[發(fā)明專利]一種納米增強(qiáng)功能性平板絲復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111336291.8
• 申請(qǐng)日: 2021-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN114128681B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 代方銀;程嵐;賈睿;劉祖蘭;邵家興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南大學(xué)
• 主分類號(hào): A01K67/04
• 分類號(hào): A01K67/04;A23K50/90;A23K20/20;A23K20/147
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發(fā)明公開了一種納米增強(qiáng)功能性平板絲復(fù)合材料的制備方法。包括如下步驟：在蠶飼料中添加功能性納米材料，并用此蠶飼料喂養(yǎng)蠶至上簇；將上簇后的蠶放在二維平面板上進(jìn)行吐絲，獲得復(fù)合材料。本發(fā)明提供的納米增強(qiáng)功能性平板絲復(fù)合材料的制備方法，操作簡(jiǎn)單，且整個(gè)過程環(huán)保、無污染，成本也極為低廉，還可以根據(jù)需要制備不同功能、大小、形狀的復(fù)合材料，有利于進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)，同時(shí)生產(chǎn)出來的復(fù)合材料具有與蠶繭類似的結(jié)構(gòu)，不僅力學(xué)性能優(yōu)良，還兼具功能性納米材料賦予的特殊功能，例如抗菌、導(dǎo)電、抗紫外線等，使用范圍極為廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于抗菌材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米增強(qiáng)功能性平板絲復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

添食養(yǎng)蠶法是將家蠶生物體本身作為天然的材料加工場(chǎng)所，利用家蠶自身對(duì)外源物質(zhì)的吸收，將外源物質(zhì)與蠶絲蛋白有機(jī)地結(jié)合在一起形成性能優(yōu)異或具有特殊功能的復(fù)合蠶絲。添食法具有成本低、效率高、工序簡(jiǎn)便、綠色環(huán)保及有利于規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。納米材料具有獨(dú)特的光學(xué)效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)以及表面界面效應(yīng)等，將其作為添食物質(zhì)復(fù)合到蠶絲中可賦予蠶絲優(yōu)異的熱、力學(xué)性能或其他特殊的功能。但目前的研究多集中在添食納米顆粒后獲得蠶繭，再利用繅絲后的蠶絲進(jìn)行應(yīng)用。

蠶絲特殊的成分和優(yōu)異的性能，使人們將目光更多地聚焦于絲膠蛋白和絲素蛋白的研發(fā)和利用上，從而忽略了蠶繭天然生物結(jié)構(gòu)可帶來的價(jià)值及應(yīng)用前景。在長(zhǎng)期自然選擇過程中，蠶進(jìn)化出吐絲結(jié)繭的特殊本領(lǐng)，用于保護(hù)蠶蛹免受捕食、輻照、濕氣和病菌等外部不利因素的侵襲。作為蠶蛹重要的庇護(hù)場(chǎng)所，蠶繭擁有特殊的多孔層級(jí)結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的理化性能。蠶繭對(duì)蠶蛹的保護(hù)給蠶絲基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)與研發(fā)帶來了重要的啟示和靈感。然而，蠶繭的體積小且形狀單一，很難將其直接用于開發(fā)大面積的蠶絲基復(fù)合材料。因此，制備出尺寸可控且理化性能優(yōu)異的天然蠶繭結(jié)構(gòu)材料，是蠶絲材料作為連續(xù)纖維用于復(fù)合材料增強(qiáng)體的深入研發(fā)和規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種納米增強(qiáng)功能性平板絲復(fù)合材料的制備方法，制得的復(fù)合材料既能保留天然蠶繭結(jié)構(gòu)，又能賦予蠶絲優(yōu)異的力學(xué)性能和其他特殊功能，使得其能適用于不同產(chǎn)品的開發(fā)使用。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種納米增強(qiáng)功能性平板絲復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)在蠶飼料中添加功能性納米材料，并用此蠶飼料喂養(yǎng)蠶至上簇；

(2)將上簇后的蠶放在二維平面板上進(jìn)行吐絲，獲得復(fù)合材料。

更進(jìn)一步地，所述功能性納米材料為納米銀、納米金、納米二氧化鈦、量子點(diǎn)或石墨烯中的至少一種。

更進(jìn)一步地，所述功能性納米材料先與水混合制成均勻的分散液再添加至蠶飼料中，其中分散液中功能性納米材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％-5％，且每100g蠶飼料中添加分散液5-10mL。

更進(jìn)一步地，所述功能性納米材料先通過絲素蛋白進(jìn)行改性后再添加至蠶飼料中，其中，功能性納米材料與絲素蛋白溶液的質(zhì)量比為1:100，所述絲素蛋白溶液的濃度為1％-10％。

更進(jìn)一步地，對(duì)蠶吐絲得到的復(fù)合材料進(jìn)行熱壓處理。

更進(jìn)一步地，所述熱壓處理前先用水將復(fù)合材料充分浸潤(rùn)。

更進(jìn)一步地，所述熱壓處理的時(shí)間為3-15min，溫度為60-180℃，壓力為5-15MPa。

更進(jìn)一步地，所述復(fù)合材料的厚度為0.5-5mm。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

1.將功能性納米材料添加在蠶飼料中，蠶吐絲時(shí)，功能性納米材料會(huì)分布在絲素中，使得蠶絲兼具良好的力學(xué)性能及功能性納米材料賦予的特殊功能，例如抗菌、導(dǎo)電、抗紫外、熒光復(fù)合材料等；