胶原蛋白纺制纤维的研究进展

文章介绍了胶原蛋白用作纺织纤维的优良性能,指出胶原蛋白良好的生物相容性、可降解性及良好的成纤性,综述了胶原蛋白的改性方法,并对胶原蛋白与壳聚糖、聚乙烯醇、聚丙烯腈等共混纺丝的纺丝方法及性能进行了总结。     

胶原蛋白/聚乙烯醇共混纺丝原液的流变性能

研究了影响不同配比的胶原蛋白／聚乙烯醇共混纺丝原液流变性的因素，如原液的温度、浓度和交联剂用量对共混原液的非牛顿指数、结构黏度指数、零切黏度及粘流活化能等流变参数的影响。结果表明，各配比的胶原蛋白／聚乙烯醇共混纺丝原液均属非牛顿剪切变稀型流体，非牛顿指数n随原液温度的升高而增大，但随浓度和交联剂用量的增大而减小；结构黏度指数随温度的升高而减小，但随浓度和交联剂用量的增大而有所增大；粘流活化能随原液中胶原蛋白比例的增加而增大，说明了共混原液的零切黏度对温度的敏感程度较高，这就要求纺丝过程须注意控制好共混原液的温度。     

胶原蛋白的提取及其对纺织材料的改性研究

对从不同的废弃皮革原料中提取胶原蛋白的酸法、碱法、盐法和酶法工艺,以及胶原蛋白对桑蚕丝结构与性能的改性,胶原蛋白对棉纤维结构与性能改性,胶原蛋白与合成纤维的共混改性,胶原蛋白与丝素、壳聚糖静电纺丝制备共混纳米复合纤维几个重要研究方向进行了综述,并对胶原蛋白在纺织领域的发展方向提出了一些建议。     

聚丙烯腈—胶原蛋白复合纤维纺丝液的制备

研究了胶原蛋白的聚丙烯腈接枝改性,得到易溶于硫氰酸钠溶液而不溶于水的改性胶原蛋白。改性胶原蛋白具有与聚丙烯腈类似的溶解和凝固性能,可以与聚丙烯腈按一定比例共混制备聚丙烯腈—胶原蛋白复合纤维纺丝液。使用凝固再溶解的方法纯化聚丙烯腈—胶原蛋白复合纤维纺丝液,并将凝固和洗涤废液回收再利用,可降低生产成本和避免对环境的污染。     

丝素/胶原蛋白共混纳米纤维的结构分析

采用桑蚕废丝制作再生丝素室温干燥膜,并以不同质量比例与水溶性胶原蛋白混合,溶解于质量分数为98%的甲酸中制得不同质量分数的纺丝液,选择一定的工艺参数进行静电纺丝。通过扫描电镜观察纳米纤维的外观形貌并计算纤维平均直径,采用红外光谱测定纳米纤维的微细结构。结果表明:纳米纤维的直径随着纺丝液质量分数和丝素与胶原蛋白共混质量比例的提高而增大;水溶性胶原蛋白与丝素之间有相互作用,纯丝素电纺纳米纤维结构以无规构象为主,含有少量β折叠,丝素/胶原蛋白共混纳米纤维β化程度提高。     

胶原蛋白纤维的性能与应用

介绍了胶原蛋白纤维的结构、性能及其研究进展,并探讨了胶原蛋白在造纸、纺织以及在高分子共混等领域的应用。指出胶原蛋白具有良好的生物相容性,低抗原性,可生物降解性及良好的成纤、成膜特性。胶原蛋白这种优异的性能决定了其在生物材料、共混纤维和共混膜等领域具有广阔的应用前景。     

胶原蛋白改性腈纶纤维的纺丝及后处理工艺研究

以从皮革废弃物中提取的胶原蛋白为原料,经丙烯腈接枝改性后与聚丙烯腈共混纺丝,制成了胶原蛋白改性腈纶纤维。通过对不同后处理工艺下的纤维的力学性能进行测试,从而确定了最佳的后处理工艺,并研究了不同胶原蛋白含量对纤维力学性能的影响。     

胶原蛋白-壳聚糖的溶液纺丝

研究了胶原蛋白壳聚糖共混溶液的黏度特性和纺丝性能。考察了共混溶液的温度、浓度、存放时间、剪切应力和剪切速率等对其黏度的影响，并进行了溶液的流变学及溶液纺丝研究。实验结果表明，温度升高和浓度降低，溶液黏度有较大下降；45℃稳定3h后溶液黏度趋于恒定；随剪切速率增加，共混溶液的非牛顿指数上升，表现为典型的非牛顿流体特性。当溶液温度为55℃，剪切速率10^0～10^4 S^-1时，非牛顿指数n为0．71。用Na2SO4作为纺丝凝固剂，所得纤维具有较好的力学性能。     

静电纺丝制备胶原蛋白肽/普鲁兰共混纳米纤维膜

利用静电纺丝法将胶原蛋白肽与普鲁兰共混,以水为唯一溶剂,制备纳米纤维膜,研究不同胶原蛋白肽添加量对纺丝效果的影响。分析不同胶原蛋白肽/普鲁兰配比对纺丝液溶液性质的影响,使用扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试,分析纤维膜的微观形貌及分子间相互作用。利用高级综合热分析系统和单纤维强力仪研究纤维膜的热学及力学性能。结果表明,胶原蛋白肽含量对溶液电导率影响显著,在胶原蛋白肽/普鲁兰配比为60/40时可以得到均匀度高的纳米纤维,平均直径为300 nm,纤维膜的应力、应变值与COP含量成反比。拟合结果显示,胶原蛋白肽与普鲁兰之间的分子间相互作用力以分子间氢键为主,纳米纤维膜DSC曲线上的热焓值较单一成分小,热稳定性得到改善。     

胶原-壳聚糖共混纺丝液的制备(续)

以胶原和壳聚糖为原料,按不同比例共混后制备复合医用纤维材料共混纺丝液。在一定条件下,将共混纺丝液干燥成膜,利用FT-IR、DSC、透光率、动物试验等对其性能进行表征,通过对不同共混物的物理相容性、相互作用以及生物相容性等的比较研究,找到了最佳的共混体系和此体系的最佳配比为胶原∶壳聚糖=20∶80。     

胶原纤维/聚氨酯湿法凝固复合膜的微观结构与性能研究

采用铬鞣胶原纤维粉和聚氨酯(PU),通过湿法凝固的方法制备了胶原纤维/PU复合膜,测定了胶原纤维/PU复合膜的透水汽性、透气性和力学性能。利用SEM研究了胶原纤维/PU复合膜的微孔形态。利用DSC和TGA研究了胶原纤维/PU复合膜在程序控制温度下的热效应。研究结果表明胶原纤维/PU复合膜具有分布比较均匀并相互贯通的指形微孔,这种微孔结构能够提高膜的透水汽性和透气性,同时也会降低膜的物理机械性能。DSC和TGA分析胶原纤维和PU湿法凝固复合属于物理性复合。     

鱼皮胶原纤维-淀粉复合膜的制备及性能研究

为明确鱼皮胶原纤维尺寸及其添加量对鱼皮胶原纤维-淀粉复合膜性能的影响,本研究利用醋酸预处理鱼皮(3、6、9、12 h)获得了不同尺寸的胶原纤维(CF3、CF6、CF9、CF12),考察了不同类型胶原纤维及其添加量对共混膜性能的影响。采用傅里叶红外光谱技术、差示扫描量热法及扫描电子显微镜对复合膜进行结构表征。结果表明:添加鱼皮胶原纤维后,复合膜的断裂伸长率和水蒸气透过系数均增加,溶解性降低;当CF3和CF6添加量分别为7.5%和10%时能增强复合膜的抗拉强度,而且以10% CF6制备的复合膜抗拉强度性能最好,添加CF9和CF12时,复合膜的抗拉强度呈降低现象。对添加10% CF6制备的复合膜和纯淀粉膜进行表征,发现胶原纤维与淀粉相容性良好,在成膜过程中,胶原纤维交错在淀粉膜中,两者之间形成了氢键,但复合膜的热稳定性下降。     

胶原/高分子量壳聚糖复合纤维的制备及其性能

为提高纯胶原纤维的强度,在相容性分析的基础上,采用高分子量壳聚糖与胶原进行共混,通过湿法纺丝技术制备不同壳聚糖含量的胶原/ 壳聚糖复合纤维,并借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪等对其结构和性能进行表征。结果表明：胶原与壳聚糖在一定范围内由于氢键作用具有良好的相容性;棒状胶原分子的有序排列和一定的自组装结构随复合纤维中壳聚糖的含量的变化而变化,随着壳聚糖含量的增加,胶原分子的有序排列程度降低;与纯胶原和壳聚糖纤维相比,复合纤维的结晶性降低,胶原纤维分子链间距离的衍射峰约在6.7°和7.5°之间出现偏移;当胶原与壳聚糖质量比为8：2时,二者相容性最好,复合纤维断裂强度与纯胶原纤维相比提高了31.3%。     

胶原蛋白/聚乙烯复合材料制备

制备了聚乙烯(PE)/胶原蛋白(Collagen)共混改性复合材料,采用反应增容的方法提高聚乙烯与胶原蛋白的相容性,以乙烯与丙烯酸的共聚物(EAA)作为反应增容剂,探讨了EAA的增容机理、材料的制备工艺对材料性能的影响.复合材料通过TGA、DSC、SANS万能拉力试验等手段表征.     

罗非鱼鳞胶原蛋白复合凝胶的防辐射作用及理化性质研究

为了研究罗非鱼鱼鳞胶原蛋白复合凝胶抗紫外辐射作用及理化性质的变化。本文采用三种促凝剂分别与鱼鳞胶原蛋白形成复合凝胶,研究促凝剂对其抗紫外辐射作用及理化性质的影响。结果表明:凝胶的吸光值随可得然胶质量的增加而减小;在紫外灯照射300s后,胶原蛋白和明胶、琼脂、可得然胶复合凝胶保护下的大肠杆菌存活率分别为0、46.43%±0.75%、33.28%±0.75%、62.06%±0.75%。因此,可得然胶复合凝胶抗紫外辐射效果最好;促凝剂的种类和质量对胶原蛋白的硬度、黏性和回弹性有明显影响;扫描电镜观察发现可得然胶与胶原蛋白有效结合,形成结构较稳定的复配物;通过流变学方法确定胶原凝胶的黏弹性发现,可得然胶形成的凝胶弹性模量G'和黏性模量G"较大,且时间和温度的变化对其影响较小。研究结果为罗非鱼鱼鳞胶原蛋白复合凝胶材料防辐射作用的研究提供了可以借鉴的科学依据。     

胶原基复合医用纤维组织工程支架材料的研究进展

胶原基复合纤维保留了胶原纤维的优良特性,并克服了胶原纤维自身的缺点,具有优异的使用性能。综述了胶原基复合纤维在人工皮肤、人工血管、人工骨、心脏瓣膜等方面的应用特点及性能,展望了该领域未来的发展趋势和发展方向。     

胶原基复合医用海绵的研究进展

胶原基复合海绵保留了胶原的优良特性,并克服了胶原自身的缺点,具有优异的使用性能。本文综述了胶原基海绵在创伤敷料、止血、组织工程支架、药物控制释放载体等方面的应用特点及性能,展望了该领域未来的发展趋势和发展方向。     

基于静电相互作用的聚丙烯酸钠强化胶原纤维膜

为了提高胶原纤维膜的性能,基于聚丙烯酸钠的负电性与酸膨胀的胶原纤维的正电性,利用其静电相互 作用原理,采用质量分数为0.1%～1.0%的聚丙烯酸钠强化胶原纤维膜,评价了其对膜性能的影响。结果发现： 随着聚丙烯酸钠质量分数的增加,成膜液的Zeta电位有显著变化（P＜0.05）,表明其静电相互作用增强。加入 聚丙烯酸钠后,复合膜的拉伸强度逐渐增大,最高达到纯膜的1.50 倍;断裂延伸率、透光率和水蒸气透过率下 降,其中,水蒸气透过率最低为1.30×10－12 g/（cm·s·Pa）;膜热稳定性分析表明,复合膜降解温度提高, 膜厚无明显变化,扫描电子显微镜显示聚丙烯酸钠-胶原纤维复合膜更致密。当聚丙烯酸钠的质量分数为0.3% 时,复合膜的综合性能较佳,拉伸强度为37.60 MPa,断裂延伸率为14.20%,透光率为48.70%,水蒸气透过率为 1.30×10－12 g/（cm·s·Pa）。此外,红外分析也显示复合膜的构象发生了变化。静电相互作用导致了聚丙烯酸钠 与胶原蛋白的作用增强及其膜性能的变化,适宜的添加量可有效地改良胶原纤维膜的性能。     

戊二醛交联胶原蛋白/PVA复合纤维的结构与性能

在胶原蛋白与PVA复合后的溶液中加入戊二醛交联剂,得到稳定的复合纺丝原液,再用湿法纺丝得到初生纤维,经热拉伸和热定型、缩醛化处理得到胶原蛋白/PVA复合纤维.复合纤维的强度、模量、伸长率分别达到3.74 cN/dtex、44.60 cN/dtex、31.30%;结晶度为60.79%;水中软化点和回潮率分别为105℃和8.9%.通过扫描电镜观察发现:复合纤维内部有少许孔洞、裂纹,且随纺丝原液中固含量的增加而减少.     

Fabrication of acid-swollen collagen fiber-based composite films: Effect of nano-hydroxyapatite on packaging related properties

Acid-swollen collagen fibers and nano-hydroxyapatite were used to develop a biodegradable film. At 4 wt% of hydroxyapatite or below, collagen fiber formed acceptably homogeneous films, with hydroxyapatite dependent increase in opacity and color. Hydroxyapatite addition significantly improved tensile strength of the composite films along with an observable decrease in elongation. Furthermore, the film’s water vapor and oxygen barrier property were enhanced. Additionally, thermal stability of the films was improved. Scanning electron microscope images showed adding hydroxyapatite caused the composite films a coarser and uneven surface. Collagen fiber-hydroxyapatite composite film provides the potential to apply as a novel material for food packaging.