一种异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜及其制备方法，通过将桑蚕茧经过碱性去离子水煮沸脱胶、氯化钙/乙醇/去离子水体系溶解、透析与浓缩，制备得到丝素蛋白水溶液；将六亚甲基二异氰酸酯三聚体与丝素蛋白水溶液均匀混合，得到异氰酸酯/丝素蛋白混合水溶液；然后采用“溶液浇铸”法将该混合水溶液转移至硅胶模具中制备成异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜，具有高透光率、良好的热稳定性、优异的拉伸强度、遇水干燥后韧性好和反复弯曲性能优异等特点，解决了现有丝素蛋白薄膜力学性能较差的技术问题，改善了其遇水后干燥呈易脆、易碎性的不足，有望作为柔性基底材料满足高力学性能和潮湿等复杂环境下的应用需求。潮湿等复杂环境下的应用需求。潮湿等复杂环境下的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合薄膜的制备领域，具体涉及一种异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]桑蚕丝作为一种环境友好型的生物质材料，是桑蚕在吐丝时形成的结构性蛋白质连续长纤维，具有来源广泛、成本低廉、可加工性能优异和可持续发展与利用的特点。近年来，通过选用适当的盐溶液体系，即能将单一形态的桑蚕丝制备成丝素蛋白水溶液，并由此再加工形成了丝素蛋白纳米纤维、复合膜、水凝胶和气凝胶等多种多样的形态结构，满足了不同领域的应用需求。其中，丝素蛋白薄膜具有制备工艺简单高效、可大规模生产等特点，在柔性基底材料等领域显示出了巨大的市场应用前景。相较于传统高分子复合材料作为基底存在着资源不可再生、难以生物降解、易造成废弃物的堆积等不足，丝素蛋白薄膜则具有可持续发展和绿色环保等一系列独特优势。然而，目前将桑蚕丝再加工生产的过程中，往往会破坏桑蚕丝原有的结构，导致制备得到丝素蛋白薄膜力学性能劣化，难以满足其多领域和高性能的实际应用需求。此外，丝素蛋白薄膜在潮湿等复杂环境中，存在着遇水后干燥呈脆性的不足，进一步使其实际应用受到限制。因此，如何进一步提高丝素蛋白薄膜材料的力学性能以及改善其遇水后干燥呈脆性的弊端，是目前亟待克服的技术问题。
[0003]综上所述，丝素蛋白薄膜具有制备工艺简单高效、可大规模生产、可持续发展和绿色环保等特点，显示出了巨大的市场发展和应用前景。然而，目前通过丝素蛋白水溶液制备得到的丝素蛋白薄膜，存在着力学性能劣化、遇水后干燥呈脆性等弊端，使其实际应用受到极大的阻碍，是当前难以克服的技术问题。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的第一目的是提供一种异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜；
[0005]本专利技术的第二目的是提供一种异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜的制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种合成泛酸内酯的方法，包括如下步骤：
[0007]一种异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜，以重量份数计，所述复合薄膜原料组成包括有：异氰酸酯0.3
‑
0.9份，丝素蛋白9.1
‑
9.7份。
[0008]进一步地，所述复合薄膜原料组成包括有：异氰酸酯0.7份，丝素蛋白9.3份，所述复合薄膜的厚度为13.8μm，最大拉伸强度为38.2MPa。
[0009]进一步地，所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯三聚体，其分子量为168.19。
[0010]进一步地，具体步骤如下：
[0011]1)将桑蚕茧经过碱性去离子水煮沸脱胶、氯化钙/乙醇/去离子水体系溶解、透析与浓缩，得到丝素蛋白水溶液；
[0012]2)将六亚甲基二异氰酸酯三聚体逐滴加入步骤1)中的丝素蛋白水溶液，并在水浴
中均匀搅拌，得到异氰酸酯/丝素蛋白混合水溶液；
[0013]3)将步骤2)中的异氰酸酯/丝素蛋白混合水溶液超声分散后，再通过“溶液浇铸”法转移至硅胶模具中，在恒温干燥箱中制备异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜。
[0014]进一步地，步骤1)中所述得到丝素蛋白水溶液的具体步骤如下：
[0015]碱性去离子水煮沸脱胶：取桑蚕茧15
‑
20份，加入到浓度为2
‑
4wt％、浴比为1：50的碳酸钠水溶液中；然后在100℃条件下，将其煮沸脱胶15
‑
30min并更换碳酸钠水溶液3
‑
4次，进一步在室温条件下用去离子水充分洗涤置于50℃的恒温干燥箱中干燥12
‑
24h，得到已脱胶桑蚕茧；
[0016]氯化钙/乙醇/去离子水体系溶解：将已脱胶桑蚕茧置于摩尔比为1：2：8的氯化钙/乙醇/去离子水体系中，在50
‑
70℃的恒温水浴锅中搅拌1.5
‑
3h，得到丝素蛋白/氯化钙/乙醇/去离子水溶液，然后将其转移至离心试管，在转速为6000
‑
12000r/min的离心机中离心10
‑
20min，收集上清液至烧杯；
[0017]透析与浓缩：将上清液转移至截留分子量为8000
‑
14000Da的透析袋中，在去离子水中透析4
‑
6天，然后将其转移至浓度为10
‑
20wt％的聚乙二醇水溶液中反透析1
‑
3h，得到丝素蛋白水溶液。
[0018]进一步地，碱性去离子水煮沸脱胶：桑蚕茧15份、碳酸钠水溶液浓度为2wt％、煮沸脱胶4次、煮沸脱胶时间为20min、恒温干燥箱温度为50℃、干燥时间为18h；
[0019]氯化钙/乙醇/去离子水体系溶解：恒温水浴锅温度为60℃、搅拌时间为2h、离心机转速为8000r/min、离心时间为15min；
[0020]透析与浓缩：透析时间为6天、聚乙二醇水溶液浓度为15wt％、反透析时间为2h。
[0021]进一步地，步骤2)中所述得到异氰酸酯/丝素蛋白混合水溶液的具体步骤如下：
[0022]采用胶头滴管将0.3
‑
0.9份六亚甲基二异氰酸酯三聚体逐滴加入至9.7
‑
9.1份且浓度为2.5
‑
5.5wt％的丝素蛋白的水溶液中，六亚甲基二异氰酸酯三聚体与丝素蛋白的质量比为分别为3
‑
9wt％，然后在30
‑
50℃的恒温水浴锅中搅拌0.5
‑
2h。
[0023]进一步地，所述六亚甲基二异氰酸酯三聚体为0.7份、丝素蛋白为9.3份、丝素蛋白水溶液的浓度为4.5wt％、六亚甲基二异氰酸酯三聚体与丝素蛋白的质量比为7wt％、恒温水浴锅的温度为30℃、搅拌时间为1h。
[0024]进一步地，步骤3)中所述制备异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜的具体步骤如下：
[0025]在功率为100W条件下将异氰酸酯/丝素蛋白混合水溶液超声分散0.5
‑
1h后，取1.10
‑
2.30份该混合水溶液转移至3cm
×
5cm的硅胶模具中，然后将其放置在50
‑
80℃条件下的恒温干燥箱中干燥12
‑
24h，可在模具底部形成一层透明状薄膜，即异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜。
[0026]进一步地，所述超声功率为100W、超声分散时间为0.5h、异氰酸酯/丝素蛋白混合水溶液为1.70份、恒温干燥箱温度为70℃、干燥时间为12h。
[0027]采用以上方案，本专利技术具有如下有益效果：
[0028]1、本专利技术公开了一种异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜的制备方法，解决了传统丝素蛋白薄膜材料力学性能不足的技术问题，本专利技术通过将桑蚕茧经过碱性去离子水煮沸脱胶、氯化钙/乙醇/去离子水体系溶解、透析与浓缩，制备得到丝素蛋白水溶液；将异氰酸酯(六亚甲基二异氰酸酯三聚体)与丝素蛋白水溶液均匀混合，得到异氰酸酯/丝素蛋白混合...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜，其特征在于，以重量份数计，所述复合薄膜原料组成包括有：异氰酸酯0.3
‑
0.9份，丝素蛋白9.1
‑
9.7份。2.根据权利要求1所述的一种异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜原料组成包括有：异氰酸酯0.7份，丝素蛋白9.3份，所述复合薄膜的厚度为13.8μm，最大拉伸强度为38.2MPa。3.根据权利要求2所述的一种异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜，其特征在于，所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯三聚体，其分子量为168.19。4.根据权利要求3所述的一种异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：1)将桑蚕茧经过碱性去离子水煮沸脱胶、氯化钙/乙醇/去离子水体系溶解、透析与浓缩，得到丝素蛋白水溶液；2)将六亚甲基二异氰酸酯三聚体逐滴加入步骤1)中的丝素蛋白水溶液，并在水浴中均匀搅拌，得到异氰酸酯/丝素蛋白混合水溶液；3)将步骤2)中的异氰酸酯/丝素蛋白混合水溶液超声分散后，再通过“溶液浇铸”法转移至硅胶模具中，在恒温干燥箱中制备异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜。5.根据权利要求4所述的一种异氰酸酯/丝素蛋白复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述得到丝素蛋白水溶液的具体步骤如下：碱性去离子水煮沸脱胶：取桑蚕茧15
‑
20份，加入到浓度为2
‑
4wt％、浴比为1：50的碳酸钠水溶液中；然后在100℃条件下，将其煮沸脱胶15
‑
30min并更换碳酸钠水溶液3
‑
4次，进一步在室温条件下用去离子水充分洗涤置于50℃的恒温干燥箱中干燥12
‑
24h，得到已脱胶桑蚕茧；氯化钙/乙醇/去离子水体系溶解：将已脱胶桑蚕茧置于摩尔比为1：2：8的氯化钙/乙醇/去离子水体系中，在50
‑
70℃的恒温水浴锅中搅拌1.5
‑
3h，得到丝素蛋白/氯化钙/乙醇/去离子水溶液，然后将其转移至离心试管，在转速为6000
‑
12000r/min的离心机中离心10
‑
20min，收集上清液至烧杯；透析与浓缩：将上清液转移至截留分子量为8000
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14000Da的透析袋中，在去离子水中透析4
‑
6天，然后将其转移至浓度为10
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：陈磊，陈世强，岳苗苗，于帅，安剑，张炜，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：