一种疏水改性诱导丝素/丝胶复合膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种疏水改性诱导丝素/丝胶复合膜的制备方法，包括以下步骤：S1、将桑蚕丝在碳酸钠或碳酸氢钠水溶液中煮沸；S2、将脱胶后的丝素蛋白纤维和丝胶粉均匀地溶解到甲酸

【技术实现步骤摘要】
一种疏水改性诱导丝素/丝胶复合膜的制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种疏水改性诱导丝素/丝胶复合膜的制备方法。

技术介绍

[0002]丝素蛋白薄膜作为再生丝材料的主要形式之一，因其独特的物理、化学和生物特性以及在组织工程、生物传感、电子、光学和光子学等领域的潜在应用而受到越来越多的关注。通常，SF薄膜可以通过水溶液、酸性溶液、离子溶液和N
‑
甲基吗啉
‑
N
‑
氧化物(NMMO)溶液制备，该类薄膜具有形态、晶体、力学性能可控和生物可降解的优秀性能。但是，再生SF薄膜在干燥状态下较脆，在湿状态下强度和模量较低，不能满足实际应用的要求。
[0003]为了解决再生丝材料的缺点，钛、碳纳米管、氧化石墨烯和甲壳素被用作增强剂或共混剂。蚕丝蛋白的高分子量、β
‑
折叠晶体结构和纤原性结构等复杂的层次结构赋予了其特殊的力学性能。最近的研究进一步证实，纤维结构，特别是纳米级的纤维结构，在天然丝的高性能方面起着关键作用。由纳米纤维制成的薄膜也显示出非凡的机械性能和先进的功能。这些纳米纤维可以由多肽和蛋白质自组装，也可以从甲壳素和纤维素等天然材料中提取。然而，蚕丝蛋白主流的溶解体系(如LiBr溶液)，纤维结构在溶解和再生过程中几乎被破坏。虽然通过控制自组装条件可以获得丝纳米原纤维，并且所得到的SF薄膜在一定程度上表现出柔韧性，但其力学性能仍明显低于天然丝纤维，这可能是由于这些自组装纳米原纤维的不稳定性所致。Zhang等人已经通过Fa
‑
CaCl2溶解体系在保留原纳米纤维结构的同时成功制备丝素蛋白薄膜。另一方面，市售的丝胶蛋白分子量较低，仅为1.0
×
104Da，经过甲酸
‑
氯化钙体系溶解后分子量进一步下降，在去离子水体系置换过程中极有可能部分流失，且凝胶的β结构含量随着丝胶蛋白的添加量增加逐渐降低。无论是丝素蛋白还是丝胶蛋白薄膜，其大量的表面基团导致其亲水性极强，疏水性或耐水性弱。
[0004]因此，一种力学性能较好的疏水改性诱导丝素/丝胶复合膜的制备方法亟待提出。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种疏水改性诱导丝素/丝胶复合膜的制备方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0007]本专利技术提供一种疏水改性诱导丝素/丝胶复合膜的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、将桑蚕丝在碳酸钠或碳酸氢钠水溶液中煮沸，然后用蒸馏水冲洗，再晾干；
[0009]S2、将步骤S1脱胶后的丝素蛋白纤维和丝胶粉均匀地溶解到甲酸
‑
氯化钙溶剂中，经过振荡获得SF/SS
‑
Fa
‑
CaCl2溶液；
[0010]S3、将步骤S2获得的SF/SS
‑
Fa
‑
CaCl2溶液依次经过甲酸挥发、振荡、干燥，获得SF/SS薄膜；
[0011]S4、将玉米醇溶蛋白均匀溶解在95～98％的乙醇内，然后将步骤S3获得的SF/SS薄
膜浸没在玉米蛋白溶液中，经过振荡、干燥后获得SF/SS
‑
zein复合膜。
[0012]优选的，所述步骤S1中碳酸钠的质量浓度为0.02～0.04M，煮沸时间为25～40min，晾干时间至少12小时，煮沸的同时不断搅拌以防止丝纤维缠绕。
[0013]优选的，所述步骤S2中丝素蛋白纤维和丝胶粉的质量比为50:50～90:10，所述甲酸
‑
氯化钙溶剂中氯化钙在甲酸中的质量体积浓度为4～6％。
[0014]优选的，所述步骤S2中用涡旋混合器涡旋振荡，所述振荡时间为20～45min。
[0015]优选的，所述步骤S3中SF/SS
‑
Fa
‑
CaCl2溶液倒入聚苯乙烯培养皿中进行甲酸挥发，甲酸挥发时间为24～30小时。
[0016]优选的，将所述步骤S3甲酸挥发后得到的SF/SS薄膜浸泡在水醇溶液中振荡时间为2～4小时，以去除残留的氯化钙或甲酸，并进一步促进β
‑
折叠结构的形成。
[0017]优选的，所述步骤S3中干燥包括自然风干24～30小时，以挥发乙醇；再经过真空干燥机干燥一天，以进一步去除残留的水分。
[0018]优选的，所述步骤S4中玉米醇溶蛋白浓度为0.5％～0.8％wt/wt。
[0019]优选的，所述步骤S4中振荡时间为2～4小时，以去除氯化钙和甲酸的同时附着玉米蛋白。
[0020]优选的，所述步骤S4中干燥包括自然风干24～30小时，以去除乙醇；再经过真空干燥机干燥一天，以进一步去除残留的水分。
[0021]本专利技术相较于现有技术，具有以下有益效果：
[0022]本专利技术中经95％乙醇置换诱导的SF/SS薄膜相对柔软，能够保持良好形态，最大拉伸应变也显著增加，同时，本专利技术制备的SF/SS
‑
zein复合膜，通过添加zein填补了膜的裂缝，增强了复合膜的力学性能，并且水滴在膜表面保持的时间明显增加，具有较好的疏水性能。
附图说明
[0023]图1是本专利技术一种疏水改性诱导丝素/丝胶复合膜的制备方法的工作流程图；
[0024]图2a、图2b是丝胶在不同比例水醇溶液中的溶解照片、以及不溶物占比示意图；
[0025]图3a1
‑
d1是将SF/SS复合膜置入不同溶剂中后的状态图；
[0026]图3a2
‑
d2是将SF/SS复合膜置入不同溶剂中经过24小时风干后的状态图；
[0027]图3a3、图3d3是将SF/SS复合膜置入含有0％、100％乙醇的水醇溶液中经过24小时风干后的弯曲试验图；
[0028]图4是SF/SS复合膜经过不同溶剂处理后的抗拉强度试验图；
[0029]图5a是对不同乙醇浓度置换诱导的SF/SS复合膜FTIR分析图；
[0030]图5b
‑
f是对不同乙醇浓度置换诱导的SF/SS复合膜1580
‑
1715cm
‑1进行反褶积计算对比图；
[0031]图6a、图6b是不同氯化钙甲酸钙体系复合膜粘度比较示意图、以及抗拉强度比较示意图；
[0032]图7是SF/SS复合膜疏水改性过程示意图；
[0033]图8a、图8b、图8c1
‑
c2、图d1
‑
d2、图e1
‑
e2是不同玉米蛋白含量疏水改良的薄膜的抗拉伸测试结果、水接触角测试结果、以及水在膜表面保持60s前后对比照片；
[0034]图9a1
‑
a3、b1
‑
b3、c1
‑
c3是不同玉米蛋白浓度疏水改良后的薄膜的表面SEM图像；
[0035]图9a4...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种疏水改性诱导丝素/丝胶复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将桑蚕丝在碳酸钠或碳酸氢钠水溶液中煮沸，然后用蒸馏水冲洗，再晾干；S2、将步骤S1脱胶后的丝素蛋白纤维和丝胶粉均匀地溶解到甲酸
‑
氯化钙溶剂中，经过振荡获得SF/SS
‑
Fa
‑
CaCl2溶液；S3、将步骤S2获得的SF/SS
‑
Fa
‑
CaCl2溶液依次经过甲酸挥发、振荡、干燥，获得SF/SS薄膜；S4、将玉米醇溶蛋白均匀溶解在95～98％的乙醇内，然后将步骤S3获得的SF/SS薄膜浸没在玉米蛋白溶液中，经过振荡、干燥后获得SF/SS
‑
zein复合膜。2.根据权利要求1所述的疏水改性诱导丝素/丝胶复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中碳酸钠或碳酸氢钠的质量浓度为0.02～0.04M，煮沸时间为25～40min，晾干时间至少12小时，煮沸的同时不断搅拌以防止丝纤维缠绕。3.根据权利要求1所述的疏水改性诱导丝素/丝胶复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中丝素蛋白纤维和丝胶粉的质量比为50:50～90:10，所述甲酸
‑
氯化钙溶剂中氯化钙在甲酸中的质量体积浓度为4～6％。4.根据权利要求1所述的疏水改性诱导丝素/丝胶复合膜的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：林琳，范一民，陈美娟，贾若贤，李鑫，颜先琴，管荣健，鲁重义，葛珂，
申请(专利权)人：江苏奥普莱医疗用品有限公司，
类型：发明
国别省市：