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海藻酸钠/胶原蛋白共混纤维的制备及性能

作　者: 鞠学勇
导　师: 朱平
学　校: 青岛大学
专　业: 纺织化学与染整工程
关键词: 海藻酸钠胶原蛋白共混纤维制备性能
分类号: TQ340.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文利用酶法从猪皮中提取胶原蛋白,在最大程度上保持其天然结构；使之与海藻酸钠共混,通过研究共混溶液的流变性,得到最优的共混纺丝原液；湿法纺丝制得一种新型纤维—海藻酸钠／胶原蛋白共混纤维,并对其进行了相应的结构与性能表征。以胶原蛋白提取率为参考指标,分析了底物浓度、酶用量、温度、时间、pH值等工艺条件的影响,实验表明,酶法提取的最佳工艺条件为m(猪皮)：v(0.5mol/L醋酸溶液)=1：10,m(酶)：m(原料)=1：50,温度控制在4℃,提取时间72小时。在该工艺条件下胶原蛋白的提取率为20.37%,且提取的胶原蛋白没有发生变性,保持了天然的三股螺旋结构。研究不同共混比例、不同温度和不同剪切速率下,海藻酸钠／胶原蛋白纺丝溶液的流变性能,结果表明,海藻酸钠／胶原蛋白共混溶液为“切力变稀”型流体,随着温度的升高,溶液的非牛顿指数增大,结构粘度指数下降。在总浓度为3.5%的条件下,溶液的表观粘度随着胶原蛋白含量的增加先升高后下降；随着温度的升高,溶液的表观粘度下降,而且随着温度的升高,不同组成的共混溶液流变曲线趋于一致；随着剪切速率的增大,溶液的表观粘度逐步下降。优化海藻酸钠/胶原蛋白共混纤维的制备工艺,讨论了胶原蛋白含量、凝固时间和烘干温度等对纤维断裂强力的影响,确定了纺丝的最佳工艺条件为：胶原蛋白含量为15%；凝固浴中氯化钙浓度3.5%；凝固浴pH值为4.0；凝固时间为50s；烘干温度为50℃；纤维拉伸倍数为30%。该工艺条件下制得纤维的断裂强度为1.55cN/dT,断裂伸长率为33.68%,而且吸水率也较好。同时还发现使用乙醇凝固浴制得的纤维机械性能有很大的改善；在纺丝液中加入丙三醇也有利于纤维物理机械性能的提高。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-7
第一章前言  7-15
  1.1 胶原蛋白的分类  7
  1.2 胶原蛋白的结构  7-8
  1.3 胶原蛋白的提取方法  8-9
    1.3.1 酸法  9
    1.3.2 碱法  9
    1.3.3 酶法  9
  1.4 胶原蛋白的生物学特性  9-10
    1.4.1 低免疫原性  10
    1.4.2 生物相容性  10
    1.4.3 可生物降解性  10
    1.4.4 生物力学性质  10
  1.5 胶原蛋白的应用  10-12
    1.5.1 在造纸工业中的应用  11
    1.5.2 在纺织领域的应用  11
    1.5.3 胶原蛋白复合材料/共混膜  11
    1.5.4 胶原蛋白纳米材料  11-12
    1.5.5 在医学中的应用  12
  1.6 海藻酸钠的结构与性能  12
  1.7 海藻酸纤维的特点  12-13
  1.8 海藻酸盐复合材料的研究现状  13-14
  1.9 本论文研究的目的意义及主要研究内容  14-15
第二章胶原蛋白的提取及其性能测试  15-29
  2.1 实验部分  15-27
    2.1.1 胶原蛋白的提取工艺  16
    2.1.2 酶解化提取工艺的优化  16-21
    2.1.3 激光光散射(LLS)法测定分子量  21-22
    2.1.4 红外光谱  22-23
    2.1.5 紫外光谱  23-24
    2.1.6 热失重分析  24-25
    2.1.7 热变性温度测定  25-26
    2.1.8 等电点测定  26
    2.1.9 胶原蛋白海绵的微观形貌  26-27
  2.2 本章小结  27-29
第三章海藻酸钠/胶原蛋白共混溶液的流变性  29-45
  3.1 实验部分  29-30
    3.1.1 实验药品与仪器  29
    3.1.2 纺丝液的配制  29
    3.1.3 纺丝液的流变性  29-30
  3.2 结果与讨论  30-43
    3.2.1 纺丝液的流动曲线  30-32
    3.2.2 温度对表观粘度的影响  32-35
    3.2.3 纺丝液的粘流活化能  35-36
    3.2.4 纺丝液的非牛顿指数  36-39
    3.2.5 纺丝液的结构粘度指数  39-43
  3.3 本章小结  43-45
第四章海藻酸钠/胶原蛋白共混纤维的制备及性能  45-61
  4.1 引言  45-46
  4.2 实验部分  46-48
    4.2.1 纤维的制备  46-47
    4.2.2 断裂强度  47
    4.2.3 吸湿性  47
    4.2.4 红外测试  47-48
    4.2.5 纤维的XRD  48
    4.2.6 热性能  48
    4.2.7 扫描电镜  48
  4.3 结果与讨论  48-59
    4.3.1 pH值调节剂的影响  48-49
    4.3.2 共混比例的影响  49-51
    4.3.3 丙三醇的影响  51
    4.3.4 凝固时间的影响  51-52
    4.3.5 酸浴的影响  52-53
    4.3.6 乙醇浴的影响  53-54
    4.3.7 烘干温度的影响  54
    4.3.8 纤维的拉伸  54-55
    4.3.9 红外分析  55-56
    4.3.10 X射线衍射  56-57
    4.3.11 热性能分析  57-58
    4.3.12 扫描电镜  58-59
  4.4 本章小结  59-61
第五章结论  61-63
参考文献  63-67
攻读硕士学位期间的研究成果  67-68
致谢  68-70

海藻酸钠/胶原蛋白共混纤维的制备及性能

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