.5 mg·g-1.在三组分(Ag+-Cu2+-Zn2+)及五组分(Ag+-Cu2+-Zn2+-Ni2+-pb2+)溶液中,SO对Ag+显示出良好的吸附选择性.pH5.0时,SO对其它金属离子很少吸附,而对Ag+的吸附率分别高达95.8%和93.7%;SS尽管对其它贱金属离子吸附率也较低,但其对Ag+的吸附率仅为25.4%和23.7%.吸附动力学表明,吸附剂对Ag+的吸附符合准二级动力学模型,吸附过程为化学吸附,吸附过程活化能Ea(SO)=43.23 kJ·mol-1,Ea(SS)=59.32 kJ· mol-1.吸附热力学表明吸附过程为放热的自发过程.25℃吸附平衡时,Ag+在固液两相的分配系数为KDθ (SO)=5111.KDθ (SS)=273.SO对Ag+吸附机理主要为配位作用,粒子内扩散为吸附过程的速控步骤.

关键词: 丝胶 , 2,5-二硫二脲 , 改性 , 选择性吸附 ,

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