[发明专利]增强蛋白质纤维力学性能的方法及改性蛋白质纤维

权利要求书

1.一种增强蛋白质纤维力学性能的方法，其特征在于，包括：

S01、将蛋白质纤维沿第一方向舒展处理，以使各所述蛋白质纤维长轴沿所述第一方向延伸布置，所述舒展处理包括采用机械手在热腔室中对蛋白质纤维沿第一方向舒展处理，第一方向包括第一正方向以及第一负方向，或沿第一正方向以及第一负方向交替舒展处理，使得蛋白质纤维长轴方向上仍保持原长状态不进行伸长；

S10、在第一惰性气体环境下，对所述蛋白质纤维加热处理，使所述蛋白质纤维处于第一温度T，所述第一温度T为160℃~200℃；

S11、在第一预设时长t₁内，使所述蛋白质纤维处于所述第一温度T，所述第一预设时长t₁的取值范围为2分钟≤t₁≤10分钟；

S20、对处于所述第一温度T的所述蛋白质纤维按照预设拉伸比沿自身轴向拉伸处理，以提高所述蛋白质纤维中蛋白质结构沿所述轴向的取向度，并得到第一伸长纤维，所述拉伸比的取值范围为1%~35%；

S21、在第二预设时长t₂内，使处于所述第一温度T的所述第一伸长纤维保持长度不变，所述第二预设时长t₂的取值范围为2分钟≤t₂≤10分钟；

S30、在第二惰性气体环境下，保持所述第一伸长纤维长度不变且将其从所述第一温度T冷却至室温，获得结晶度以及所述取向度均高于所述蛋白质纤维的改性蛋白质纤维；

所述第一惰性气体环境中包括氩气、氮气、氦气以及氖气中的至少一者；

所述第二惰性气体环境中包括氩气、氮气、氦气以及氖气中的至少一者；

根据蛋白质纤维的自然断裂伸长率设置所述拉伸比，所述拉伸比为所述自然断裂伸长率的0.1倍至0.9倍；

所述改性蛋白质纤维的结晶度与所述蛋白质纤维的结晶度比为1.3，且所述改性蛋白质纤维的取向度与所述蛋白质纤维的取向度比为1.1；

所述改性蛋白质纤维的强度与所述蛋白质纤维的强度的比为1.11~1.49；所述改性蛋白质纤维的模量与所述蛋白质纤维的模量的比为1.51~2.22；所述改性蛋白质纤维的韧性与所述蛋白质纤维的韧性的比为1.03~1.20；

所述改性蛋白质纤维自身轴向上的长度相较于所述蛋白质纤维自身轴向上的长度增加了1%~35%。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第一惰性气体环境下，对蛋白质纤维加热处理，使所述蛋白质纤维处于第一温度T的步骤中，

所述蛋白质纤维选自动物蛋白质纤维、植物蛋白质纤维以及人造蛋白质纤维中的至少一者；

所述动物蛋白质纤维包括蚕丝纤维及蜘蛛丝纤维。

3.根据权利要求1所述的增强蛋白质纤维力学性能的方法，其特征在于，所述对处于所述第一温度T的所述蛋白质纤维按照预设拉伸比沿自身轴向拉伸处理的步骤中，根据所述蛋白质纤维的自然断裂伸长率设置所述拉伸比；

所述拉伸比为所述自然断裂伸长率的0.25倍至0.75倍。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对处于所述第一温度T的所述蛋白质纤维按照预设拉伸比沿自身轴向拉伸处理的步骤中，

当所述蛋白质纤维为蚕丝纤维，所述拉伸比的取值范围为5%~12.5%；

当所述蛋白质纤维为蜘蛛丝纤维，所述拉伸比的取值范围为5%~20%。