[發(fā)明專利]一種物理法制備絲素納米纖維的方法及產(chǎn)品

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110168606.6
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN114908433A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊明英;帥亞俊
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: D01F4/00
• 分類號: D01F4/00
• 代理公司: 杭州知閑專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33315
• 代理人: 黃燕

本發(fā)明提供一種物理法制備絲素納米纖維的方法，包括：將絲素纖維剪碎后投入純水中，后進(jìn)行高溫高壓預(yù)處理；將預(yù)處理后的絲素纖維超聲破碎，后處理得所述絲素納米纖維。本發(fā)明同時(shí)還提供了一種絲素納米纖維產(chǎn)品。本發(fā)明只需要簡單的設(shè)備和操作方式就可以由天然絲纖維得到納米纖維，并且只需要簡單的條件優(yōu)化就可以得到不同尺度的絲素納米纖維。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的絲素納米纖維制備方法產(chǎn)量高，生物安全性高，成本低，操作簡單方便，對環(huán)境無污染，適合工業(yè)化生產(chǎn)。此外，本發(fā)明制備的絲素納米纖維具有天然結(jié)構(gòu)、高強(qiáng)度和高分子量、良好的生物相容性和生物降解性等優(yōu)點(diǎn)，可作為食品、化妝品、醫(yī)藥、生物材料等領(lǐng)域的原料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于天然高分子加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種物理法制備絲素納米纖維的方法及產(chǎn)品。

背景技術(shù)

蠶絲纖維直徑約為10微米，是人類最早利用的纖維狀材料之一，時(shí)至今日依然在紡織工業(yè)領(lǐng)域具有舉足輕重的作用。隨著研究的不斷深入，蠶絲纖維的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)展中，在生物醫(yī)學(xué)、催化、吸附、過濾、傳感等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。為了使得蠶絲纖維能夠被加工與利用，往往是將直徑為微米級的蠶絲纖維通過酸、堿或者高濃度中性鹽將其溶解，再進(jìn)行再加工得到納米/微米球、納米纖維、2D膜狀材料、3D支架等多種材料形式。而絲素納米纖維是一類橫截面直徑在百納米以下的纖維狀絲蛋白，由于其獨(dú)特的微納結(jié)構(gòu)賦予其較大的比表面積、粗糙度和孔隙率等優(yōu)良特性，使得其應(yīng)用延伸到生物醫(yī)藥、催化、環(huán)保等多種領(lǐng)域。

當(dāng)前制備絲素納米纖維的方法主要有再生法、自組裝、模板合成、有機(jī)溶劑法、靜電紡絲等。但是，這些制備方法普遍存在對環(huán)境不友好，成本高，成型性差，操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，而制備的絲素納米纖維力學(xué)強(qiáng)度低，進(jìn)一步限制了其在多種領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

如申請?zhí)枮椋?01010294430.0的一個(gè)中國發(fā)明專利公開了一種溶解絲蛋白的方法。該專利主要將蠶絲洗凈后烘干，然后在碳酸鈉溶液中脫膠得到家蠶絲素蛋白，放入尿素和氫氧化鈉溶液中，室溫下靜置4小時(shí)，攪拌至柞蠶絲素蛋白完全溶解，得到家蠶絲素蛋白粉末。但是該方法使用了大量腐蝕性較強(qiáng)的化學(xué)試劑，實(shí)驗(yàn)過程對設(shè)備以及環(huán)境有害，且浪費(fèi)原料；同時(shí)，該方法得到的絲素蛋白粉末是一種無規(guī)則形狀的微米或者納米顆粒，與絲素納米纖維形貌和分子結(jié)構(gòu)相差甚遠(yuǎn)。

綜上所述，生產(chǎn)或研究上還缺乏一種既不需要酸、堿、有機(jī)溶劑、酶等試劑，又能夠從絲素纖維中分理出絲素納米纖維的方法，用于蠶絲蛋白基材料的進(jìn)一步加工和制備。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有制備絲素納米纖維技術(shù)中存在的對環(huán)境不友好、制備方法不通用且價(jià)格相對較高的缺陷，本發(fā)明提供了一種以完全物理方式直接從天然的絲纖維當(dāng)中提取納米纖維的方法。這種方法不僅綠色環(huán)保，操作簡便，而且成本低廉，制備絲素納米纖維效率高。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種物理法制備絲素納米纖維的方法，包括：

將絲素纖維剪碎后投入純水中，后進(jìn)行高溫高壓預(yù)處理；將預(yù)處理后的絲素纖維放入超聲波破碎設(shè)備中進(jìn)行超聲破碎，后處理得所述絲素納米纖維。超聲波破碎設(shè)備工作原理是利用高功率下的電能轉(zhuǎn)化成每秒幾萬次的機(jī)械能(超聲波)，聲空化--液體中空泡的形成、生長直至崩潰引發(fā)的物理、化學(xué)變化。

采用本發(fā)明的方法制備得到的納米級絲素纖維具有典型的纖維形貌特征，直徑在500nm以下。

作為優(yōu)選，絲素纖維為家蠶絲或野蠶絲等脫膠后生成的動(dòng)物纖維。家蠶絲包括蠶繭絲、脫膠絲纖維、廢絲、絹絲織物等；野蠶絲包括蠶繭絲、脫膠絲纖維、廢絲、絹絲織物等。

作為優(yōu)選，絲素纖維由蠶絲沸水脫膠后得到；也可以通過購買得到。