[發明專利]高強度透明蠶繭復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110970067.8
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113696562B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 吳柏青;代方銀;程嵐;李政;吳明校
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: B32B9/02
• 分類號: B32B9/02;B32B9/00;B32B9/04;B32B37/06;B32B37/10
• 代理公司: 重慶航圖知識產權代理事務所(普通合伙) 50247
• 代理人: 朱嬌艷

本發明公開了高強度透明蠶繭復合材料及其制備方法，一種完全降解高強度透明蠶繭復合材料，其為高分子生物材料再生絲素蛋白結合家蠶平板蠶絲熱壓合成。所述高分子材料是蠶絲溶解生成的再生絲素蛋白。所述高強度透明蠶絲材料通過再生絲素蛋白熱壓蠶繭絲生成，具備高透明性、完全可降解、生物相融性強、高強度性能。熱壓后其結構致密，透光性強，保留蠶繭原有天然顏色，力學強度高，并可任意裁剪，工藝簡單。

技術領域

本發明涉及材料制備領域，具體涉及高強度透明蠶繭復合材料，還涉及該材料的制備方法。

背景技術

目前熒光薄膜透明材料常用的母體材料主要是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚二甲基硅氧烷(PDMS)聚碳酸酯(PC)聚苯乙烯(PS)聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等合成高分子聚合物然而這些高分子聚合物來源于不可再生的石油資源，生物相容性差，環境難以降解，其生產和使用給環境造成了巨大的傷害特別是隨著生物相容性可植入光電器件的發展，迫切需要一種能夠滿足生物相容生物降解可持續發展等特性的基底材料及生物植入材料。

蠶絲作為一種強度最大的天然纖維，在材料學及醫學上大量應用，但高密度蠶絲透光性差，通過高溫高壓可以使絲膠溶解，但往往由于材料高溫高壓難以達到均勻，從而使蠶繭產生均勻玻璃化效果不佳。再生絲蛋白可見光范圍內的透光率高達80％以上，薄膜厚度可控，具有優異的生物相容性生物降解性,而再生絲蛋白力學強度不高，而作為一種理想的光電器件基底材料絲蛋白材料與傳統的硅基光電材料聚合物基光電材料相比，具有許多獨特的功能與優勢例如可以通過結晶度交聯程度等參數調控絲蛋白的生物降解速率，從而獲得降解程度不同的植入式生物修補材料和可穿戴光電器件，并在不同的環境中使用。

結合蠶絲及再生絲蛋白的特性，設計一種新的制作工藝，并能在體內一定時間內安全降解的材料，并具有很好的透光性，其模量和抗變形強度也大幅增加；通并對其進行了多方面的研究。研究證明，材料增加蠶絲力學強度，還能使蠶絲透明大幅增加并保留蠶繭原有自帶顏色，并具有很好的生物相融性及降解性。

因此，亟需一種能夠解決上述問題中的高強度透明蠶絲基底材料，以運用于智能穿戴及體內植入等場景。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的之一在于提供一種高強度透明蠶繭復合材料，蠶絲與再生絲素蛋白匹配折射，達到透明效果，并且再生絲素浸入蠶絲纖維內部同時使蠶絲受高溫高壓更均勻，使材料玻璃化效果更理想，內部絲狀纖維網絡能夠達到很好抗撕裂作用，抗拉伸強度比單純蠶絲或再生絲素蛋白有大幅增加；本發明的目的之二在于提供所述高強度透明蠶繭復合材料的制備方法；本發明的目的之三在于提供所述高強度透明蠶繭復合材料在制備修補生物補片中的應用。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

1、高強度透明蠶繭復合材料，所述復合材料以蠶絲纖維為內層纖維網，外層包裹再生絲素蛋白，通過在溫度為80～140℃下熱壓，冷卻制得。

本發明優選的，所述熱壓時間為3～5min；所述冷卻的時間為2min。

本發明優選的，所述內層纖維網的厚度為1～3mm，孔隙不低于50μm。

本發明優選的，所述蠶絲纖維與再生絲素蛋白的質量比不低于1:1。

本發明優選的，所述蠶絲纖維為蠶絲繭平展材料、絲素纖維編織材料或其混合物。

2、所述高強度透明蠶繭復合材料的制備方法，將蠶絲纖維平鋪，然后將再生絲素覆蓋在蠶絲纖維上，在溫度為80～140℃下熱壓后冷卻即可。

本發明優選的，所述熱壓時間為3～5min；所述冷卻的時間為2min。

本發明優選的，蠶絲材料、絲素纖維編織材料或其混合物。

本發明優選的，所述蠶絲纖維與再生絲素蛋白的質量比不低于1:1。