[发明专利]一种二氧化钛改性的蚕丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化钛改性的蚕丝及其制备方法，特别是涉及一种采用钛酸酯/石油醚溶液的二氧化钛改性的蚕丝及其制备方法。

背景技术

熟蚕结茧时分泌丝液凝固形成的连续长纤维称为蚕丝，也被称为“天然丝”。它是人类最早利用的动物纤维之一。蚕丝具有非常独特的各种性能，除了大众所熟知的诸如舒适感好，光泽度高等以外，蚕丝蛋白纤维还具有着一定的抗紫外线及抗菌功效。蚕丝还是一种新型的生物医用材料，具有其它纤维及加工品无可替代的独特性能和应用前景。

蚕丝虽然拥有许多优点和特色，但在使利用过程中还是发现一些不足之处。蚕丝为半结晶性大分子材料，其断裂强度虽然约有500MPa，但是其韧性较差，断裂能只有69MJ/m³。虽然蚕丝自身具有一定的抗紫外线、抗菌等特点，但并不十分显著。如未经处理的天然蚕丝只具有一定的抗菌性能，在测试中其表面并未出现明显的抑菌圈。因此有必要在保持蚕丝本身原有特性的基础上，改善纤维的韧性、抗紫外及抗菌性。专利“一种采用钛酸丁酯对真丝织物进行改性的方法”（申请号201110169433.6）采用钛酸正丁酯为反应物、水为溶剂，将真丝织物浸渍到溶液中再置于高温高压釜中进行反应。由于钛酸正丁酯极为活泼，遇水立即反应。再将织物浸于其中，反应产物沉积于织物表面。另外，蚕丝作为蛋白质，具有不耐高温的弱点，将蚕丝置于高温高压釜中难免会破坏蛋白质结构，降低其力学性能，甚至使蛋白降解。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种二氧化钛改性的蚕丝及其制备方法，是一种提高再生蚕丝断裂强度和韧性的方法。该方法简单易操作，成本低；所得蚕丝具有良好的力学性能，其断裂强度为300～680MPa，断裂能为30～100MJ/m³；改性蚕丝的热性能、抗紫外性能及抗菌性能都较改性前有所提高。本发明采用石油醚为溶剂，减缓钛酸酯的反应速度，钛酸酯能够从石油醚中向内渗入到经沸水煮过的蚕丝表面或表面以内，由于化学反应在室温下进行，钛酸酯与蚕丝表面的水反应生成含有大量羟基的水合二氧化钛，这种水合二氧化钛与蛋白质结合，也有可能钛酸酯渗入到蚕丝表面以内与蛋白质发生反应，形成牢固的化学键或金属-蛋白螯合键，从而使蚕丝的断裂强度提高，韧性增加。未渗入的钛酸酯随着石油醚的挥发，与空气中的水反应形成水合二氧化钛附着在蚕丝表面，形成一层致密的二氧化钛膜。

本发明的一种二氧化钛改性的蚕丝，为表面覆盖一层致密的以钛酸酯为反应物和石油醚为溶剂经原位室温下生成的水合二氧化钛，其断裂强度为300～680MPa，断裂能为30～100MJ/m³，热降解温度达到288.7℃以上，玻璃化转变温度达到230℃以上；所述的二氧化钛改性的蚕丝经光强为1245μW/cm²且波长为390nm的紫外照射3h后断裂强度无明显损失，对大肠杆菌的抑菌圈大于13.5mm，水合二氧化钛在纤维表面的厚度为100～500nm。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种二氧化钛改性的蚕丝，所述的蚕丝为脱胶的天然桑蚕丝或柞蚕丝，或者是再生的蚕丝蛋白纤维。

如上所述的一种二氧化钛改性的蚕丝，所述的再生的蚕丝蛋白纤维为湿法或干法纺丝制备的再生蚕丝蛋白纤维。

如上所述的一种二氧化钛改性的蚕丝，所述的钛酸酯为钛酸乙酯、钛酸正丁酯或钛酸异丙酯中的一种。

本发明还提供了一种二氧化钛改性的蚕丝的制备方法，将蚕丝直接浸渍在钛酸酯/石油醚溶液中15～30s后取出后置于相对湿度为50%以上的湿空气中48～72h得到改性蚕丝，断裂强度为300～550MPa，断裂能为30～60MJ/m³；

所述的钛酸酯/石油醚溶液是体积比为0.5～10:99.5～90的钛酸酯与石油醚的混合溶液。

本发明又提供了一种二氧化钛改性的蚕丝的制备方法，包括以下步骤：

（1）将钛酸酯与石油醚按体积比0.5～10:99.5～90配制钛酸酯/石油醚溶液；

（2）将蚕丝连续浸渍通过所述钛酸酯/石油醚溶液；

（3）然后将蚕丝置于相对湿度为50%以上的湿空气中48～72h；

即制得二氧化钛改性的蚕丝，断裂强度为450～680MPa，断裂能为50～100MJ/m³。

如上所述的一种二氧化钛改性的蚕丝的制备方法，所述第（2）步中，所述连续浸渍通过是指所述蚕丝从所述钛酸酯/石油醚溶液中经过，且浸渍时间至少15s。