[发明专利]高强度透明蚕茧复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了高强度透明蚕茧复合材料及其制备方法，一种完全降解高强度透明蚕茧复合材料，其为高分子生物材料再生丝素蛋白结合家蚕平板蚕丝热压合成。所述高分子材料是蚕丝溶解生成的再生丝素蛋白。所述高强度透明蚕丝材料通过再生丝素蛋白热压蚕茧丝生成，具备高透明性、完全可降解、生物相融性强、高强度性能。热压后其结构致密，透光性强，保留蚕茧原有天然颜色，力学强度高，并可任意裁剪，工艺简单。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，具体涉及高强度透明蚕茧复合材料，还涉及该材料的制备方法。

背景技术

目前荧光薄膜透明材料常用的母体材料主要是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚二甲基硅氧烷(PDMS)聚碳酸酯(PC)聚苯乙烯(PS)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等合成高分子聚合物然而这些高分子聚合物来源于不可再生的石油资源，生物相容性差，环境难以降解，其生产和使用给环境造成了巨大的伤害特别是随着生物相容性可植入光电器件的发展，迫切需要一种能够满足生物相容生物降解可持续发展等特性的基底材料及生物植入材料。

蚕丝作为一种强度最大的天然纤维，在材料学及医学上大量应用，但高密度蚕丝透光性差，通过高温高压可以使丝胶溶解，但往往由于材料高温高压难以达到均匀，从而使蚕茧产生均匀玻璃化效果不佳。再生丝蛋白可见光范围内的透光率高达80％以上，薄膜厚度可控，具有优异的生物相容性生物降解性,而再生丝蛋白力学强度不高，而作为一种理想的光电器件基底材料丝蛋白材料与传统的硅基光电材料聚合物基光电材料相比，具有许多独特的功能与优势例如可以通过结晶度交联程度等参数调控丝蛋白的生物降解速率，从而获得降解程度不同的植入式生物修补材料和可穿戴光电器件，并在不同的环境中使用。

结合蚕丝及再生丝蛋白的特性，设计一种新的制作工艺，并能在体内一定时间内安全降解的材料，并具有很好的透光性，其模量和抗变形强度也大幅增加；通并对其进行了多方面的研究。研究证明，材料增加蚕丝力学强度，还能使蚕丝透明大幅增加并保留蚕茧原有自带颜色，并具有很好的生物相融性及降解性。

因此，亟需一种能够解决上述问题中的高强度透明蚕丝基底材料，以运用于智能穿戴及体内植入等场景。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种高强度透明蚕茧复合材料，蚕丝与再生丝素蛋白匹配折射，达到透明效果，并且再生丝素浸入蚕丝纤维内部同时使蚕丝受高温高压更均匀，使材料玻璃化效果更理想，内部丝状纤维网络能够达到很好抗撕裂作用，抗拉伸强度比单纯蚕丝或再生丝素蛋白有大幅增加；本发明的目的之二在于提供所述高强度透明蚕茧复合材料的制备方法；本发明的目的之三在于提供所述高强度透明蚕茧复合材料在制备修补生物补片中的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、高强度透明蚕茧复合材料，所述复合材料以蚕丝纤维为内层纤维网，外层包裹再生丝素蛋白，通过在温度为80～140℃下热压，冷却制得。

本发明优选的，所述热压时间为3～5min；所述冷却的时间为2min。

本发明优选的，所述内层纤维网的厚度为1～3mm，孔隙不低于50μm。

本发明优选的，所述蚕丝纤维与再生丝素蛋白的质量比不低于1:1。

本发明优选的，所述蚕丝纤维为蚕丝茧平展材料、丝素纤维编织材料或其混合物。

2、所述高强度透明蚕茧复合材料的制备方法，将蚕丝纤维平铺，然后将再生丝素覆盖在蚕丝纤维上，在温度为80～140℃下热压后冷却即可。

本发明优选的，所述热压时间为3～5min；所述冷却的时间为2min。

本发明优选的，蚕丝材料、丝素纤维编织材料或其混合物。

本发明优选的，所述蚕丝纤维与再生丝素蛋白的质量比不低于1:1。