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玉米醇溶蛋白基单轴静电纺丝取向纤维膜及其制

实验指南    2021-09-18 14:14
一、背景

  玉米加工副产物(主要为纤维素和醇溶蛋白)是一种绿色可再生能源,其制备合成 的生物质玉米副产物基功能材料与合成高分子相比,具有可生物降解、无毒、无污染、易于 改性、生物相容性好和可再生等优势。但天然生物质玉米副产物与传统化石资源合成材料机械性能不佳,是该领域发展的最大瓶颈,因此,亟待对玉米加工副产物进行研究,提供一 种在机械性能有提高的新材料。

  溶液和熔体在内的许多聚合物溶液形式可以静电纺丝成纤维,对于聚合物溶液,有两个典型的经验规则可以确保无缺陷纤维的形成。一个是聚合物溶液的黏度在0 .1- 2.0Pa·s的范围,并且聚合物不同可形成纤维的黏度范围具有差异的。而实际上,聚合物链缠结也是静电纺丝紧密相关的一个因素,所以另一个经验规则是聚合物浓度至少为溶液缠结浓度的2.0-2.5倍。但是这两种规则都是适用于合成和线性聚合物,因为它们的构象和聚集行为中的大多数分布是熵主导的。而对于玉米醇溶蛋白这些天然高分子聚合物,其焓和熵具有等同或更多的贡献,比如壳聚糖作为天然高分子聚合物,其通常难以静电纺丝形成纤维,因此,改善天然高分子聚合物的可纺性和对静电纺丝形态的控制就需要进一步研究。

二、实验步骤

步骤1: 配置体积浓度为70~85%的乙醇水溶液;

            将聚环氧乙烷、玉米醇溶蛋白粉末溶于乙醇水溶液中,维持室温搅拌至溶液充分混合,得到混合纺丝溶液;其中,按质量比,聚环氧乙烷:玉米醇溶蛋白=(10~1):(1~10), 混合纺丝溶液中,聚环氧乙烷和玉米醇溶蛋白之和的质量百分浓度为10~20%;

步骤2: 将混合纺丝溶液置于静电纺丝设备的带毛细管的储液器中,设置毛细管的内径为 0 .50~0 .52mm,设置可控速推进器的进料速度为0 .5~2mL/h,在毛细管和接地收集器之间施加高直流电压为10~15kV,毛细管的针头和接地收集器表面之间的距离为10~15cm,控制温度为20~27℃,湿度为45~55%,接地收集器的转速为2500~3500rpm,进行单轴静电纺丝,得到玉米醇溶蛋白基单轴静电纺丝取向纤维膜。