巰基乙酸膽堿是一種具有還原性的低共熔體系（DES）,在角蛋白（KER）材料的溶解、再生以及改性方面具有較好的應(yīng)用前景。本工作以巰基乙酸膽堿為共溶劑,采用一浴法同時溶解羊毛纖維和聚乙烯醇（PVA）,制備了KER/PVA復(fù)合膜。利用SEM、XRD、TG以及FTIR等測試方法探究了不同組分復(fù)合膜的表面形貌、結(jié)晶性、熱穩(wěn)定性及角蛋白二級結(jié)構(gòu)的變化。研究結(jié)果表明,角蛋白和PVA能均勻分布在復(fù)合膜中,隨著PVA含量的增加,復(fù)合膜的結(jié)晶度、拉伸性能和熱學(xué)性能均得到了明顯的提高。此外,通過紅外分峰擬合對膜的二級結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,相較于純羊毛角蛋白,復(fù)合膜中α-螺旋和無規(guī)結(jié)構(gòu)在PVA的誘導(dǎo)下向β-折疊和β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)進(jìn)行了轉(zhuǎn)化,這有利于其結(jié)晶度的提高和材料力學(xué)性能的提升。 

【文章來源】：材料導(dǎo)報. 2020,34(14)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

KER/PVA復(fù)合膜的SEM圖:(a) KER/PVA 75/25; (b) KER/PVA 50/50;(c) KER/PVA 25/75;(d) KER/PVA 0/100

圖3為各復(fù)合膜的XRD圖,羊毛角蛋白在2θ為9.8°和20°附近存在兩個較強的特征衍射峰,分別對應(yīng)角蛋白分子中的α-螺旋、β-折疊的共同衍射峰以及β-折疊結(jié)構(gòu)衍射峰[13]。純PVA在41°和9.5°附近處存在較弱的衍射峰,在20°附近存在較強的衍射峰,這是由于PVA分子內(nèi)及分子間形成較強氫鍵。與此相比,KER/PVA復(fù)合膜在41°附近出現(xiàn)較弱的PVA衍射峰,在9.5°附近的衍射峰相較羊毛角蛋白明顯減弱,而在20°附近的衍射峰增強,且峰形變得尖銳,這可能是由于角蛋白和PVA大分子間產(chǎn)生了氫鍵作用,使得角蛋白二級結(jié)構(gòu)中部分α-螺旋向β-折疊結(jié)構(gòu)發(fā)生了轉(zhuǎn)變,因此,KER/PVA膜可以被認(rèn)為是部分結(jié)晶的復(fù)合材料。按照Cao等[14]的方法,利用TOPS軟件計算可得純羊毛角蛋白和KER/PVA復(fù)合膜(KER/PVA 25/75、KER/PVA 50/50、KER/PVA 75/25、KER/PVA 0/100)的結(jié)晶度分別為30.87%、46.53%、50.06%、61.54%和63.58%,這表明PVA的加入可顯著提高復(fù)合膜的結(jié)晶度。2.4 KER/PVA復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性測試

圖4a和b分別為各復(fù)合膜的TGA曲線和DTG曲線。由TGA曲線可以發(fā)現(xiàn),不同組分KER/PVA復(fù)合膜的熱降解趨勢基本類似。其中,200 ℃以前的質(zhì)量損失主要是由于樣品中自由水和結(jié)合水的蒸發(fā),250～400 ℃區(qū)間的質(zhì)量損失則是由于樣品大分子鏈的斷裂和骨架的坍塌,PVA在400～450 ℃區(qū)間由于熱分解會產(chǎn)生副產(chǎn)物,這在曲線上也有相應(yīng)的起伏變化。由DTG曲線可以發(fā)現(xiàn),純羊毛角蛋白和純PVA的最快熱失重溫度分別為323 ℃和315 ℃,而KER/PVA 25/75、KER/PVA 50/50、KER/PVA 75/25組分的最快熱失重溫度分別升高至358 ℃、363 ℃、366 ℃。這是由于羊毛角蛋白分子鏈中的-NH2和-OH等與PVA中的-OH形成了較強的氫鍵相互作用,從而提高了復(fù)合膜的熱失重溫度,且復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性隨著角蛋白含量的增加而增強。傳統(tǒng)靜電紡KER/PVA復(fù)合纖維膜的最快熱失重溫度大約在250 ℃附近[15],還原法提取角蛋白后再與PVA共混成膜的最快熱失重溫度大約在305 ℃附近[16]。與之相比,本工作一浴法制得的復(fù)合膜具有更好的熱穩(wěn)定性能。2.5 KER/PVA復(fù)合膜的力學(xué)性能測試

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]絲素蛋白/聚乙烯醇復(fù)合膜的制備及其表征[J]. 王宗乾,楊海偉,湯立洋,李長龍.  紡織學(xué)報. 2018(11)
[2]一浴法角蛋白/纖維素復(fù)合膜制備與性能研究[J]. 馬博謀,侯秀良,曹秀明,陳麗芬.  材料導(dǎo)報. 2018(S1)
[3]角蛋白及其提取[J]. 陳瑩,王宇新.  材料導(dǎo)報. 2002(12)

碩士論文
[1]羊毛角蛋白/聚乙烯醇（PVA）復(fù)合膜的制備與性能研究[D]. 夏平.天津工業(yè)大學(xué) 2019
[2]人發(fā)角蛋白的提取及其復(fù)合材料的制備[D]. 徐江濤.青島大學(xué) 2016



本文編號：2960470