木薯蚕丝纤维的热学性能研究

木薯蚕丝是仅有的几种被广泛饲育生产的野蚕丝之一,极具开发利用价值,研究与认识木薯蚕丝结构与性能是进一步开拓其应用领域的重要基础,而热学性能是蚕丝开发应用中被广泛关注的方面。文章采用对比分析的方法,对木薯蚕丝、柞蚕丝和桑蚕丝的热学性能进行了表征和分析,包括微商热重法(TGA/DTG)、差示扫描量热法(DSC)和动态热机械分析法(DMA)等手段。研究结果表明:相对于柞蚕丝和桑蚕丝,木薯蚕丝的热失重区间、最速热失重温度、储能模量和损耗模量等均较大,说明木薯蚕丝具有良好的热稳定性,进而可推断木薯蚕丝在改善或调节丝蛋白复合类材料的热稳定性方面有望作为一种有效组分来使用。

木薯蚕丝结构与性能表征

为研究木薯蚕丝的结构和性能,采用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射、力学性能等仪器与测试方法对桑蚕丝、柞蚕丝及木薯蚕丝的结构和性能进行对比研究。结果表明:木薯蚕丝的形貌结构与柞蚕丝相似,木薯蚕丝表面有纵向的条纹及块状或颗粒状的结晶物,横截面面积较大且扁平,而桑蚕丝表面光滑,横截面较圆整;木薯蚕丝与柞蚕丝中存在Ala-Ala-Ala结构,而桑蚕丝不存在,可利用特征吸收峰区分不同品种蚕丝;木薯蚕丝既有α-螺旋结构,又有β-折叠结构,并以β-折叠结构为主,显示出了高度的结晶β-折叠结构;桑蚕丝、柞蚕丝、木薯蚕丝的线密度分别为3.13、6.13、4.18 dtex;木薯蚕丝的断裂强度、断裂伸长率均高于桑蚕丝,与柞蚕丝接近,具有优异的力学性能。

壳聚糖季铵盐在木薯蚕丝抗菌整理中的应用

为了改善壳聚糖在水中的溶解性,将氯化缩水甘油三甲基铵与壳聚糖反应,在一定条件下合成了壳聚糖季铵盐(HACC),并将其用于木薯蚕丝的改性处理,采用红外光谱仪、X射线衍射仪及热分析方法对处理前后木薯蚕丝的结构,以及热学性能进行表征与分析。研究表明,从X射线衍射图谱和红外光谱图谱来看,HACC的化学改性使木薯蚕丝纤维中的部分结构发生变化,而且抗菌整理后的木薯蚕丝对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有较好的抗菌持久性。另外,从热分析的测试结果来看,抗菌整理后的木薯蚕丝的内部结构与未整理相比变得更加紧密且热稳定性增强。

天然木薯蚕丝脱胶工艺优化与性能分析

为优化天然木薯蚕丝脱胶工艺,采用正交试验法,对影响脱胶率的工艺参数进行研究,并对比分析了不同脱胶时间处理后蚕丝的脱胶率、力学性能、白度、红外光谱曲线。结果表明,最佳工艺条件为:Na_2CO_3试剂5g/L、温度90℃、时间50min。在最佳工艺条件下,木薯蚕丝的脱胶率随时间的延长而增加;木薯蚕丝的断裂强度和断裂伸长率随脱胶时间的增加而减小;脱胶能显著改善蚕丝的白度;脱胶后蚕丝既有β-折叠结构又有α-螺旋结构。

抗菌木薯蚕丝的加香整理对其结构和性能的研究

选用茉莉香精微胶囊整理剂,通过浸渍法对抗菌木薯蚕丝进行加香整理,并采用红外光谱仪、X射线衍射仪等对加香处理前后的抗菌木薯蚕丝进行系统的对比与测试分析。研究发现:加香处理后的抗菌木薯蚕丝表面发生些许变化,其表面除了有白色物质外,还有一层黏胶状物质,而且加香处理后的抗菌木薯蚕丝的各项性能指标也略有提高。另外,加香处理后的抗菌木薯蚕丝具有一定的抗菌持久性和芳香持久性,达到国标优质标准要求。水洗12次后,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的耐洗性为95.56%和91.34%,而且还能闻到极弱的香味,表明其具有一定的抗菌性和留香效果。

桑蚕绢、木薯绢及柞蚕绢氨基酸含量对比分析

采用美国安捷伦液相色谱仪Agilent 1100,比较测试了桑蚕绢、木薯绢及柞蚕绢的氨基酸含量。测试结果表明:桑蚕绢丝氨基酸总含量最高,木薯绢丝次之,柞蚕绢丝最小;同时,具有能与活性染料反应的亲核基团的氨基酸含量也不同。

木薯蚕丝的13C CP/MAS NMR分析

木薯蚕丝作为一种极具开发利用价值的野蚕丝,其结晶结构、热学性质和力学性能显著不同于桑蚕丝,对木薯蚕丝二级结构的研究有助于进一步认识其构效关系,拓展其应用领域。13C CP/MAS NMR技术是研究蚕丝丝素蛋白结构的有效方法之一。文章通过13C CP/MAS NMR测试,分析了木薯蚕丝丝素蛋白的二级结构特征,并将其与桑蚕丝和柞蚕丝进行了对比。结果表明:桑蚕丝中Gly的含量较柞蚕丝和木薯蚕丝高,木薯蚕丝与柞蚕丝相近;Ala的含量及其β-sheet结构较柞蚕丝和木薯蚕丝低,木薯蚕丝最高,三者的α-螺旋结构相差不大;桑蚕丝的不定形区含量最高,木薯蚕丝最低,与柞蚕丝接近。

不同木薯叶营养成分对饲养木薯蚕的影响

【目的】结合营养成分揭示不同木薯叶饲养对木薯蚕生长发育及其蚕丝纤维形态结构的影响,筛选出适宜饲养木薯蚕的木薯品种,为木薯叶饲用化提供参考依据。【方法】选用华南9号(SC9)木薯、花叶木薯、无叶柄木薯和紫叶木薯4种不同基因型木薯叶作为研究材料,以蓖麻叶为对照,分别测定叶片的可溶性糖、粗蛋白、干物率、氢氰酸、总类胡萝卜素、花青素、总黄酮等营养指标,统计经不同叶片饲养后木薯蚕五龄幼虫的体长、体重、蛹重及全茧重,并运用扫描电子显微镜观察蚕丝的形态结构。【结果】4种木薯叶的总类胡萝卜素含量、花青素含量、干物率和氢氰酸含量均高于蓖麻叶,其中紫叶木薯叶的花青素含量、总黄酮含量、干物率和氢氰酸含量显著高于其他4份材料(P<0.05,下同)。相关分析结果显示,胡萝卜素与叶绿素、总类胡萝卜素与胡萝卜素、总黄酮与花青素、可溶性糖与氢氰酸呈极显著相关(P<0.01);主成分分析发现前2个主成分的累计贡献率为87.632%,其中,第一主成分主要由干物率、叶绿素和可溶性糖决定,第二主成分主要由叶黄素和粗蛋白决定。不同基因型木薯叶饲养对木薯蚕生长发育影响显著,可显著促进木薯蚕体长增长,其中,SC9木薯叶和紫叶木薯叶饲养的木薯蚕全茧重高于蓖麻叶饲养的木薯蚕,紫叶木薯叶饲养的木薯蚕蛹重最重,结茧率高。4种基因型木薯叶饲养获得的木薯蚕丝较蓖麻叶饲养获得的木薯蚕丝宽度有所增加,其中,紫叶木薯饲养获得的蚕丝宽度最宽,且木薯蚕丝表面较完整。【结论】蓖麻叶与4种基因型木薯叶的营养成分差异显著,木薯叶饲养可显著促进木薯蚕体增长。紫叶木薯饲养的木薯蚕蛹最重、结茧率高,且蚕丝表面较完整;SC9木薯叶饲养的木薯蚕重、体长及全茧重均最高,但其饲养获得的木薯蚕丝杂质较多。可见,紫叶木薯叶作为木薯蚕饲料来源具有较大的开发潜力。