基于蜡质自生长制备超疏水丝素蛋白膜的方法、一种超疏水丝素蛋白膜技术

本发明专利技术提供了基于蜡质自生长制备超疏水丝素蛋白膜的方法、一种超疏水丝素蛋白膜，与现有技术相比，本发明专利技术利用荷叶中的疏水物质天然蜡质成分，蜡质层片中的蜡质在容器中水蒸汽带动下转移渗透到丝素蛋白膜上，并穿透丝素蛋白膜在膜的表面上进行自生长和结晶，在膜表面构造了纳米级乳突结构形貌，实现了对膜疏水功能的改变。通过调节生长时间，可实现对疏水效果的控制。本专利中蜡质的使用与自生长方法致使制备的超疏水丝素蛋白膜表面具有类似“荷叶结构”的纳米表面形貌，减少了化学整理导致的三废问题，也减少了对丝素蛋白膜基体物理结构和性能的影响，并在丝素蛋白膜表面形成了“荷叶效应”，具有超疏水性能。

【技术实现步骤摘要】
基于蜡质自生长制备超疏水丝素蛋白膜的方法、一种超疏水丝素蛋白膜
本专利技术属于材料制备领域，具体涉及基于蜡质自生长制备超疏水丝素蛋白膜的方法、一种超疏水丝素蛋白膜。
技术介绍
丝素蛋白作为天然蛋白材料，被广泛用于新材料、功能整理、人造器官等领域。是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，含量约占蚕丝的70％～80％，含有18种氨基酸，其中甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)和丝氨酸(Ser)约占总组成的80％以上。丝素本身具有良好的机械性能和理化性质，如良好的柔韧性和抗拉伸强度、透气透湿性、缓释性等，而且经过不同处理可以得到不同的形态，如纤维、溶液、粉、膜以及凝胶等。具有超疏水功能的丝素蛋白膜、蛋白材料，将在功能整理、丝素蛋白微球、药物输送等领域具有重要的研究意义和应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供基于蜡质自生长制备超疏水丝素蛋白膜的方法，通过物理方法在丝素蛋白膜的表面沉积、生长出天然蜡质成分，赋予了丝素蛋白膜超疏水的功能。本专利技术还提供了一种采用上述方法制备得到的超疏水丝素蛋白膜。本专利技术具体技术方案如下：本专利技术提供的基于蜡质自生长制备超疏水丝素蛋白膜的方法，包括以下步骤：1)提取荷叶蜡质，溶解于溶剂中，制备蜡质溶液；2)将中性滤纸放入蜡质溶液中，浸渍，取出滤纸，常温放置至石蜡固化，得石蜡层片，待用；3)将生蚕丝脱胶、溶解、透析、浓缩后，成膜，得丝素蛋白膜；4)在盛有水的开口容器上方从上而下依次放置带孔的支撑板、石蜡层片和丝素蛋白膜；加热容器中的水，蜡质在水蒸汽的带动，渗透到丝素蛋白膜上，即得超疏水丝素蛋白膜。步骤1)具体为：收集新鲜荷叶，剪成尺寸为0.2*0.3cm的条状，加入到三氯甲烷中萃取天然蜡质，萃取液低温旋蒸，收集提取蜡质；然后将收集的蜡质溶解于有机溶剂中，得到蜡质溶液。进一步的，步骤1)中荷叶用三氯甲烷萃取3次，每次荷叶和三氯甲烷质量比为1：50，每次80℃下萃取，每次萃取6h，萃取结束后，合并萃取液，在温度35-38℃和真空度为0.5条件下，旋蒸至三氯甲烷蒸干为止。进一步的，步骤1)中所述有机溶剂选自低毒性的，优选为间二甲苯或二甲基亚砜。溶解温度在110-145℃。蜡质与有机溶剂的质量比1：20-30。溶解后冷却至室温待用。步骤2)中所述中性滤纸选自中速滤纸或快速滤纸，优选的中性滤纸厚度为0.53mm。步骤2)中所述浸渍时间为2-6h。室温条件下浸渍，保证石蜡充分浸润到滤纸中。步骤3)中所述脱胶具体为：配制质量分数为0.5％的Na2CO3溶液，将生蚕丝常温下放入配制的Na2CO3溶液中，以2-4℃/min升温速率升温至100℃，并在该温度下脱胶30min，取出蚕丝再置于质量分数为0.5％的Na2CO3溶液中相同条件下再脱胶30min，取出蚕丝，用去离子水充分洗涤，直到没有滑腻感，40℃烘干，即可。进一步的，步骤3)脱胶过程中生蚕丝与Na2CO3溶液质量比为1:50。步骤3)中所述溶解具体为：将脱胶后的蚕丝在常温下放入CaCl2-乙醇-水三元溶液中，2-4℃/min升温速率升温至70℃，在此条件下搅拌溶解6h，即可，得到蚕丝溶解液。进一步的，步骤3)溶解过程中脱胶蚕丝与CaCl2-乙醇-水三元溶液的质量比为1:20。进一步的，所述CaCl2-乙醇-水三元溶液的制备方法为：按照摩尔比1:2:8将CaCl2、乙醇和水混匀，得到CaCl2-乙醇-水三元溶液。步骤3)中所述透析具体为：将蚕丝溶解液置于透析袋中，在10-15℃的纯水中透析3天，间隔4h换一次水；所用透析袋截留分子量8000～14000Da。步骤3)中所述浓缩是指蚕丝溶解液透析后用质量分数为10％的聚乙二醇溶液浓缩；步骤3)中所述成膜是指浓缩后的蚕丝溶液倒入聚四氟乙烯容器中，静置成膜。优选的，步骤3)中成膜厚度为0.5mm。进一步的，步骤3)中所述聚四氟乙烯容器的制备方法为：将购买的聚四氟乙烯板车磨深度为0.5mm的凹槽，即可。采用聚四氟乙烯容器有利于取膜，其与丝素蛋白膜没有粘合作用力。步骤4)中通过调节蜡质在丝素蛋白膜上渗透生长时间，实现对丝素蛋白膜疏水效果的控制。优选的渗透生长时间为2-4h。步骤4)中优选的加热容器中的水至沸腾。步骤4)中所述带孔的支撑板优选为硬质的平板过滤网或镂空的玻璃板；目的是承接石蜡层片和丝素蛋白膜重量，防止石蜡层片和丝素蛋白膜发生形变，且不妨碍水蒸汽的上升，不能对水蒸汽有冷凝作用。步骤4)中蜡质层片中的蜡质在开口容器水蒸汽的带动，渗透到丝素蛋白膜上，并穿透丝素蛋白膜在膜的表面上进行结晶，完成蜡质在丝素蛋白膜上的生长，生成了纳米级的毛状结构。通过调节生长时间，可实现对疏水效果的控制。本专利技术提供的一种超疏水丝素蛋白膜，采用上述方法制备得到。与现有技术相比，本专利技术中通过物理方法赋予丝素蛋白膜超疏水功能，减少了化学整理导致的三废问题，也减少了对丝素蛋白膜基体物理结构和性能的影响；本专利技术利用荷叶中的疏水物质天然蜡质成分在水蒸汽温度下，将会溶解变成液态，液态蜡质分子将随着水蒸汽运动方向(上升气流)扩散、转移。此时，水蒸汽是蜡质转移的载体，一方面给蜡质提供溶解温度，另一方面给蜡质以扩散运动的动力。这样使蜡质在水蒸汽的带动，渗透到丝素蛋白膜上，并穿透丝素蛋白膜在膜的表面上进行结晶，完成蜡质在丝素蛋白膜上的生长，生成了纳米级乳突结构形貌。通过调节生长时间，可实现对疏水效果的控制。本专利技术方法在丝素膜的表面形成了纳米级乳突结构形貌，本专利中蜡质的使用与自生长方法使制备的超疏水丝素蛋白膜表面具有类似“荷叶结构”的纳米表面形貌，在丝素蛋白膜表面形成了“荷叶效应”，具有超疏水性能。附图说明图1为实施例1制备方法最后一步示意图；图中1-带孔的支撑板、2-石蜡层片、3-丝素蛋白膜、4-开口容器(开口向上)、5-水、6-水蒸气。图2为实施例1生长2h后丝素膜表面SEM形貌；图3为实施例1生长4h后丝素膜表面SEM形貌。具体实施方式实施例1基于蜡质自生长制备超疏水丝素蛋白膜的方法，包括以下步骤：1)收集新鲜荷叶，剪成尺寸为0.2*0.3cm的条状，加入到三氯甲烷中萃取天然蜡质，用三氯甲烷萃取3次，每次荷叶和三氯甲烷质量比为1：50，每次80℃下萃取，每次萃取6h，萃取结束后，合并萃取液，在温度35-38℃和真空度为0.5的条件下，旋蒸至三氯甲烷蒸干为止，收集提取蜡质；然后将收集的蜡质按照质量比1:20在120℃条件下溶解于间二甲苯中，得到蜡质溶液；2)将厚度为0.53mm中速中性滤纸放入蜡质溶液中，室温条件下浸渍6h，取出滤纸，常温放置至石蜡固化，得石蜡层片，待用；3)配制质量分数为0.5％的Na2CO3溶液，按照生蚕丝与Na2CO3溶液质量比为1:50将生蚕丝常温下放入配制的Na2CO3溶液中，以2-4℃/min升温速率升温至100℃，并在该温度下脱胶30min，取出蚕丝再置于质量分数为0.5％的Na2CO3溶液中，在相同条件下再脱胶30min，取出蚕丝，用去离子水充分洗涤，直到没有滑腻感，40℃烘干，即可。然后，按照摩尔比为1:2:8将CaCl2、乙醇和水混匀，得到CaCl2-乙醇-水三元溶液。按照脱胶蚕丝与CaCl2-乙醇-水三元溶液的质量比为1:20将脱胶后的蚕丝在常温下放入CaCl2-乙醇-水三元溶液中，然后以2-4℃/m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于蜡质自生长制备超疏水丝素蛋白膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)提取荷叶蜡质，溶解于溶剂中，制备蜡质溶液；2)将中性滤纸放入蜡质溶液中，浸渍，取出滤纸，常温放置至石蜡固化，得石蜡层片，待用；3)将生蚕丝脱胶、溶解、透析、浓缩后，成膜，得丝素蛋白膜；4)在盛有水的开口容器上方从上而下依次放置带孔的支撑板、石蜡层片和丝素蛋白膜；加热容器中的水，蜡质在水蒸汽的带动，渗透到丝素蛋白膜上，即得超疏水丝素蛋白膜。

【技术特征摘要】
1.基于蜡质自生长制备超疏水丝素蛋白膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)提取荷叶蜡质，溶解于溶剂中，制备蜡质溶液；2)将中性滤纸放入蜡质溶液中，浸渍，取出滤纸，常温放置至石蜡固化，得石蜡层片，待用；3)将生蚕丝脱胶、溶解、透析、浓缩后，成膜，得丝素蛋白膜；4)在盛有水的开口容器上方从上而下依次放置带孔的支撑板、石蜡层片和丝素蛋白膜；加热容器中的水，蜡质在水蒸汽的带动，渗透到丝素蛋白膜上，即得超疏水丝素蛋白膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1)具体为：收集新鲜荷叶，剪成尺寸为0.2*0.3cm的条状，加入到三氯甲烷中萃取天然蜡质，萃取液低温旋蒸，收集提取蜡质；然后将收集的蜡质溶解于有机溶剂中，得到蜡质溶液。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述有机溶剂选自间二甲苯或二甲基亚砜，溶解温度在110-145℃。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述浸渍时间为2-6h。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中所述脱胶具体为：配制质量分数为0.5％的Na2CO3溶液，将生蚕丝常...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宗乾，孙瑞霞，杨海伟，王邓峰，周杭，李俊，范祥雨，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34