丝素蛋白基自粘附纳米香精的制备及其与丝绸的表面吸附机理研究

来源 :上海应用技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dongwujunye
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自然界中,藤壶(Cirripedia spp.)和贻贝(Mytilus spp.)等水生生物表现出非凡的水下粘合性能。基于此,本文通过丝素蛋白(SF)和多巴胺(DA)混合在水溶液中得到丝素蛋白/聚多巴胺(SF-PDA)复合物,溶胶凝胶法制备SiO2纳米颗粒。而后以SiO2接枝SF-PDA为壁材,以香芹酚为芯材,得到了平均粒径为333 nm的球状结构的纳米胶囊(SSPM)。随后将SSPM应用于丝绸,并研究了SSPM与丝绸表面吸附机理以及相互作用力类型。主要结论如下:(1)采用溶胶凝胶法,以SiO2平均粒径为指标,考察了氨水加入量、反应时间、转速、TEOS加入量对SiO2平均粒径的影响。最终最佳实验条件为:氨水加入量为2.50m L、反应时间为45 min、反应转速为600 rpm、TEOS加入量为4.00 m L。得到了平均粒径为143 nm的SiO2。同时以蚕丝废料为原料制备再生丝素蛋白水溶液,进而制备丝素蛋白/聚多巴胺复合物。通过FTIR-ATR以及紫外可见光分光光度计进行表征,结果表明PDA成功与丝素蛋白交联。(2)通过浸渍法将SSPM整理到丝绸上,结果表明经SSPM与Fe Cl3溶液处理后的丝绸经15次洗涤后,香芹酚残留率约为19.2%,而纯香芹酚处理的丝绸在10次洗涤周期下残留率仅为0.420%,表明该种纳米胶囊具有良好的洗涤耐久性。SF-PDA可产生双重动态键(金属Fe3+配位键和氢键)能提高SSPM与丝绸的交联密度。另外,手感测试表明处理后的丝绸几乎不影响原有的触感,且提高了丝绸的附加值。在人体皮肤细胞的体外生物相容性评估证实细胞在处理后的丝绸中暴露24 h后是安全无毒的。且从蚕丝废料中提取SF,减少了环境污染,有利于工业可持续发展。双重动态键为制备纳米复合材料提供了一种简单、绿色的策略,在功能性纺织品、医药纺织品、先进功能材料等领域具有潜在的应用前景。(3)通过热力学模型和动力学模型拟合的方式对SSPM在真丝双绉表面的吸附过程进行简单研究。热力学模型拟合结果表明,SSPM在真丝双绉的吸附是物理吸附,吸附作用力比较强。动力学模型拟合说明了粒子内扩散会促进吸附过程,具有化学性质。而吸附过程可分为三个阶段,即外部快速吸附阶段,粒子内扩散阶段,吸附平衡阶段。这些结果表明SSPM在真丝双绉上的绿色吸附机理具有复杂的过程,粒子内扩散并不是吸附过程的唯一限速步骤。
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