湿法纺丝技术用于开放性实验教学的探索与实践

创新型人才培养是高校教育的迫切任务。本文依托浙江理工大学材料与纺织学院学科优势,以湿法纺丝技术为媒介,通过将开放性实验教学与大学生科技创新计划有机结合的方法,开展湿法纺丝技术开放性实验教学新模式的实践工作,以期强化学生专业基本功,提升本科实践教学的综合实用性及开放创新性。

壳聚糖/丝胶蛋白生物流体材料的制备及性能测试

针对现有医用敷料吸收渗液能力不强等缺点,以海洋蟹虾外壳中提取的壳聚糖和蚕丝加工过程废弃的丝胶蛋白为主要原料,研制出一种新型生物流体材料。该材料为黄褐色半透明、半流动物质,能形成柔韧透明的薄膜从而起到防感染的天然屏障作用。通过改变壳聚糖与丝胶蛋白的配比,可以有效调控壳聚糖/丝胶蛋白生物流体材料膜的吸液能力和通透性等,其吸水量、水蒸汽透过率分别分布在2.33～23.73 g/g和2 738～3 752 g/(m2.d)之间,可以满足不同程度创面修复需要。虽然添加丝胶蛋白使生物流体材料膜的力学性能稍有降低,但仍具有医用敷料要求的较高柔韧性。体外抗菌试验表明,该流体材料膜的抑菌率随着丝胶蛋白含量增加而有所降低,但当壳聚糖与丝胶蛋白质量比为1∶0.6时,对金黄色葡萄球菌(Staph-ylococcus aureus)的抑制率仍高达83%,能有效预防创面感染,具有临床应用前景。

溶剂热法制备碳纳米纤维负载Cu_2O光催化材料

以乙酸铜为原料,碳纳米纤维为基材,采用溶剂热法制备碳纳米纤维负载氧化亚铜(Cu2O/CNFs)光催化材料。比较了丙三醇、乙二醇和二甘醇三种不同反应溶剂对生成Cu2O的还原能力和分散性能;并以甲基橙为模拟有机污染物,研究Cu2O/CNFs复合材料在可见光照射下的光催化降解性能。实验结果表明,以丙三醇和乙二醇为溶剂时,生成产物为立方体状的Cu2O和Cu的混合物;以二甘醇为溶剂时制备产物为均匀分散的纯Cu2O纳米粒子。可见光下照射5h,丙三醇、乙二醇和二甘醇制备的Cu2O/CNFs复合材料对甲基橙降解率分别为73.5%、85%和92.5%。

纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架材料的降解特性及生物相容性研究

应用共混法制备了纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架材料,通过体外降解和细胞培养实验研究了复合支架材料的降解特性和生物相容性.体外降解实验结果显示,复合支架材料具有稳定的降解能力;在降解过程中,羟基磷灰石由于与降解液发生钙、磷等离子的交换,使其结晶得到了进一步生长和完善.利用细胞计数法、四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法和碱性磷酸酶(ALP)活性测定等分析了复合支架材料的生物相容性,结果表明,MG63细胞在复合支架材料上具有良好的粘附、增殖能力,并可引起早期的骨分化.因此,纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架作为骨组织工程的支架材料具有良好的应用前景。

甲基丙烯酸羟乙酯接枝蚕丝的制备工艺及性能评价

化学接枝增重可改善丝绸的服饰性能。通过设计正交实验优选出甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)接枝蚕丝的条件:过硫酸钾(KPS)质量分数0.75%,甲酸质量分数2.25%,温度90℃,时间60 min。衰减全反射傅里叶变换红外光谱测试证明甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)已接枝到蚕丝上。相比原样,接枝增重后的蚕丝回潮率下降、初始膜量增加、白度指数下降。接枝处理用氮气(N2)保护或选用氧化还原体系作引发剂,可提高接枝增重蚕丝的白度;80℃温度下多次漂洗既能改善接枝增重蚕丝的手感,亦能提高其白度。

用桑枝皮提取果胶及制备的纳米纤维素晶须在丝素复合膜中的应用

为高效利用蚕桑资源,以桑叶生产中废弃的桑枝皮为原料,提取果胶并制备纳米级纤维素晶须。研究表明,用0.10mol/L盐酸提取桑枝皮中的果胶,得率最高可达30.1%±1.2%,红外光谱图显示其主要成分为糖醛酸,且不同浓度盐酸处理可提取不同酯化度的果胶;经碱煮后的桑枝皮中的半纤维素和木质素被去除,主要成分为纤维素,再经硫酸水解制备获得长约400 nm、直径约20 nm的纤维素晶须。将桑枝皮纳米纤维素晶须与废弃蚕丝的溶液相混合制备丝素蛋白复合膜,因桑枝皮纤维素晶须与丝素蛋白间具有良好的相容性,故复合膜的强度和弹性模量显著提高,其拉伸强度和杨氏模量分别为35.79MPa和2.10 GPa。初步认为,利用桑枝皮提取果胶和制备纳米纤维素晶须,可以作为提高蚕桑资源利用率与增加桑园产值的途径之一。

竹炭涤纶纤维的染色技术研究

通过单因素分析和正交实验方法研究竹炭涤纶纤维的染色工艺,确定其最佳染色工艺条件为:染色温度95℃、染色时间50 min、浴比1∶100、pH值4.结果表明:采用该最佳工艺染色后的竹炭涤纶纤维色泽鲜艳,色谱齐全,色牢度及负离子释放性能良好.

Cecropin B抗菌肽接枝丝素蛋白膜的制备和表征

以体积分数为60%的乙醇处理制得不溶性再生丝素膜,通过碳二亚胺法将Cecropin B抗菌肽共价接枝到丝素膜表面,利用红外光谱、扫描电镜、X射线能谱和抗菌性测试等手段对制得的丝素膜结构和表面特性及其抗菌性能进行了测试分析.结果表明,Cecropin B抗菌肽成功地接枝到了丝素膜的表面,接枝后的丝素膜水溶性低,并具有良好、持久的抗菌能力.

硅藻土负载TiO_2的制备及对染料的吸附降解性能

以硅藻土作为载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO2/硅藻土复合光催化剂,并通过SEM、XRD、FTIR和TG等手段对样品进行了表征。以250W高压汞灯作为光源,罗丹明B、活性翠蓝KN-G和酸性黄G三种染料作为目标污染物,考察复合光催化剂对染料的吸附降解性能。结果表明:TiO2的较佳制备条件为V钛酸丁酯∶V乙醇∶V盐酸∶V水=10∶40∶0.5∶2;TiO2的较佳负载量为33%。在紫外光条件下复合光催化剂对染料具有良好的吸附降解性能。

甲壳素/丝蛋白纤维复合医用生物敷料的制备及性能

采用湿法成型非织造布技术制备了不同比例的甲壳素／丝蛋白纤维复合医用敷料，并对其性能进行了对比和分析。结果表明：复合敷料的力学性能、吸湿透气性和抗菌性随着甲壳素含量的增加呈现规律性变化。当甲壳素含量为70％～80％时，复合敷料的综合性能最佳，最有可能适用于临床应用。

肽自组装纳米材料的研究进展

近年来,多肽分子自组装作为合成一系列新型纳米材料的有效途径受到了广泛关注和研究。通过分子自组装,多肽分子可结合成具有不同功能的蛋白质分子,从而可进一步设计成具有特殊结构和功能的纳米材料,在仿生医学、组织工程、药物缓释及生物材料表面工程等方面有着巨大的应用潜力。本文主要综述了肽自组装纳米材料的研究现状与制备方法。

用桑枝皮制备羧甲基纤维素钠及产品性能测试

羧甲基纤维素钠（CMC）是一种应用十分广泛的水溶性阴离子表面活性剂。采用二次碱煮法将桑枝皮加工成桑枝皮纤维,再通过醚化反应并调节醚化温度制备出取代度在0.5~1.0之间的桑枝皮CMC。根据行业标准检测桑枝皮CMC样品的主要理化指标为：干燥减量小于10%,纯度大于95%,0.1 g/L样品水溶液的pH值为7.0~8.5,25℃时0.2 g/L样品水溶液的黏度为300~1 000 mPa.s,钠的质量分数〉5%,氯化物的质量分数〈0.5%;样品化学结构的红外光谱表征说明纤维素分子中的部分羟基氢被羟甲基取代,呈现良好的热稳定性,热分解温度〉300℃。对影响桑枝皮CMC水溶性黏度的因素及稳定性分析结果表明,桑枝皮CMC水溶液呈假塑性流体特性,其黏度随产品取代度、溶液浓度的增加而增加,具有较高黏度的产品在长时间内可保持其黏度的稳定。各项检测结果显示,用桑枝皮制备的CMC能够达到日用化工中的洗涤剂、牙膏以及纺织品生产应用的标准,可以作为替代棉短绒制备CMC的原料。

含氟有机抗菌材料的研究进展

为了应对致病菌类微生物带来的严重危害,各种类型的抗菌材料应运而生。含氟材料具有低表面能、自去污等优异特点,含氟抗菌材料也得到开发和应用。综述了含氟有机抗菌材料的研究进展,分别对低分子、聚合物、无机-有机聚合物复合材料等含氟有机抗菌材料的制备、结构与性能进行了评述,并对含氟有机抗菌材料的设计和发展进行了展望。

纳米无机粒子/聚合物复合材料界面结构的研究

纳米粒子具有许多特性,聚合物中加入纳米粒子可以制备得到性能更加优异的复合材料,其中纳米粒子和聚合物基体间的界面对决定纳米复合材料的性能起着重要作用。本文综述了近些年来表征纳米无机颗粒/聚合物复合材料中界面结构的研究手段,如红外光谱(FTIR)、热重(TGA)、电子显微镜、小角中子散射(SANS)及小角X射线散射(SAXS)等,及界面结构与复合材料力学性能和热稳定性关系的研究进展。同时也介绍了纳米粒子对复合材料的渗透、光催化、阻燃、介电及导电性能的影响。最后对这一领域的研究进行了展望。

医用再生丝素蛋白膜的制备及性能研究

[目的]以再生丝素蛋白为原料,制备致密再生丝素蛋白膜,通过优选改性方法使得该膜具备一定的力学性能和不溶性、合适的降解速度等,以满足将来在子宫内膜修复中的应用要求。[方法]将蚕丝脱胶、溶解得到再生丝素溶液,采用流延法铺膜,并用无水乙醇和浓度0.1%戊二醛进行不溶化处理,用蛋白酶XIV进行降解试验,利用万能拉伸机、FESEM、FTIR和失重法等方法对丝素蛋白膜的微观形貌、力学性能、蛋白构象和降解性等进行测试。[结果]由再生丝素溶液可制备光滑致密的丝素蛋白膜,经乙醇和戊二醛处理后,丝素分子中β-折叠结构增多,无规卷曲结构减少,其力学性能增强,降解速度减慢。蛋白酶XIV可加速其降解。[结论]再生丝素蛋白膜在作为物理屏障用于预防和减少术后组织黏连方面有着极大的可能性。

原位复合法制备磁性纤维素纤维及其性能研究

以天然棉纤维为基材,用原位复合法在上沉积磁性Fe3O4纳米粒子,制备出磁性纤维素纤维,利用X射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜等方法对所得产物中磁性粒子进行表征。探究了预处理方法以及铁离子(Fe3+/Fe2+=2)浓度对制得的纤维磁性能的影响,并对磁性纳米粒子与纤维的结合牢度进行了讨论。结果表明:两个因素均会对纤维的磁性能产生影响,当用5%Na OH处理棉纤维原料,在铁离子总浓度为0.10 mol/L(Fe3+/Fe2+=2)反应时,最有利于磁性纳米颗粒在其表面的沉积,制得棉纤维复合材料的磁性能可以达到11.90 eum/g;经多次洗涤后磁性纤维的磁性能稍有下降,说明磁性纳米粒子对纤维附着力较好,期望被用作功能材料。

双亲性氟化ABC型三嵌段共聚物的制备及抗污性能研究

利用原子转移自由基聚合制备了一系列两亲性氟化ABC型三嵌段共聚物mPEG-b-PMMA-b-PFMA,并对其组成进行了分析.通过调节本体氟含量和热处理改变涂层表面组成,利用X射线光电子能谱考察了涂层表面组成与人纤维蛋白原（HFg）吸附量的关系.结果表明,表面引入含氟组分后,共聚物呈现出良好的抗蛋白质吸附性能;当共聚物中含氟单体的摩尔分数达到5.98％时,样品表面HFg吸附量最小,氮含量只有0.7％,相比于PMMA表面几乎没有吸附.增加亲水部分或含氟组分的含量,HFg吸附量增加.当涂层表面组成中亲水部分EO含量在8％～12％,含氟基团含量为10％～30％时,表面氮含量低于1.5％,对HFg的阻抗吸附效果较好.

用于快速检测水中重金属铅离子的变色织物的制备法研究

根据特定显色剂与铅离子能发生显色反应的特点,研究制备一种变色织物,实现对重金属离子的快速检测。首先对几种重金属离子显色剂进行优选,得出显色剂孔雀石绿是检测铅离子的最佳显色剂,其空白为青绿色,显色后为绿色偏黄,甚至绿色有明显褪去。其次研究了孔雀石绿显色剂对棉织物的最佳上染条件,即孔雀石绿显色剂在染色时间为60min,染色温度为90℃～100℃,染浴p H值在3.5时能较好地上染棉织物,并且1%的染色浓度较适合显色反应。

桑蚕丝素蛋白初始结构对其矿化作用的影响

以碱金属离子诱导桑蚕丝素蛋白溶液发生构象转变,研究了蛋白质初始结构对其矿化作用的影响.FT-IR,XRD和SEM等测试结果显示,未经任何处理的桑蚕丝素蛋白溶液矿化后形成片状复合物,其无机相以二水磷酸氢钙(DCPD)为主;而经过K+和Na+金属离子处理后,桑蚕丝素溶液的结构由无规线团/螺旋构象向β-折叠发生转变,矿化后成纤维状,并相互结合呈现纳米级的三维多孔结构,其无机相以热力学稳定的羟基磷灰石(HA)为主.可以认为,丝素蛋白结构转化为较伸展的β-折叠后,使得更多的亲水基团暴露在外面,在丝素蛋白分子不断凝聚成纤过程中,HA结晶快速生长并附着在这些微纤上,最终形成纤维状的丝素蛋白/HA复合物.该结果为阐明蛋白质的生物矿化过程及其调控机理提供了理论依据,同时可以从矿化复合物的形成来反映这些微量元素可能对骨组织形成的影响,为临床骨组织的修复提供一定的参考.

不同溶解体系的丝素蛋白分子质量及对再生丝素膜性能的影响

为了便于根据不同丝素蛋白制品开发要求控制丝素蛋白的分子质量,用SDS-PAGE电泳方法检测不同溶解体系制取丝素蛋白的分子质量,并对不同分子质量丝素蛋白制备的再生丝素膜进行傅里叶红外光谱(FTIR)、热重(TGA)、微商热重(DTG)和热水溶失率等结构与性能的测试。SDS-PAGE检测结果显示,在LiBr-CH3CH2OH-H2O、Ca(NO3)2-CH3OH-H2O和Na-SCN-H2O溶解体系中的丝素蛋白分子质量较高且分布广;在CaCl2-CH3CH2OH-H2O和LiBr-H2O溶解体系中的丝素蛋白分子质量较低。FTIR、TGA、DTG和热水溶失率测试结果显示,低分子质量丝素蛋白溶液在成膜时较难形成α-结构和β折叠结构;而高分子质量丝素蛋白溶液在成膜时则较容易转变形成这2种结构。