蚕丝在原纤水平的溶解及静电纺丝

采用氯化钙(CaCl_2)-甲酸(FA)溶解丝素,通过调整溶剂中CaCl_2质量分数来实现蚕丝原纤水平的溶解及静电纺丝过程。结果表明,区别于已有溶解丝素至分子水平的溶解方法,CaCl_2-FA溶解体系可在常温条件下通过破坏分子间氢键作用,破坏β-折叠结构而保留蚕丝原有的原纤结构而实现蚕丝溶解。溶液中观察到原纤尺寸随CaCl_2质量分数的增加呈减小趋势,溶解丝素所需时间随CaCl_2质量分数的增加而缩短。丝素溶液中原纤结构尺寸的差异对静电纺丝素纳米纤维直径和力学性能有所影响,CaCl_2质量分数由2%增加到10%,所纺纤维直径由(336±25)nm降低到(118±14)nm,5%6%纤维的断裂应力达到(13.5±5.6)MPa。乙醇及拉伸处理可以诱导丝素由无规卷曲结构向β-折叠的转变。

氯化钙/甲酸溶解体系下氯化钙质量分数对蚕丝溶解性的影响

采用氯化钙/甲酸(CaCl2/FA)溶解体系对丝素进行溶解,讨论不同CaCl2质量分数对丝素溶解性的影响,通过流变、SEM、红外光谱以及X衍射等测试手段表征丝素溶液及其干燥膜的结构特征。结果表明:在相同温度、溶解时间条件下,丝素的溶解度随着CaCl2质量分数的增加而增加,溶解呈现先快后缓的上升趋势;当CaCl2质量分数为2%、5%、8%、10%时,丝素溶液的流变曲线中剪切黏度随剪切速率的增大先增加后减小,CaCl2质量分数为1%时,黏度明显高于其他质量分数值溶解下的丝素溶液。通过SEM可清晰地观察到丝素溶液以及丝素干燥膜中的纳米纤维结构。红外光谱分析表明,该溶解体系制备的丝素蛋白大分子以β-折叠结构为主,而CaCl2质量浓度的不同对丝素的结构影响不明显。X衍射分析表明,丝素在9.5°、20.5°和23.9°处出现结晶峰,均属于Silk II结构。