[发明专利]一种蚕丝纳米纤维的制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种蚕丝纳米纤维的制备方法，属于纳米材料制备技术领域。

技术背景

蚕丝是人类利用最早的蛋白质之一，具有良好的吸湿性和优雅的光泽，深受人们的喜爱。随着对其不断地深入研究，其开发利用的研究领域也不断拓宽，逐渐延伸到食品发酵、生物制药、环境保护、能源利用等领域。而要利用丝素蛋白，首先就需要减小丝素蛋白的尺寸到微米或纳米级。为达到这个目的，人们通常是将丝素蛋白溶解在溶剂中，一般能够溶解丝素的溶剂包括酸、碱、盐或者酶溶液，其中酸、碱、酶将丝素降解为小分子肽链，不利于形成膜等大分子状态，蛋白结构也会发生较大变化。因此一些高浓度的盐、盐-有机溶剂的多元溶剂是丝素蛋白的常用中性溶剂，如在2014年的文献Mater. Sci. Eng.C 第37期48~53页公开的名称为“Novel silk fibroin films prepared by formic acid/hydroxyapatite dissolution method”中将脱胶蚕丝溶解到甲酸和1%~5%羟磷灰石组成的混合溶液中，最后将溶液干燥得到再生蚕丝膜，但在这个过程中，由于存在丝素蛋白的溶解和随后的脱盐处理，而不利于该工艺的工业化。除此之外，还可以将蚕丝溶解采用静电纺丝等方法来制备蚕丝纤维，如中国专利公开号CN1587459 A，公开日为2004年9月7日，发明名称为“再生蚕丝蛋白超细纤维的制造方法”，用无机盐初溶解、除盐后浓缩的方法先制得高浓度(10％～45％)、可纺性好的再生蚕丝蛋白水溶液，经静电纺丝直接制得再生蚕丝蛋白超细纤维(50～3000nm之间)，但通过静电纺丝制备蚕丝纤维不仅设备昂贵，而且制备影响因素很多。丝素蛋白具有很高的机械强度，因此很难通过物理的方法将丝素蛋白破碎，但如果在将丝素蛋白分离之前通过化学试剂降低蚕丝内纳米原纤间的结合力，破碎就会相对容易，如美国专利公开号5853764，公开日为1998年10月29日，发明名称为“Process for preparing fine powder of silk fibroin”，先将脱胶蚕丝在95℃或以上的碱性溶液中浸泡，然后采用两步机械碾磨将丝素蛋白破碎；在2015年的文献Mater. Sci. Eng.C 第48期444~452页公开的名称为“Processing and characterization of powdered silk micro- and nanofibers by ultrasonication”，将脱胶蚕丝在盐酸或甲酸或盐酸与甲酸的混合溶液中超声将丝素蛋白破碎。虽然这些方法也能够将蚕丝破碎，但都是在强酸或强碱溶液中完成的，会不可避免的破坏蚕丝的结构，影响它的后续使用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，目的在于提供一种蚕丝纳米纤维的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种蚕丝纳米纤维的制备方法，所述制备方法是指将脱胶处理后的蚕丝转移到由小分子化合物、去离子水、醇类组成的溶液中，浸泡减弱蚕丝内纳米原纤间的结合力后，再将浸泡有蚕丝的溶液转移至破碎机中，将浸泡后的蚕丝机械破碎既得所述蚕丝纳米纤维，制备方法按以下步骤进行：

a 取脱胶处理后的蚕丝用去离子水清洗后，在20~30℃下干燥；

    b 将经a步骤干燥后的脱胶蚕丝加入到小分子化合物与去离子水质量比为0:1~1:200，醇类与去离子水的质量比为0:1~1:200组成的溶液中浸泡3~7h，溶胀蚕丝以减弱蚕丝内纳米原纤间的结合力，其中，溶液与脱胶处理后蚕丝的质量比为2000:1~1000: 1；

    c 将经b步骤处理后的加有脱胶蚕丝的溶液转移到破碎机中机械破碎2~6 h；

    d 将经过c步骤的溶液采用离心分离或过滤分离收集产物，再将收集的产物用去离子水清洗后，在20~30℃下干燥既得所述蚕丝纳米纤维，所得蚕丝纳米纤维直径为50~150nm，长度为100nm~100μm。

所述的小分子化合物为无机盐或弱酸或弱碱中的一种。

所述的无机盐为硫酸钙或氯化钙或氯化铵或硫酸铵或乙酸铵或硝酸铵中的一种。

所述的弱酸为乙酸或丙酸或丁酸或戊酸或草酸中的一种。

所述的弱碱为氨水或苯胺或六亚甲基四胺。

所述的醇类为甲醇或乙醇或丙醇或丁醇中的一种。

所述的破碎机为高压细胞破碎机或乳化机或匀浆机或高速搅拌器中的一种。