添食法制备改性蚕丝的研究进展
来源期刊：材料导报2020年第23期
论文作者：蔡海华 程岚 李智 陈李 童晓玲 代方银
关键词：蚕丝;改性;添食法;纳米颗粒;荧光材料;
摘 要：蚕丝是优异的天然蛋白质纤维,被广泛地应用在纺织、服装、生物医学等领域。蚕丝的形成需经历一个复杂的过程:家蚕首先在后部丝腺合成丝素蛋白,丝素蛋白液经过中部丝腺,与其合成分泌的丝胶液一起,通过腺腔内的压力进入到前部丝腺、吐丝管,再通过榨丝区的肌肉活动对丝蛋白受到的剪切力进行调节,使其二级结构改变,最后在家蚕头部的牵伸摆动下,迅速固化,形成蚕丝。蚕丝虽然具有优异的性能,但仍存在抗菌性能及抗紫外性能差等缺陷,这在一定程度上限制了蚕丝的应用及蚕丝产业的进一步发展。通过对蚕丝进行改性并赋予其新的功能可拓展蚕丝的应用领域,促进蚕丝产业的发展。添食法具有简单、高效、环保及有利于规模化生产等优点,可在源头改性蚕丝的性能,是大量制备改性蚕丝的最有效方法。添食物质的选择至关重要。首先,添食物质不能有毒性;添食后,不能影响家蚕正常的生理及生命活动。其次,要注意添食物质颗粒的尺寸。此外,选择的添食物质需要有突出的性能。综合以上因素,纳米颗粒成为添食家蚕的首选物质。研究者们选择不同种类的纳米颗粒进行添食,取得了一定的成果。在保证蚕丝质地柔软光滑本质的同时,能大幅提升蚕丝的力学性能,且改善蚕丝的热稳定性能。目前,通过添食纳米颗粒制备的蚕丝的力学性能最高可提高111.25%。荧光蚕丝在生物医药工程、光学和光电子领域都具有巨大的应用价值。近年来,有多种方法已应用于制备荧光蚕丝,但大都不够环保且难以大规模持续生产。研究人员通过给五龄时期的家蚕添食具有荧光效应的染料或稀土荧光粉的方法可获得彩色荧光蚕丝。通过此方法所得的荧光蚕丝不仅具有良好的荧光性能,而且具有优异的荧光稳定性。但添食荧光材料会对家蚕的生理和生命活动造成一定影响,并使蚕丝的力学性能有所降低。为了制备具有不同功能的蚕丝,研究人员拓展了添食物质的种类,利用含氮物质、超细羽绒粉体、色素等进行添食,得到了质量突出的蚕茧及力学性能优异的改性蚕丝。本文以添食物质、添食后制备的改性蚕丝的结构及性能为重点,综述了近年来利用纳米物质、荧光物质及其他物质添食制备改性蚕丝的研究进展,客观分析了不同添食物质对蚕丝结构、力学性能及热性能等的影响,展望了添食法未来的研究及发展方向。
蔡海华1,2，程岚1,3，李智1,2，陈李1,2，童晓玲1,3，代方银1,2,3
1. 西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室2. 西南大学纺织服装学院重庆市生物质纤维材料与现代纺织工程技术研究中心3. 西南大学生物技术学院农业部蚕桑生物学与遗传育种重点实验室
摘 要：蚕丝是优异的天然蛋白质纤维,被广泛地应用在纺织、服装、生物医学等领域。蚕丝的形成需经历一个复杂的过程:家蚕首先在后部丝腺合成丝素蛋白,丝素蛋白液经过中部丝腺,与其合成分泌的丝胶液一起,通过腺腔内的压力进入到前部丝腺、吐丝管,再通过榨丝区的肌肉活动对丝蛋白受到的剪切力进行调节,使其二级结构改变,最后在家蚕头部的牵伸摆动下,迅速固化,形成蚕丝。蚕丝虽然具有优异的性能,但仍存在抗菌性能及抗紫外性能差等缺陷,这在一定程度上限制了蚕丝的应用及蚕丝产业的进一步发展。通过对蚕丝进行改性并赋予其新的功能可拓展蚕丝的应用领域,促进蚕丝产业的发展。添食法具有简单、高效、环保及有利于规模化生产等优点,可在源头改性蚕丝的性能,是大量制备改性蚕丝的最有效方法。添食物质的选择至关重要。首先,添食物质不能有毒性;添食后,不能影响家蚕正常的生理及生命活动。其次,要注意添食物质颗粒的尺寸。此外,选择的添食物质需要有突出的性能。综合以上因素,纳米颗粒成为添食家蚕的首选物质。研究者们选择不同种类的纳米颗粒进行添食,取得了一定的成果。在保证蚕丝质地柔软光滑本质的同时,能大幅提升蚕丝的力学性能,且改善蚕丝的热稳定性能。目前,通过添食纳米颗粒制备的蚕丝的力学性能最高可提高111.25%。荧光蚕丝在生物医药工程、光学和光电子领域都具有巨大的应用价值。近年来,有多种方法已应用于制备荧光蚕丝,但大都不够环保且难以大规模持续生产。研究人员通过给五龄时期的家蚕添食具有荧光效应的染料或稀土荧光粉的方法可获得彩色荧光蚕丝。通过此方法所得的荧光蚕丝不仅具有良好的荧光性能,而且具有优异的荧光稳定性。但添食荧光材料会对家蚕的生理和生命活动造成一定影响,并使蚕丝的力学性能有所降低。为了制备具有不同功能的蚕丝,研究人员拓展了添食物质的种类,利用含氮物质、超细羽绒粉体、色素等进行添食,得到了质量突出的蚕茧及力学性能优异的改性蚕丝。本文以添食物质、添食后制备的改性蚕丝的结构及性能为重点,综述了近年来利用纳米物质、荧光物质及其他物质添食制备改性蚕丝的研究进展,客观分析了不同添食物质对蚕丝结构、力学性能及热性能等的影响,展望了添食法未来的研究及发展方向。
关键词：蚕丝;改性;添食法;纳米颗粒;荧光材料;
