以絲素蛋白質(zhì)為模型研究蜘蛛絲仿生紡絲技術(shù).pdf

1、該論文首先以LiBr-H<,2>O為溶劑溶解絲素,并分別用再生纖維素透析袋法、內(nèi)壓式中空纖維膜組件法、Biomax平板膜法和透析一超濾法對(duì)蠶絲蛋白質(zhì)的提純進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):以超濾-透析法除鹽以提純絲素蛋白,具有生產(chǎn)效率較高、節(jié)水、回收率較高等優(yōu)點(diǎn),利用該法可批量制備再生絲素蛋白質(zhì)水溶液,由此為仿生紡絲技術(shù)的深入研究提供了原料保障.為了給仿生紡絲工藝的確定提供指導(dǎo),還必須對(duì)與蠶體內(nèi)濃度相近的再生絲素蛋白水溶液的流變性能及其影響因素進(jìn)行

2、研究.該論文利用控制應(yīng)力流變儀研究了各種濃度尤其是高濃度的再生絲素蛋白質(zhì)水溶液的流變行為,探討了應(yīng)力、濃度、添加的金屬離子及其含量等因素的影響.結(jié)果發(fā)現(xiàn):隨著溶液中絲素蛋白質(zhì)濃度的增加,溶液的Ⅰ表觀粘度越高;較稀的再生絲素蛋白質(zhì)水溶液在一定的剪切速率下不會(huì)出現(xiàn)剪切增稠現(xiàn)象,只有將其濃縮至一定濃度后才能出現(xiàn)剪切增稠現(xiàn)象;溶液濃度越高,發(fā)生剪切增稠的臨界剪切速率越低,且二者在一定剪切速率范圍內(nèi)呈線性關(guān)系.經(jīng)拉曼光譜分析表明,再生絲素蛋白質(zhì)水

3、溶液出現(xiàn)剪切增稠現(xiàn)象,可能是由于絲素蛋白質(zhì)分子在一定的剪切應(yīng)力作用下部分構(gòu)象發(fā)生了向β-折疊構(gòu)象轉(zhuǎn)變所致.另外,研究結(jié)果還表明,微量金屬離子(Ca<'2+>或K<'+>)的存在,對(duì)再生絲素蛋白質(zhì)水溶液的流變行為也有一定的影響.為了仿照蠶吐絲的機(jī)理進(jìn)行仿生紡絲,該論文還對(duì)絲素蛋白纖維化的機(jī)理進(jìn)行了初探,利用偏光顯微鏡觀察了熟蠶中部絲腺內(nèi)絲素蛋白分子的雙折射現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)隨著絲素蛋白濃度的增加,雙折射現(xiàn)象逐漸增強(qiáng).結(jié)合前人的研究成果,可以推斷蠶

4、吐絲過(guò)程為液晶紡絲過(guò)程;通過(guò)對(duì)一定濃度的再生絲素蛋白水溶液施加一定的剪切應(yīng)力,也可以觀察到再生絲素蛋白水溶液存在各向異性現(xiàn)象.由此進(jìn)一步表明,濃度與應(yīng)力是影響絲素蛋白質(zhì)纖維化的重要因素.此外,該論文還對(duì)蜘蛛和蠶進(jìn)行了人工強(qiáng)制紡絲,初步探討了不同的拉絲速度對(duì)蜘蛛絲和蠶絲的結(jié)構(gòu)與性能的影響,研究結(jié)果表明,當(dāng)拉絲速度人為地適當(dāng)提高后,可有效提高蠶絲的力學(xué)性能,由此再次證明紡絲過(guò)程對(duì)蜘蛛絲和蠶絲的結(jié)構(gòu)與性能影響很大.因此,在模仿蜘蛛成絲的整個(gè)"