[發(fā)明專利]一種石墨烯改性的蠶絲纖維的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610317379.8
• 申請(qǐng)日: 2016-05-13
• 公開（公告）號(hào): CN105926075B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡光輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 肇慶淶馨美體內(nèi)衣有限公司
• 主分類號(hào): D01F8/02
• 分類號(hào): D01F8/02;D01F8/18;D01F4/02;D01F1/09;D06M11/74
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11390
• 代理人: 胡劍輝

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于紡織材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯改性的蠶絲纖維的制備方法。

背景技術(shù)：

眾所周知，石墨烯含有理想的二維晶體結(jié)構(gòu)，因此具備優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，如良好的機(jī)械性、優(yōu)異的導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱率等，帶有大量含氧官能團(tuán)的氧化石墨烯優(yōu)于其單層結(jié)構(gòu)、親水性、官能團(tuán)可修飾性、比表面積高、力學(xué)性能出色等特性長(zhǎng)被用作增強(qiáng)劑添加到聚合物中提高復(fù)合材料的物理性能。

蠶絲由絲素和絲膠組成，其中絲素蛋白主要有無(wú)規(guī)卷曲部分、α螺旋和β折疊構(gòu)成，β折疊可以以結(jié)晶的形式存在，所以蠶絲纖維具有優(yōu)異的力學(xué)性能、可調(diào)控的多級(jí)結(jié)構(gòu)和生物相容性。

目前已經(jīng)有諸多關(guān)于絲素蛋白和氧化石墨烯的復(fù)合體系。中國(guó)專利CN 104353127A(公開日2015.2.18)公開的石墨烯量子點(diǎn)與蠶絲蛋白的抗菌復(fù)合材料、制備及應(yīng)用，通過(guò)將摻雜的石墨烯量子點(diǎn)與蠶絲蛋白混合涂于疏水基底表面，早早后置于固化劑中，固化剝離得到抗菌性能優(yōu)異的復(fù)合材料。該方法制備的復(fù)合材料可用作體內(nèi)抗菌材料或者傷口縫線材料，但是對(duì)于日常生活中的應(yīng)用較為狹窄。中國(guó)專利CN103572395B(公開日2014.2.12)公開的一種增強(qiáng)增韌再生蠶絲纖維及其制備方法，將蠶絲蛋白水溶液、氧化石墨烯書溶液、金屬氧化物水溶膠和氯化鈣溶液混合濃縮，經(jīng)干法紡絲、乙醇水溶液處理后得到增強(qiáng)增韌的再生蠶絲纖維。該方法制備的再生蠶絲纖維是通過(guò)氧化石墨烯、金屬元素的協(xié)同作用對(duì)再生蠶絲纖維進(jìn)行增強(qiáng)增韌，而忽略了對(duì)再生蠶絲纖維的本身性能的考慮，對(duì)蠶絲纖維的原有性能破壞較大。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種石墨烯改性的蠶絲纖維的制備方法，通過(guò)在再生蠶絲纖維的內(nèi)部和表面添加石墨烯材料，從根本上對(duì)蠶絲纖維的功能進(jìn)行改性，賦予蠶絲纖維高強(qiáng)度、導(dǎo)電、熱穩(wěn)定等性能，并最大限度優(yōu)化蠶絲纖維原有的特性。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種石墨烯改性的蠶絲纖維的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)將氧化石墨烯加入去離子水溶液中，超聲處理至混合均勻，制成石墨烯懸浮液；

(2)將蠶絲纖維經(jīng)脫膠、溶解、透析提純過(guò)濾得到純絲素溶液，將純絲素溶液置于容器中在室溫下自然干燥形成再生絲素膜，再將再生絲素膜溶解于溶劑中制成蠶絲紡絲液；

(3)將蠶絲紡絲液中加入石墨烯懸浮液和低分子量的殼聚糖，充分?jǐn)嚢杈鶆蛐纬删鶆蚍€(wěn)定的紡絲液，經(jīng)靜電紡絲技術(shù)得到再生蠶絲纖維；

(4)將石墨烯懸浮液經(jīng)高壓靜電霧化作用下沉積到再生蠶絲纖維表面，然后在惰性氣體的保護(hù)下加熱固化得到石墨烯改性的蠶絲纖維。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(1)中，超聲處理的時(shí)間為10-30min。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(1)中，石墨烯懸浮液的濃度為2-20mg/ml。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(2)中，溶劑為甲酸或者氯仿。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(2)中，蠶絲紡絲液中蠶絲蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15-25％。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(3)中，紡絲液中的組分，按重量份計(jì)，蠶絲蛋白為20-50份，氧化石墨烯為1-10份，殼聚糖為2-30份。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(4)中，高壓靜電霧化的電壓為15-20KV，放電距離為3-5cm。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(4)中，惰性氣體為氮?dú)饣蛘邭鍤狻?/p>

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(4)中，加熱固化的溫度為80-100℃。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(4)中，石墨烯改性的蠶絲纖維的表面石墨烯的厚度為0.3-1微米。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)石墨烯具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，如良好的機(jī)械性能和導(dǎo)電性能，蠶絲纖維具有優(yōu)異的生物相容性、親膚透氣透濕，本發(fā)明將石墨烯材料與蠶絲纖維相融合提高蠶絲纖維機(jī)械性能，并賦予蠶絲纖維導(dǎo)電性能。

(2)本發(fā)明通過(guò)紡絲與高壓靜電霧化技術(shù)將石墨烯材料分布于蠶絲纖維的內(nèi)部與表面，而且經(jīng)過(guò)熱處理后，蠶絲纖維中的無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)向α螺旋轉(zhuǎn)變，α螺旋向β螺旋轉(zhuǎn)變，使蠶絲纖維的機(jī)械強(qiáng)度更高，而且紡絲液中還含有低分子量的殼聚糖溶液，殼聚糖能作為交聯(lián)劑將石墨烯很好的分散于絲素蛋白水溶液中，使經(jīng)石墨烯改性的蠶絲纖維性能均一穩(wěn)定，實(shí)用性好。