摘要
桑蚕丝及其再生丝具有优良的物理机械性能和生物相容性，受到广泛关注。采用湿法纺丝技术进行再生丝纤维制备，可实现丝织下脚料及废蚕丝的资源化再利用。本课题对比探究桑蚕丝在无机盐/水体系和甲酸/氯化钙体系中的溶解行为，讨论凝固剂种类、溶剂处理和牵伸后处理对再生丝纤维力学性能的影响。具体研究内容和结果如下： 首先，探究两种无机盐溶解体系LiBr/H2O和CaCl2/C2H5OH/H2O对丝素蛋白分子量和溶液流变性的影响，制备了高浓度丝素蛋白溶液；通过湿法纺丝制得再生丝素纤维，评价纺丝方法对丝纤维力学性能的影响，结合扫描电镜、偏光显微镜、X射线衍射等，分析再生丝的结构和组成。研究结果表明，选用LiBr/H2O体系作为丝素蛋白的溶解体系更容易制备得到具有高分子量和可纺性的再生丝素蛋白溶液，采用配比法进行浓缩，能够制备含有较高比例β-折叠、不易凝胶化的高浓度丝素蛋白溶液，且所得再生丝经过甘油后处理能在一定程度上改善再生丝纤维的弹性。 其次，探究不同体积溶剂甲酸/氯化钙溶液（FA/CaCl2）与溶解时间对再生丝素蛋白溶液流变性的影响，对比凝固剂种类和凝固浴pH值对再生丝成形过程的影响，并着重分析凝固剂十二烷基硫酸钠（SDS）促进纤维成型的机理。在此基础上，将再生丝进行溶剂浸渍和牵伸后处理，结合扫描电镜、力学性能及热学性能、红外光谱及X射线衍射等手段对丝纤维结构进行分析。研究结果表明，在20℃时溶解4h能得到200g/L甲酸/丝素蛋白溶液；选用pH4、50g/LSDS溶液作为凝固浴，结合甘油浸渍→两倍牵伸→乙醇浸渍组合后处理，能制得具有较高抗拉强度（95.5MPa）且断裂伸长率较高（35.76%）的再生丝素蛋白纤维；其中SDS能够通过诱导丝素蛋白快速形成大量β-折叠促进丝素蛋白成纤，使再生丝素蛋白纤维表现出韧性材料的特征。本研究中利用配比法将二元法溶解的丝素溶液进行浓缩，获得了高浓度丝素蛋白溶液；SDS作为湿法纺丝凝固剂能诱导丝素蛋白构象转变，有利于再生丝成型加工。既有研究对揭示丝素蛋白的溶解机制和再生丝构建具有积极的指导意义。
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