功能性蚕丝纤维研究新进展

蚕丝纤维因其优异的穿着舒适性,出色的力学性能、生物相容性、生物可降解性及其对人体无毒无炎症的特点,逐渐在多学科交叉融合应用方面表现出巨大的潜力,但同时也因其存在光致发黄、老化、细菌引起的变形甚至降解、不能机洗、难打理等缺陷,急需实现技术创新,开发具有更广阔应用场景的高性能/多功能蚕丝纤维。本文系统总结了高性能/多功能蚕丝纤维制备新技术,包括基因编辑法、添食法、物理改性法、化学改性法,并指出其所存在的问题和面临的挑战。在此基础上,进一步探讨了高性能/多功能蚕丝纤维的未来发展方向,以期为我国桑蚕产业的转型升级提供理论支撑。

清水沸煮桑蚕丝纤维的分纤举动与结构特征

桑蚕丝纤维脱胶是其被深度开发与利用的重要前提,文章通过研究不同时间清水沸煮桑蚕丝纤维,探讨长时间沸煮取代化学助剂辅助桑蚕丝纤维脱胶的可行性。结果显示:清水沸煮2 h即可完成桑蚕丝纤维的脱胶,而随着清水煮沸时间的增加,桑蚕丝纤维表现出从丝胶溶失逐渐转向丝素中原纤分离的过程,且清水沸煮时间越长,原纤的分离越严重;而XRD、FTIR和热分析的结果表明,桑蚕丝纤维在清水中煮沸对其结晶结构及二级结构组分的影响不大;但SDS-PAGE测试结果表明,清水煮沸时间越长,桑蚕丝纤维的再溶分子量却逐渐减小。

基于添食上转换纳米颗粒制备近红外激发荧光家蚕丝纤维

家蚕蚕丝蛋白是一种环保、生物安全的材料,而上转换纳米颗粒(upconversion nanoparticles, UCNPs)因其具有生物相容性好、稳定性优、荧光强度高等特点,常被用于医疗、环境监测等领域。为拓展蚕丝纤维的多元化应用,文中通过家蚕添食UCNPs,制备了近红外激光照射下发出荧光的蚕丝纤维。结果表明,经添食后的家蚕吐出的蚕丝纤维,可在980 nm波长的光线激发下发射高强度的绿色荧光。同时,该荧光蚕丝纤维具有优良的力学性能,可与聚多巴胺协同作用,对环境中的氧化剂进行灵敏检测。文中研究对于开发新型荧光蚕丝材料提供了新的思路。

纳米颗粒添食育蚕改性蚕丝纤维的染色性能

为了探究纳米颗粒添食育蚕改性蚕丝纤维的染色性能,选用2%质量分数的纳米二氧化钛和纳米氧化铜添喂家蚕,将蚕茧脱胶后进行染色并测定上染率、色深值等指标,同时探究了酸性橙Ⅱ对蚕丝纤维的染色动力学和热力学机制。结果表明:纳米颗粒添食能改善蚕丝纤维的染色性能;酸性染料和活性染料对改性蚕丝纤维的上染率和表观色深(K S值)均高于空白组,洗涤20次后K S值仍高于空白组1.5和2.0。染色动力学和热力学分析表明酸性橙Ⅱ对各组蚕丝纤维上染过程均符合准二级吸附动力学方程和朗格缪尔(Langmuir)吸附,且属于放热过程,较低温度下更适合染色;60℃下纳米TiO 2和纳米CuO改性蚕丝纤维的实际吸附平衡饱和量分别比空白组高了0.14 g kg和1.04 g kg,计算得到染料吸附的最大值分别比空白组高了5.31 g kg和14.58 g kg,显示了改性蚕丝纤维更优的染色性能。

蚕丝纤维中14农药快速筛选检测方法的确定

目的:采用超高效液相色谱串联质谱仪(UPLC-MS/MS)为检测手段,建立蚕丝纤维中14种禁用农药残留同时检测的快速筛查和确证技术。方法:用加速溶剂萃取的方式,以乙腈萃取,QuEChERS净化,UPLC-MS/MS确证检测,外标法定量。结果:该方法中14种常用农药的定量限为0.005 mg/kg~0.020 mg/kg。回收率范围为60.9%~92.8%,变异系数为3.2%~10.8%。结论:该方法稳定性好,灵敏度高,适用于蚕丝中农药残留的快速筛查检测。

利用红外光谱评价文物微环境中有机酸对蚕丝纤维化学结构影响

研究文物微环境污染因素对文物材料影响是分析文物老化原因和妥善保存文物的重要基础。利用红外光谱(FTIR/ATR)剖析了文物微环境中甲酸、乙酸气体对蚕丝纤维结构影响。结果表明:低浓度甲酸气体能减弱纤维分子内氢键,使酰胺Ⅰ(1 617cm-1)谱峰减弱、酰胺Ⅱ谱峰(1 515cm-1)变窄、无规线团构象的酰胺Ⅲ谱峰(1 230cm-1)增强、纤维结晶度下降;当浓度高于8.1mg.m-3时,呈β-折叠构象的肽链段(GlyAla)n特征谱峰(1 000,975cm-1)增强、纤维结晶度提高。分析认为呈无规线团构象的短肽链发生β-折叠构象转变。乙酸气体对酰胺Ⅰ和酰胺Ⅱ谱峰影响不明显,但能引起无规线团构象增加和纤维结晶度降低,其作用弱于甲酸气体。本研究为进一步分析丝织品保存环境污染物的危害作用提供基础数据。

蚕丝纤维及其制品改性的最新研究进展

蚕丝纤维及其制品经改性处理后,其阻燃性、吸湿性和抗皱性得到很大程度的改善,已引起人们的广泛关注。从蚕丝纤维及其制品在穿着、洗涤过程中存在易泛黄、不耐磨、难打理、染色牢度欠佳等问题出发,综述了物理改性、化学改性及其与纳米颗粒共混改性在蚕丝及其制品改性中的应用,总结了各类方法对蚕丝及其制品的改性效果。分析认为:由于采用单一的改性方法目前仍难以得到性能完美的丝绸制品,未来蚕丝纤维及其制品的改性发展方向仍以多种方法相结合改性为主。

蚕丝纤维在医学上的开发与应用前景

就国内外药物纤维的研究与应用现状进行综述 ,着重阐述了目前真丝纤维在医学上的应用情况 ,并从医学与纺织两方面论述了蚕丝药物纤维的开发与应用价值 。

热处理对桑蚕丝纤维结构与性能的影响

文章以普通桑蚕丝纤维和经壳聚糖处理的桑蚕丝纤维为研究对象,对其进行热处理,研究热作用对其结构与性能的影响.研究结果表明,两种真丝纤维经热处理后均产生失重与泛黄现象,且壳聚糖处理真丝纤维较普通桑蚕丝更明显.热处理后,普通桑蚕丝纤维结晶度提高,壳聚糖处理真丝纤维结晶度下降,同时其纤维表面出现皱缩条纹.经壳聚糖处理的真丝纤维更易老化.

磷酸钙盐在蚕丝纤维上的沉积矿化

将脱胶蚕丝纤维分别浸渍在磷酸氢二钠和硝酸钙溶液中矿化,使磷酸钙盐沉积在蚕丝纤维上。采用X射线衍射仪分析了沉积物的结构,结果显示沉积在蚕丝纤维上的结晶主要为羟基磷灰石晶体;扫描电子显微镜观察显示沉积物呈鳞片状及针状结晶;拉伸强度测试结果显示纤维矿化以后发硬,拉伸断裂伸长率下降,拉伸断裂强度也下降,总体变化不明显。磷酸钙盐与蚕丝纤维有较好的亲和力,能在蚕丝纤维上沉积,而对纤维的性能影响不大。

蚕丝纤维在钙盐微溶下的形态结构与性能研究

蚕丝纤维在氯化钙溶液中的溶解过程具有阶段性,利用这一溶解机理,将蚕丝纤维放入一定条件的氯化钙溶液中进行微溶解处理,研究其形态结构和力学性能的变化规律。研究结果表明:在氯化钙溶液中处理15～25min的时间段内,丝纤维内部的微孔穴明显增多,强伸为、弹性、初始模量、应力松弛等力学性能稍有下降。

废蚕丝纤维抄造书画纸的生产工艺研究

以废蚕丝短纤维为原料,经脱胶/脱色处理、碱处理、漂洗和打浆等碱法制浆工艺可制得性能良好的蚕丝纸浆。文章通过光学显微镜和扫描电镜(SEM)对处理前后蚕丝纤维的表面形态和表面形貌进行分析发现,经打浆机以“轻—重—轻”下刀方式打浆,蚕丝纤维的分丝帚化和细纤维化效果好,其中NaOH质量分数应低于2%,打浆度宜控制在30~40°SR;明胶可作为蚕丝书画纸的施胶剂,明胶质量分数为1.0%时,纸张的物理强度最大;采用传统的手工捞纸等工序制得100%废蚕丝书画纸产品,以及配加20%、50%夹江书画纸竹浆制得蚕丝竹纸书画纸,其性能指标均满足国家标准的要求。

MAA/疏水性单体与蚕丝纤维的接枝共聚合反应

真丝织物的表面单体接枝可以改善真丝织物的应用性能,为其带来丰富和持久的功能。在甲基丙烯酰胺(MAA)与蚕丝纤维的接枝共聚合反应中,分别加入甲基丙烯酸酯类和丙烯酸酯类疏水性单体,考察了其对蚕丝纤维的接枝率和混合单体接枝效率的影响。研究发现,加入的疏水性单体提高了蚕丝纤维的接枝率;甲基丙烯酸酯提高了单体接枝效率,而丙烯酸酯降低了单体接枝效率。这些现象与接枝体系中混合单体共聚生成的自由基活性及亲疏水性有关,自由基活性的减弱及疏水性的增强,有利于接枝共聚合反应的进行。与MAA/疏水单体接枝后,蚕丝纤维红外光谱中出现酯键吸收峰,接枝后蚕丝纤维回潮率变化不大。

蚕丝纤维降低香烟主流烟气中醛类物质含量的效果

为研究蚕丝纤维吸附过滤香烟主流烟气中醛类物质的效果,用蚕丝纤维制备香烟过滤嘴,然后通过模拟吸烟和收集主流烟气,用比色法测定香烟主流烟气中醛类物质的含量和过滤嘴吸附的醛类物质的量。研究结果表明:过滤嘴的蚕丝纤维填充密度越大,主流烟气中醛类物质的含量越低,过滤嘴丙酮浸出液中的醛类物质含量越高,说明蚕丝纤维在吸附过滤香烟主流烟气中醛类物质方面具有非常明显的效果。

HBP-HTC改性处理对桑蚕丝纤维结构和性能的影响

利用SEM、FTIR、XRD、TG等测试方法研究了改性处理对桑蚕丝纤维结构和力学性能的影响,为其在桑蚕丝织物的改性研究中提供理论依据。研究结果表明:改性处理对桑蚕丝纤维表面具有明显的刻蚀作用,改性桑蚕丝纤维内部无规构象增加,相对结晶度略有提高,热分解起始温度略有下降。改性处理对桑蚕丝纤维结构的破坏主要在纤维的表层,对桑蚕丝纤维力学性能的影响很小。

蚕丝纤维经钙盐处理后的结构与性能

研究经硝酸钙溶液处理后蚕丝纤维的结构与力学性能 ,处理后蚕丝纤维的内部结构变得松散 ,结晶度下降 ,强力下降 ,并证明强力下降与纤维的溶失率有密切关系。

蚕丝纤维吸附辛基酚聚氧乙烯醚的动力学研究

为实现蚕丝产品中烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)的高效监控检测,研究蚕丝纤维对辛基酚聚氧乙烯醚(OPEO)的吸附特性。结果表明,OPEO在蚕丝纤维上的吸附符合Langmuir模型,吸附动力学符合拟二级动力学模型,并且初始浓度越大,平衡速率常数越小,到达平衡的时间越长。OPEO溶液的温度越高,平衡速率常数越大。毛孔内扩散是控制OPEO在蚕丝纤维上吸附的一个因素,但不是唯一的因素。OPEO在蚕丝纤维上的吸附活化能为25.69 kJ/mol,活化能远小于化学吸附所需的83.72 kJ/mol,说明OPEO在蚕丝纤维上的吸附是以物理吸附为主。

超临界CO_2流体处理对蚕丝纤维结构的影响

用红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(WAXS)对在超临界CO2流体条件下,不同工艺因素如处理温度、压力、时间对蚕丝纤维结构的影响进行了探讨,结果表明蚕丝纤维经不同条件下的超临界流体处理后,其超分子形态结构有不同程度的变化。

类弹性蛋白-蚕丝纤维复合材料的制备及性能研究

采用热交联、京尼平交联、原花青素交联和戊二醛/聚乙二醇交联4种方法制备类弹性蛋白-蚕丝纤维多孔支架材料。利用扫描电镜、傅立叶变换红外光谱和力学性能测试研究了交联类弹性蛋白-蚕丝纤维多孔材料的内部形态和结构。通过细胞毒性实验分析了不同方法交联类弹性蛋白-蚕丝纤维多孔材料的细胞相容性。结果表明,热交联和京尼平交联能制备出的类弹性蛋白-蚕丝纤维多孔支架材料具有较高和较稳定的力学性能,且具有良好的细胞相容性。

蚕丝纤维理化性质在生物活性纤维制备中的应用

制备具有广泛适应性的生物活性纤维是生物材料增强的关键环节,通过选用羟基磷灰石(HA)做原料,建立一种能使HA粉粒匀质分散的溶胶-凝胶体系,使溶胶中的HA粉粒规律性地附着于丝纤维表面,在丝纤维的引导下,通过合理的烧结工艺制备出具有良好生物活性、生物相容性的陶瓷短纤维,通过样品的光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射图谱分析(XRD)检测,验证了该制备方法的可行性和正确性。