[發明專利]頭端分叉的角蛋白原纖體的制備裝置和方法

有效

• 申請號: 201110357345.9
• 申請日: 2011-11-13
• 公開（公告）號: CN102505387A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 于偉東;劉洋;劉洪玲
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D06B3/02
• 分類號: D06B3/02;D06B3/34;D06B13/00;D06M13/188;D06M101/12
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及頭端分叉原纖體的制備技術，尤其是采用梳片差動式機械攪拌制備方法，并將所得的來自于天然毛發中的原纖體應用于角蛋白同質復合膜中。

背景技術

異形纖維可分為兩種，其一是整體截面呈異形的纖維，例如三角形纖維、工字形纖維等。其二是頭端（或長度方向上）截面異形的纖維，例如骨（啞鈴）形纖維、竹節形纖維、分叉纖維等。

經檢索，第一類整體截面異形的纖維及其制備方法的相關專利有：申請號為201020200715.9的發明專利“三葉異型噴絲板”中描述了在高聚物的熔融紡絲時，將噴絲孔的形狀設計制成三葉形，得到比表面積大的三葉形異形纖維。申請號為200810124782.4的發明專利“一種聚丙烯異形纖維及其噴絲方法”中報道了通過異形噴絲板擠出，在噴絲板下方的初生纖維結晶區布置外部環形橫向吹風系統。形成纖維的截面形狀為C形或圓中空形或三葉形或十字形或米字形或三角形，纖維截面異形度為20-55％。以上有關異形纖維的專利報道，均是通過改變噴絲孔形狀或通過添加劑改變纖維截面，得到表面積增大的異形纖維，但在長度方向上，尤其在頭端仍是平直端。若將其作為復合材料中的增強纖維，仍容易出現應力集中，導致復合材料韌性降低。

第二類異形纖維及其制備方法的相關專利有：申請號為201010520316.5的發明專利“大截面異型混凝土增強改性聚丙烯纖維及其生產方法”中公開的一種異形纖維，其截面呈扁平狀，界面長度與寬度的比例為3-4:1，特別是在纖維表面呈凹凸花紋狀，纖維截面積為0.1mm²-1mm²，纖維長度為15-30mm，纖維的聚合物成分占纖維總重量的90-100%，添加劑占纖維總重量的0-10%。特別是19世紀90年代初，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los?Alamos?National?Lab，LANL)開展了將骨形(啞鈴形)纖維應用于復合材料的系統研究，所申請的美國申請專利WO?99/41440“Reinforced?Composites?Including?Bone-Shaped?Short?Fibers”中所報道的一種用于增強增韌水泥基材料的鋼纖維，其長度為25mm，中部纖維直徑為0.84mm，頭端直徑為1.6mm。發現鋼纖維的骨形頭端能有效地改善水泥材料的強度和韌性，分別較普通鋼纖維增強的水泥提高了40%和260%。但上述纖維均為宏觀尺寸的纖維，盡管在復合材料中起到了增韌作用，但卻因材料本身性質的非生態，無法將其應用于生物類材料的增韌。

由于目前能夠獲得的角蛋白原纖體都是其原有結構形態，即兩頭細，當中粗的紡錘形原纖體。因此，在實際增強復合材料中，其作為增強體，頭端的握持作用較弱，易于滑脫和破壞。若能仿生制備成頭端呈樹杈狀結構，則大大提高其頭端的握持和消減應力集中現象，從而達到對該復合材料的增強、增韌作用，尤其是增韌。

發明內容

本發明的目的在于提供一種頭端分叉的角蛋白原纖體的制備方法和裝置，所得的頭端分叉的角蛋白原纖體可作為角蛋白同質復合材料的增強體，對復合材料增強與增韌。

為了達到上述目的，本發明提供了一種差動式機械攪拌裝置，其特征在于，包括設于容器中的至少一個攪拌棒，所述的攪拌棒包括第一傳動桿以及設于第一傳動桿內的第二傳動桿，第一傳動桿的一端連接上攪拌梳，另一端連接傳動齒輪，傳動齒輪連接上攪拌梳步進電機，第二傳動桿的一端連接下攪拌梳，另一端連接下攪拌梳步進電機，上攪拌梳和下攪拌梳的梳片相對。

優選地，所述的容器設于試樣臺上，所述的試樣臺通過轉動軸連接步進電機。

優選地，所述的上攪拌梳和下攪拌梳的大小、形狀、梳片的個數以及間距皆相等。

優選地，所述的上攪拌梳和下攪拌梳的梳片的個數皆為1-12個。

本發明還提供了一種頭端分叉的角蛋白原纖體的制備方法，其特征在于，具體步驟為：將甲酸溶液加入到上述的差動式機械攪拌裝置的容器中，將直徑為3-5μm、長度為80-120μm的紡錘形角蛋白原纖體投入所述的甲酸溶液中，在超聲波振蕩和差動式機械攪拌共同作用下，離心或過濾得到頭端分叉的角蛋白原纖體。

所述的直徑為3-5μm、長度為80-120μm的紡錘形角蛋白原纖體為可以通過申請號為200910047254.8、名稱為“一種分離提取天然角蛋白纖維中原纖狀結構體的方法”的中國專利所公開的方法制成。

優選地，所述的紡錘形角蛋白原纖體是由天然角蛋白纖維中提取的。

更優選地，所述的天然角蛋白纖維為羊毛、牦牛毛、人發、羊絨、駝毛、馬毛或牛毛。