羊毛角蛋白与PVA复合纤维膜的制备及其在医用口罩滤芯中的应用

对大量废弃的羊毛纺织品进行回收利用，提取角蛋白并将其与聚乙烯醇(PVA)制备成复合纤维膜，应用于医用口罩滤芯材料中。采用酸/碱等电点沉淀法制备羊毛角蛋白，离心提纯后与不同浓度的PVA共混配置纺丝溶液，利用静电纺丝法在医用口罩基底材料上喷制角蛋白/PVA纳米纤维膜。分别对试样进行电镜、红外光谱和粉尘过滤测试分析并比较不同角蛋白与PVA质量分数下纤维膜的物化性能差异。电镜实验结果表明：角蛋白质量分数一定时，当PVA质量分数越高，制备的纤维直径随之变大；PVA溶液质量分数一定时，随着角蛋白质量分数的提高，制备的纳米纤维的直径变小。红外光谱测试显示角蛋白与PVA通过氢键稳定的结合在一起。接触角测试显示加入角蛋白后能明显改善滤芯材料的亲水性。空气过滤效率测试表明，当PVA溶液质量分数为6%,角蛋白与PVA比为30∶70时，过滤效率最高，可达97.17%。     

基于废弃毛纺织物的抗菌复合纳米纤维膜的制备及性能

为制备抗菌性好、安全、成本低且性能稳定的纳米纤维,采用碱溶解-等电点沉淀法从废弃羊毛中提取角蛋白多肽链段(WK),以铜离子(Cu)为抗菌剂,加入聚乙烯醇(PVA)共纺,采用静电纺丝法制备PVA/WK/Cu纳米纤维膜。利用正交试验选出形态最佳的PVA/WK纳米纤维,再添加不同含量的铜离子进行性能测试分析。试验结果表明：当聚乙烯醇质量分数为8%,角蛋白质量分数为20%时,制备的PVA/WK纳米纤维光滑均匀。铜离子的加入对纤维平均直径影响较小,但对纤维均匀程度影响较大。红外光谱曲线发生变化的原因是受角蛋白与PVA氢键结合以及铜离子与角蛋白和PVA形成配位键的影响。由TG-DSC结果得出,角蛋白的加入在一定程度上提高了纳米纤维膜的热稳定性。对金黄色葡萄球菌进行琼脂平皿扩散法测试,纤维膜表现出良好的抗菌性能。     

静电法纺制羊毛角蛋白/PVA纳米纤维

利用还原法从羊毛中提取羊毛角蛋白,将其与聚乙烯醇(PVA)、氯化钠等试剂按特定比例溶入水中,制备成质量分数从4%到12%的一系列浓度的混合溶液,并且对混合溶液进行了静电法纺丝.结果表明,PVA的加入对静电纺纤维的形成起着重要作用;SEM图像显示,静电法纺制的羊毛角蛋白/PVA纳米纤维常有许多珠节产生,溶液的浓度和纺丝电场强度对珠节缺陷有重要的决定作用;另外,纤维直径随着电场强度的增加而增加.     

静电纺丝法制备羊毛角蛋白/PVA再生纤维

本文以废旧毛涤混纺面料为原料,采用还原C法提取出角蛋白,将角蛋白、PVA、Na Cl配成纺丝液,采用静电纺丝方法制备出纳米级的角蛋白/PVA再生纤维。对所纺纤维进行扫描电镜观察,分析了纺丝液浓度、角蛋白与PVA质量比及电压对纺丝效果的影响,并确定出合理的纺丝工艺参数。     

还原法提取角蛋白及角蛋白/PEO纳米纤维的制备

为了提高角蛋白的提取率和应用性能,采用预处理-还原二浴二步法溶解羊毛,探讨温度、时间、浓度等因素对溶解性能的影响。红外(FTIR)和X射线衍射测试结果表明,羊毛蛋白纤维、提取后的角蛋白的特征官能团与羊毛基本相同;将羊毛角蛋白和聚氧化乙烯按照不同比例混合进行静电纺丝,制得复合纳米纤维膜,对其进行SEM测试发现,纤维的表观形态各不相同,随着角蛋白比例的增加,纤维的直径逐渐变细。     

羊毛角蛋白在巯基乙酸胆碱中的溶解再生

为提高废弃羊毛纤维的综合利用率,采用一种新型的还原性类离子液体巯基乙酸胆碱对羊毛进行溶解和再生,观察了羊毛纤维在其中的溶解过程。采用红外光谱仪、X射线衍射分析仪、差示扫描量热仪以及凝胶电泳仪对不同温度下提取的再生角蛋白性能进行了研究。结果表明:巯基乙酸胆碱能够有效打开羊毛角蛋白大分子之间的二硫键,从而实现对羊毛皮质层及鳞片层的高效溶解,120 ℃条件下,最高溶解质量分数可以达到16%;经巯基乙酸胆碱溶解再生制得的角蛋白,其蛋白主体结构得到保留,但是与原羊毛相比,再生角蛋白中的α-螺旋含量降低,分子质量降低,并且随着溶解温度提高,角蛋白大分子也发生了一定程度降解。     

纳米级聚乙烯醇纤维毡的性能研究

着重研究了利用静电纺丝方法制备的聚乙烯醇纳米纤维毡（以下简称静电纺PVA纳米纤维毡）的透气性及其吸水性能。研究表明，由于静电纺PVA纤维毡结构紧密，其透气性能差，且不同的纺丝条件制备的静电纺PVA纤维毡的透气性也是不同的；静电纺PVA纤维毡和PVA烘干膜相比具有更好的吸水性能。     

羊毛角蛋白/聚乙烯醇纳米纤维膜的制备及其性能

从废旧羊毛中提取羊毛角蛋白对于资源再利用具有重要意义。针对羊毛角蛋白分子量低，难以直接纺丝等问题，将羊毛角蛋白与聚乙烯醇共混制备纺丝液，最后通过静电纺丝制备羊毛角蛋白/聚乙烯醇纳米纤维膜。利用旋转流变仪对羊毛角蛋白/聚乙烯醇纺丝液的黏度进行了分析，利用扫描电镜对羊毛角蛋白/聚乙烯醇纳米纤维的微观形貌进行了表征，采用数字源表对其传感性能进行了测试。结果表明：当聚乙烯醇与羊毛角蛋白的质量比为7∶3时，纺丝黏度适中，获得的纳米纤维粗细均匀，直径约240 nm。羊毛角蛋白/聚乙烯醇纳米纤维膜在手指弯曲运动时产生2.1 V输出电压，可感知人体生理信号，有望应用于柔性传感领域。     

羊毛角蛋白/壳聚糖纳米纤维膜的制备及对铜离子的吸附性能研究

通过纺制不同壳聚糖固含量的羊毛角蛋白/壳聚糖纳米纤维膜,分析纳米纤维纺丝难度、纤维直径指标及对铜离子吸附能力,探讨羊毛角蛋白与壳聚糖纳米纤维最佳混合比例。研究表明,当壳聚糖固含量在0~15%时,纺丝液黏度、电导率与纳米纤维膜对铜离子的吸附量随着壳聚糖固含量的增加而略微增加;当壳聚糖固含量超过15%时,纺丝液黏度与导电率随着壳聚糖固含量的增加而快速上升,而纳米纤维膜对铜离子的吸附量则随着壳聚糖固含量的增加而快速下降,且纺丝难度增加。纳米纤维的直径指标在壳聚糖固含量低于15%时,随着壳聚糖固含量的增加略微降低;当壳聚糖固含量超过15%时,纤维的直径指标呈现上升趋势,纤维质量变差。综合各种因素认为:羊毛角蛋白/壳聚糖纳米纤维中壳聚糖固含量应以10%~15%为佳。     

再生角蛋白凝胶对纺织退浆废水中浆料分子的吸附性能

为实现废弃角蛋白纤维资源的高值化循环利用,在采用“还原预处理-甲酸”溶解法获取角蛋白多肽并引入α-硫辛酸进行化学改性基础上,制备再生凝胶材料用于纺织退浆废水中浆料分子的吸附处理。借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱等测试技术对角蛋白凝胶的结构和性能进行表征。针对聚乙烯醇(PVA)和淀粉2种浆料,探究凝胶对不同浆料分子的吸附规律及机制。结果表明：角蛋白凝胶具有均匀的三维孔隙结构,其化学组成和官能团结构与原纤维基本一致,且结晶程度较高;该凝胶对溶液体系中PVA分子的吸附量和去除率分别为16.278 mg/g和30.013%,对淀粉浆料则可达到133.234 mg/g和28.868%;此外,吸附动力学和热力学研究显示,角蛋白凝胶对2种浆料的吸附规律均符合准二级动力学模型,其中对PVA分子主要为物理吸附作用,而对淀粉则可能存在化学吸附效果。     

基于静电纺丝技术对有色羊绒的剥色与降解再生

为回收利用羊绒纤维,采用L-半胱氨酸协同二氧化硫脲体系对羊绒纤维进行剥色降解处理,提取其中的角蛋白与丝胶、聚乙烯醇(PVA)共混静电纺丝制备纤维膜以供纤维再生。探讨了角蛋白和PVA的质量比、纺丝液质量分数、角蛋白和丝胶的质量比以及静电纺丝设备电压、接收距离、注射速度对纺丝效果的影响。结果表明,最佳静电纺丝工艺如下：纺丝液质量分数为7%、角蛋白与PVA的质量比为30/70、角蛋白与丝胶的质量比为4∶1、设备电压为20 kV、接收距离为13 cm、流速为3 mL/h。制备的角蛋白/PVA纤维膜中纤维结构均匀,纤维膜表面光滑。随着角蛋白和丝胶质量比增大,角蛋白/丝胶/PVA纤维膜形貌变化不大,抗菌性能有所提高,对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的抗菌率分别为55.32%和69.96%。     

温度对巯基乙醇溶解羊毛角蛋白的影响

温度是影响巯基乙醇溶解羊毛角蛋白的一个重要因素。研究表明，巯基乙醇溶解羊毛角蛋白时，温度的升高有利于羊毛角蛋白的溶解，但大分子面临过分降解的问题，应综合考虑溶解率和分子量2个因素。     

PAN基碳纳米多孔纤维的制备及吸附性能研究

以聚丙烯腈(PAN)和醋酸锌(Zn(CH3COO)2.2H2O)为溶质,N-N二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,采用静电纺丝法成功制备PAN/醋酸锌纳米纤维毡,并探讨醋酸锌含量(相对于PAN)对纳米纤维毡形貌和直径的影响。对PAN/醋酸锌纳米纤维毡进行预氧化、活化、碳化处理,制备得到碳纳米多孔纤维,并对其得率、孔径分布、比表面积及吸附性能进行研究。实验结果显示:预氧化温度的升高使碳纳米多孔纤维的吸附指标先增后减;在600℃~1 000℃的碳化温度范围内,碳化温度的升高使碳纳米多孔纤维的吸附性能均呈现上升趋势,且在1 000℃时达到最大。     

水溶性聚乙烯醇纳米纤维毡的制备与表征

采用静电纺丝技术制备了聚乙烯醇(PVA)纳米纤维毡,主要考察了纺丝液浓度和纺丝电压对静电纺纤维形成及其微观形貌的影响。实验结果表明:纺丝液的浓度对纤维的形成和形貌起着决定性作用,随着PVA质量分数的增加,在纺丝过程中纺丝液逐渐从液滴转变为均匀的纤维,纤维直径逐渐增加,当纺丝液的PVA质量分数为6%时,纤维形貌最佳;随着纺丝电压的提高,纤维平均直径先是有一定程度的降低,但随后降低幅度变得很小。通过实验确定了制备PVA纳米纤维毡的最佳工艺为:纺丝液的PVA质量分数6%,纺丝电压18kV,接收距离11cm,挤出速度0.5ml/h。     

角蛋白/多壁碳纳米管复合纤维的制备

为促进废旧羊毛的回收利用,采用L-半胱氨酸还原法溶解羊毛提取角蛋白,将羊毛再生角蛋白溶于碳酸钠/碳酸氢钠缓冲溶液中配置成纺丝液,并且向其中添加由傅克反应制备的功能化多壁碳纳米管,通过湿法纺丝制备再生角蛋白/功能化碳纳米管复合纤维。研究结果表明：碳纳米管均匀的分散在复合纤维中,没有发生团聚现象,并且与角蛋白基体有着良好的界面作用;碳纳米管加入对纤维的结晶度有所提高,并且能够诱导角蛋白内部形成较多的β-折叠的二级结构构象;随着碳纳米管的加入,复合纤维的拉伸断裂强度增加,当碳纳米管质量分数为0.15 wt%时,拉伸断裂强度达到最大（91.5±12.6） MPa,比纯角蛋白纤维提高了139%。     

纳米纤维毡复合材料制备及其吸声性能研究

以二甲基甲酰胺(DMF)/丙酮混合溶剂分别溶解聚氨酯(PU)和聚偏氟乙烯(PVDF)制备静电纺丝溶液,采用高压静电纺丝技术分别将PU、PVDF和PU/PVDF共混三种纺丝液喷纺于多孔泡沫板表面,制成纳米纤维毡复合材料,并表征了纳米纤维毡的形貌,测试了纳米纤维毡复合材料的吸声性能。结果表明,PU和PVDF纳米纤维毡复合材料在中低频区域具有良好的吸声性能,质量比为7∶3的PU/PVDF共混纳米纤维毡复合材料的吸声性能明显优于PU和PVDF纳米纤维毡复合材料。     

电纺制备耐水性聚乙烯醇/聚丙烯酸纳米纤维膜及其吸附性能研究

采用静电纺丝技术和热交联技术制备了PVA/PAA50 000和PVA/PAA450 000两种纳米纤维膜,检测了它们的力学性能和对染料甲基蓝(MB-yl)和亚甲基蓝(MB-ylene)的吸附性能。PVA/PAA纳米纤维膜具有较大的拉伸强度,对MB-ylene具有良好的选择性,吸附机理遵循Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程,吸附过程具有自发性。经过5次脱附再生实验,PVA/PAA纳米纤维膜对MB-ylene染料的去除率约为90%,说明该材料具有良好的脱附再生性能。     

废弃羊毛角蛋白循环利用研究的最新进展

废弃羊毛是一种重要、廉价的角蛋白资源之一,具有极高的研究利用价值。主要介绍几种常见的羊毛角蛋白溶解提取方法,还原法、酸碱溶解法、离子液体法、氧化法、金属盐法、蛋白酶法、熔融尿素法等,以及在此基础之上产生的新的提取方法。同时介绍了羊毛角蛋白在纺织品功能整理、生物医学材料、复合材料、再生角蛋白膜、静电纺丝等领域的最新应用进展,并提出了羊毛角蛋白在溶解提取、再生利用研究和工业生产方面存在的问题和今后的发展方向。     

利用羊毛角蛋白/PVA/NaCl混合溶液静电纺纳米纤维

本试验通过静电纺丝的方法,对不同浓度的角蛋白/PVA/NaCl混合溶液进行了静电纺丝。由电子扫描电镜（SEM）显示,在浓度为6wt.%～10wt.%,配比为75∶18∶7（PVA/角蛋白/NaCl）的混合溶液体系中,可以纺制平均直径在240 nm左右的,直径最细、条干最好的纳米纤维;另外,纳米纤维的形态、直径受混合溶液的浓度以及外加电压的影响比较大。     

聚乙烯醇/普鲁兰多糖纳米纤维膜的制备及表征

利用静电纺丝法制备不同质量比的聚乙烯醇/普鲁兰多糖(PVA/PUL)纳米纤维膜,通过SEM、FTIR、XRD、DSC及TGA等方法分析纤维膜的微结构、性能及膜内各组分的相互作用。结果表明:纤维膜中PVA/PUL的质量比对纤维粗细、均匀程度及黏连等形貌特点产生影响;随着纺丝液中PUL所占比例的增加,纤维直径逐渐减小,当PVA/PUL混合比例为7:3时纤维形态最佳;FTIR、XRD分析表明在纳米纤维膜中PVA与PUL二者存在着化学键间作用力,DSC与TGA分析表明混合纤维膜热稳定性较单一物质纳米纤维膜更稳定。因此得出结论,采用适当比例制备PVA与PUL共混静电纺丝纳米纤维膜,既可以有效改善PVA纤维形态,又可以降低单一PUL的纺丝成本,纳米纤维包装材料在食品包装材料未来的发展上具有广阔的应用前景。