一种结构可控蓖麻蚕平板丝天然聚合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种结构可控蓖麻蚕平板丝天然聚合材料及其制备方法，通过分组饲养、添食蜕皮激素、分组交叉吐丝的方式，获得蓖麻蚕平板丝，该平板丝具有多层，各层混合有茧衣、茧层和茧衬，保暖性、蓬松度和弹性性能优异。本发明专利技术的有益效果在于其加工方法简单，生产平板丝，省去了剥茧、煮茧、取丝的工序，不会断丝，避免传统缫丝工序茧衣茧衬作为下脚料处理浪费原料的现状，利用蚕吐平板丝遵循茧衣‑茧层‑茧衬的结构规律，各层均混合有茧衣、茧层和茧衬，色泽、气味、蓬松度等都优于传统加工方法，通过高温高压水脱胶处理，最大限度保护平板丝原有结构，不使用化学试剂，具有环保性，平板丝具有优良的结构和弹性。

【技术实现步骤摘要】
一种结构可控蓖麻蚕平板丝天然聚合材料及其制备方法
本专利技术属于天然生物聚合材料的
，具体涉及一种结构可控蓖麻蚕平板丝天然聚合材料及其制备方法。
技术介绍
蚕茧是蚕用两根表面覆有丝胶的连续长丝按照“程序化”的工艺构建的作为适应自然环境及抵御其它天敌侵害以完成正常生命活动的理想的场所，是一种天然的结构合理、功能多样的生物聚合物材料。蚕吐丝的工艺经过了长期的自然选择和广泛的进化，尽管其外形小重量轻，但其结构复杂、功能独特，特别是生活在外部复杂环境的野蚕(如蓖麻蚕)，其茧的结构和形态更具有特殊性。蚕吐丝一般按照茧衣、茧层、茧衬的顺序，茧衣是蚕初作茧时在茧外所吐的散丝，茧衣比较蓬松，茧层是整个茧的主要部分，相对茧衣要规整，茧衬是茧的最内层，表面光亮、结构致密，茧层具有明显的多层结构，层与层之间有序连接，各茧层在组分、形态结构、机械力学性能上有明显的差异，蚕茧虽然具有特殊的结构和功能，却很难作为材料直接应用，目前多是通过缫丝织造或者蚕丝降解作为其它生物原料，破坏蚕茧的天然结构，无法发挥蚕丝特有的生物和理化性能。蓖麻蚕是野外生长的野蚕，蓖麻蚕是世界上仅次于桑蚕、柞蚕的第三大蚕，其饮食具有多样性，主要以蓖麻叶、木薯叶、臭椿叶等为食，结茧的周期一般为15-18天，仅为家蚕结茧周期的一半左右，然而蓖麻蚕茧的体积和质量分别为桑蚕茧的1.8倍和1.3倍。蓖麻蚕具有多化性，在适宜条件下无滞育期，可全年连续饲养，在中国一年可连续7次繁育，因此其原料来源极其丰富，经济效益非常可观。蓖麻蚕茧两端尖细，形如枣核，中部膨大，腰幅两侧尺寸不相等，也有的呈不规则的三角形，尾部封闭，头部有一个出娥小孔(羽化孔)。蓖麻蚕茧的茧衣又厚又多，约占茧壳重量的1/3，茧层较薄且松软，缺少弹性，有明显的分层，与茧衣无明显的界限，蚕茧内层紧密。蓖麻蚕茧一端留有小孔，导致其解舒丝长很短，一般只有15～25m，其纤度偏差较大，在0.83～1.65dtex之间，不能缫丝，目前国内外对于蓖麻蚕丝的应用主要集中在绢纺，或者加工蚕丝被胎，或者通过再生蚕丝蛋白的方式进行复合材料的研究开发，但其工艺流程较长，由于传统结茧方式结出来的茧，需要经过剥茧、煮茧、取丝等环节才能进行深加工，既费时、又费力，极大地限制了其应用和推广，功能单一，产品的附加值极低，资源浪费明显。
技术实现思路
为了克服现有技术中传统结茧方式费时、费力且附加值低的缺陷，从而提供一种结构可控蓖麻蚕平板丝天然聚合材料及其制备方法，通过控制放在吐丝板上处于不同吐丝阶段的蚕同时吐丝，可以获得不同厚度、平方米重、孔隙率、茧层数量的结构“可控”的蚕茧材料，直接作为复合材料应用。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种结构可控蓖麻蚕平板丝天然聚合材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)分组饲养不同时间孵化出的蚕，各组蚕的孵化时间间隔相同；(2)待各组蚕到5龄见熟10％-15％时，添食蜕皮激素，使同组蚕结茧时间一致；(3)待95％以上的熟蚕出现，进行充分排粪和排尿；(4)按照步骤(1)中各组蚕的孵化时间的顺序，将各组蚕放置吐丝板上进行吐丝，吐丝结束后即将蓖麻蚕清理出吐丝板，获得平板丝。优选的，步骤(1)中，所述每组蚕，其数量相同且不超过500只；所述孵化时间不同，其为相邻的每组蚕的孵化时间间隔为0.5-1天。优选的，步骤(2)中，所述蜕皮激素的添加方式为将蜕皮激素水溶液均匀洒在蓖麻叶上，其中蜕皮激素水溶液质量百分比浓度为0.001％-0.003％，蜕皮激素水溶液质量与蓖麻叶的质量比为1:(5-8)。优选的，步骤(4)中，所述吐丝板包括边框、孔板，所述孔板设置在所述边框上，所述孔板上具有均匀的网孔。优选的，所述吐丝板的材质为PVC。优选的，所述方法还包括如下步骤，(5)将平板丝从吐丝板中剥下；(6)将蓖麻蚕平板丝进行高温高压超声振荡水脱胶和消毒处理后烘干即可。优选的，步骤(6)中，所述高温高压超声振荡水脱胶，其温度为120℃-135℃，压强为40Kpa-80Kpa，超声波频率为28-48kHZ，功率2-3kW。作为本专利技术的另一方面，所述平板丝具有多层，各层混合有茧衣、茧层和茧衬，保暖率可达60-70％，蓬松度为15-18cm,压缩回弹性为45％-60％，导热系数λ为0.08-0.12W/m.℃。本专利技术的有益效果：本专利技术的有益效果在于其加工方法简单，充分利用蚕吐平板丝时仍然遵循茧衣-茧层-茧衬的结构规律，分阶段在吐丝板上放置蓖麻蚕，使得各层均混合有茧衣、茧层和茧衬，生产平板丝，省去了剥茧、煮茧、取丝的工序，不会断丝，色泽、气味、蓬松度等都优于传统加工方法，避免传统缫丝工序茧衣茧衬作为下脚料处理浪费原料的现状，通过高温高压水脱胶处理，不使用化学试剂，具有环保性，平板丝具有优良的结构和弹性，根据需求可以开发不同规格的材料。附图说明图1为电镜图，其中，a蚕茧(平板丝)的成型；b、c形成的蚕茧及茧层截面图；d截面电镜图；e外层结构电镜图；f内层结构电镜图；图1(ab)清晰的展示了不同结茧方式形成的茧(NC、SFC和MFC)的外观形态和微观结构，在不同的结茧场所，形成的茧的形态不同，方格簇为蚕提供了一个充足的立体结茧空间，因此形成的茧为立体茧(正常茧)，圆形模具和平面吐丝板不具备二维支点，只能形成平面形态的蚕茧，平面茧的尺寸和形状与结茧场所的形状和尺寸密切相关，MFC的尺寸还与吐丝板上蚕的数量有关，尽管蚕茧形态不同，其都具有类似的非织造复合结构，茧层都存在平行的多层结构(茧衣、茧层和茧衬)。与NC相比，相对较大的结茧空间使得SFC和MFC具有相对宽松的结构，纤维集合体密度不同，但纤维之间的交叉分布规律基本一致，呈现出Y型或+型的图案，蚕丝纤维间形成的孔隙较均匀。蚕茧(去蛹)的重量与蚕幼虫的数量有关，按照每只蚕的产量计算，NC、SFC和MFC样品的平均重量分别为0.37g/蚕，0.38g/蚕，0.33g/蚕，说明本实验中结茧形式并不影响单个蚕吐丝的质量，但单位面积(㎡)蚕的数量不超过500只，同时结茧的蚕的数量过多会对蚕的吐丝质量会有一定的影响。图2为NC、SFC和MFC三种茧材各茧层的理化性能分析(a)纤维丝胶含量及细度(b)纤维应力应变曲线(c)茧壳的应力应变曲线(d)茧壳的厚度、平方米重和孔隙率(e)茧层的氨基酸含量分析，图2(a)中可以看出，NC、SFC和MFC平均丝胶含量接近，由外层到内层丝胶含量均呈现逐渐减少的趋势，MFC中蚕吐丝时间存在部分差异，因此层次之间有部分纤维交叉，导致各层纤维丝胶含量略低于NC和SFC。由于蚕在构建SFC和MFC空间较NC大，蚕抽丝摆动的幅度大于NC，因此纤维细度较NC要细，会更加柔软并具有比较大的比表面积，纤维抱合能力好，形成的材料强度高，具有更好的吸湿透气性能，NC、SFC和MFC中层纤维较内层纤维粗，内层纤维较外层纤维粗。图2(b-c)可以看出，SFC和MFC茧壳的应力-应变曲线与正常蚕茧呈相似的趋势，本例中SFC和MFC的单位体积质量密度较NC低(低约21％)，NC茧壳的应力大于S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构可控蓖麻蚕平板丝天然聚合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)分组饲养不同时间孵化出的蚕，各组蚕的孵化时间间隔相同；/n(2)待各组蚕到5龄见熟10％-15％时，添食蜕皮激素，使同组蚕结茧时间一致；/n(3)待95％以上的熟蚕出现，进行充分排粪和排尿；/n(4)按照步骤(1)中各组蚕的孵化时间的顺序，将各组蚕放置吐丝板上进行吐丝，吐丝结束后即将蓖麻蚕清理出吐丝板，获得平板丝。/n

【技术特征摘要】
1.一种结构可控蓖麻蚕平板丝天然聚合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)分组饲养不同时间孵化出的蚕，各组蚕的孵化时间间隔相同；
(2)待各组蚕到5龄见熟10％-15％时，添食蜕皮激素，使同组蚕结茧时间一致；
(3)待95％以上的熟蚕出现，进行充分排粪和排尿；
(4)按照步骤(1)中各组蚕的孵化时间的顺序，将各组蚕放置吐丝板上进行吐丝，吐丝结束后即将蓖麻蚕清理出吐丝板，获得平板丝。


2.如权利要求1所述的结构可控蓖麻蚕平板丝天然聚合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述每组蚕，其数量相同且不超过500只；所述孵化时间不同，其为相邻的每组蚕的孵化时间间隔为0.5-1天。


3.如权利要求1所述的结构可控蓖麻蚕平板丝天然聚合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述蜕皮激素的添加方式为将蜕皮激素水溶液均匀洒在蓖麻叶上，其中蜕皮激素水溶液质量百分比浓度为0.001％-0.003％，蜕皮激素水溶液质量与蓖麻叶的质量比为1:(5-8)。


4.如权利要求1所述的结构可控蓖麻蚕平板丝天然...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧玲，周彬，周红涛，陈佳丽，黄诗慧，赵士源，王远洋，惠有能，陶宇璇，
申请(专利权)人：盐城工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32