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如何提高蚕丝蛋白材料的力学性能

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如何提高蚕丝蛋白材料的力学性能

发布日期:2018-11-02 作者: 点击:

丝素膜是被研究得较早和较深入的丝素材料,它是由丝素溶液干燥而得。经不溶化处理后的丝素膜脆性,是丝素膜的缺点。造成不溶化处理后的丝素膜脆性的主要原因是:蚕丝蛋白质大分子肽链上的肽键—CO—NH—中的C—N的键长为0.132nm,比C—N单键的键长0.147nm要短一点,比C=N双键的键长0.127nm要长些,使肽链具有部分双键的性质,刚性较大,影响了丝素蛋白质大分子主链的柔顺性。在经不溶化处理过程中,丝素蛋白的结构会发生从任意卷曲到β结构的转变。在蚕丝蛋白发生结构转变后,侧链与侧链间、侧链与主链间以及分子与分子之间可形成大量的氢键结合,产生大量的次级交联点,使丝素蛋白质大分子更难以运动,致使丝素膜的柔软性、伸长和弹性都较差。不少研究通过共混、接枝、交联等方法,以提高和改良丝素膜的力学性能。


蚕丝蛋白


纤维素的加入可以有效地改变共混膜的力学性能。拉伸断裂强度随着纤维素的含量从20%起呈线性增加,断裂伸长率则在20%~40%间急速增加,而后趋于缓和。含40%纤维素共混膜的柔韧度大约是纯丝素膜的10倍。共混膜柔韧度的提高由多种因素促成,如纤维素的力学性能的影响;共混膜的吸湿性纯丝素膜强,含水率的提高有利于丝素膜的柔韧度提高;相邻丝素蛋白链和纤维素链在无定形区内的相互作用产生的影响等。


随着聚氨酯所占比例的提高,丝素/聚氨酯共混膜的断裂伸长率明显增大;当聚氨酯所占比例大于40%时,断裂伸长率增长速度明显加快。当共混比例为50∶50时,断裂伸长率从60.2%提高到226.2%。聚氨酯阻止了丝素蛋白质大分子链段间产生过多的氢键结合,降低了丝素的结晶度,增加了可自由伸展链段,加上聚氨酯主链本身具备很好的柔顺性,所以共混膜的柔软性、弹性明显比纯丝素膜好。


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关键词:蚕丝蛋白,蚕丝蛋白性能,蚕丝蛋白材料

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