桑蚕丝是一种天然的蛋白质纤维,具有优异的力学性能,耐热性、绝缘性、吸湿性和特殊光泽,素有“纤维皇后”的美誉。蚕丝不仅大量运用于纺织领域,而且因其良好的生物相容性、可控降解性及较好的环境稳定性等卓越的天然性质,在生物医疗、食品、化妆品和工业用品等多个领域得到应用。但由于技术水平或其他原因,在蚕丝的加工过程中,存在绿色化程度不高、蚕丝制品的天然性被下降等问题。其中,蚕丝纤维或生坯的脱胶(精炼)和丝绵产品的化学增重问题特别受到关注。为更好地开发利用蚕丝纤维,提高其加工的绿色程度,本文围绕蚕丝纤维的加工等开展了一系列的应用基础研究,期望为蚕丝纤维的绿色加工提供理论和实验依据。主要研究内容和研究结论如下:(1)为了避免目前蚕丝脱胶(精炼)过程中,需要使用大量的酸、碱等化学试剂,且脱下的丝胶无法被有效利用的问题,利用水蒸汽对桑蚕生丝进行处理,研究处理时间对蚕丝外观形貌与性能的影响。结果表明,使用水蒸汽处理可引起纤维分子内部氢键的改变,使丝胶从丝素纤维上脱落;使用125℃、0.14 MPa的水蒸汽对蚕丝纤维处理90 min后,可以有效脱去丝胶,但基本不会影响蚕丝纤维的结晶结构和力学性能,显示了水蒸汽脱胶的可行性。同时,由于水蒸汽处理未引入化学试剂,使丝胶的回收变得简单易行,是一种环境友好的脱胶方法。(2)基于化学接枝增重蚕丝相较于天然蚕丝理化性质的改变,使用浓酸对两种纤维进行溶解处理,根据两种蚕丝纤维溶于浓酸后(浓盐酸和浓磷酸)出现的不同显色现象,探索快速有效鉴别化学接枝增重蚕丝绵的检测方法。结果表明,天然蚕丝溶于浓盐酸溶后出现的蓝紫色反应由蚕丝纤维中的色氨酸和酪氨酸引起,而两种氨基酸的氧化改性会阻碍蓝紫色的生成。由于这两种氨基酸在蚕丝接枝过程中会被氧化破坏,因此可以通过该显色反应来检测蚕丝是否被化学接枝,这一鉴别方法已应用于蚕丝绵相关行业标准中。(3)丝素蛋白粉是蚕丝纤维被利用的另一种形态,受水蒸汽脱胶研究过程的启发,采用水蒸汽结合低浓度碳酸钠溶液对水蒸汽脱胶的丝素纤维进行处理,制备了丝素蛋白粉。并对所制备丝素粉的外观形貌和理化性能进行了表征分析。结果显示,丝素纤维在低钠盐溶液的蒸汽作用下,单纤维逐渐出现分纤、裂解,由原来的连续长纤分解断裂为松散的非可溶性和可溶性颗粒,即可得到可溶性丝素粉和非可溶性丝素粉。通过调节钠盐溶液浓度,可以调控丝素粉的分子量。与传统的三元体系(高浓度的乙醇-氯化钙-水溶剂体系)法制备丝素粉相比,该方法制备工艺简单,未引入大量的化学试剂,使用的碳酸钠含量较低,且透析后的溶液可以重复使用,甚至在纯度要求不高的丝素应用中省去透析步骤,对减轻环境负荷、节约生产成本具有积极作用。(4)以前述水蒸汽脱胶提取的丝胶蛋白为基体,研究了其经壳聚糖固定后的外观形貌、性能及其对Cu(Ⅱ)吸附效果。考察了不同分子量分布的丝胶蛋白对其固定成型性的影响,并确立了相应的固定化方法。研究发现,丝胶蛋白的分子量分布会对其成型效果有影响,高分子量的丝胶蛋白(分子量≥245 kDa)宜采用共混包埋-交联法与壳聚糖进行固定交联,低分子量的丝胶蛋白(分子量≤75 kDa)与壳聚糖共混后,先加入适量交联剂预交联,即采用交联-包埋法进行固定化。丝胶蛋白经壳聚糖固定后为形状均匀、表面有凹凸褶皱和致密孔隙的小球。在对Cu(Ⅱ)的静态吸附实验中,丝胶负载量越高,对Cu(Ⅱ)的吸附效果越好;在pH值为4-5左右时,有较好的吸附效果,且呈现出一个较快的吸附动力学过程,符合拟二级动力学模型。此外,对其进行5次循环吸附-解吸实验,表明固定化丝胶蛋白具有较理想的再生利用性,可用于含铜废水的净化。