CN109082728A - 一种含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维及其制备方法，所述植物蛋白纳米纤维由植物蛋白纳米纤维原液制成，植物蛋白纳米纤维原液主要包括植物蛋白质、聚乙烯醇和石墨烯片层，其中植物蛋白质占比为0.25wt％～10wt％，聚乙烯醇占比为10wt～35wt％，石墨烯片层占比为0.1wt％～1.5wt％。所述方法将植物蛋白质、聚乙烯醇、石墨烯片层以及活性剂通过溶液混合均匀，形成植物蛋白纤维纳米原液并通过静电纺丝制得含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维。该方法制备出的纤维除具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性外，还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能。

Description

一种含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于纺织材料领域，涉及一种含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维及其制备方法，尤其是涉及一种用于卫生用品领域的含有石墨烯的植物蛋白复合纳米纤维及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高和科学技术的不断发展，近年来对功能性纤维及织物的需求不断增长，各种类型的功能性纤维和织物相继问世。其中，含有蛋白质的纤维内富含多种氨基酸，且柔软性和吸湿性具佳，对人体皮肤具有亲肤护肤的功效，还能起到一定的抗紫外线作用，是一种开发前景极佳的保健纤维。并且，植物蛋白质的来源广泛，是一种可以再生的资源，能以比较低廉的成本从我国广大农村获得。
CN 1515710A公开了一种蛋白质合成纤维及其制造方法，该纤维透气导湿性好并具有羊绒的柔软和较好的亲肤性。但这种纤维的缺点是不具有抗菌抑菌和低温远红外的性能。
CN 103388195B公开了一种抗菌大豆蛋白纤维生产方法及其产品，通过在大豆蛋白纤维中加入纳米银抗菌剂，实现抗菌效果。该方案虽然使得大豆蛋白纤维具有了抗菌效果，但是其存在的缺陷是，纳米银价格昂贵，而且在加入纺丝原液前，纳米银需要使用单油酸聚乙二醇400磷酸酯进行研磨分散处理，增加了工艺流程，会增加额外的生产成本。此外该方案无法获得低温远红外性能。
石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。
虽然人们已经进行了一些石墨烯复合纤维的研究和开发，但是目前尚未有将石墨烯应用于植物蛋白纤维的报道。石墨烯因其存在团聚的问题，使其在与各种纺丝液混合时需要解决分散性的问题。因此，开发具有抑菌和低温远红外功能的石墨烯植物蛋白纤维，仍然是本领域的重要研究方向。
发明内容
针对现有技术中蛋白质纤维普遍不具有抗菌抑菌和低温远红外性能的问题，以及石墨烯固体容易发生团聚现象，形成较大的颗粒团聚体，影响纺丝液流动性，进而无法进行纺丝的问题，本发明提供了一种含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维及其制备方法。本发明通过采用石墨烯水性浆料制备植物蛋白纳米纤维，该纳米纤维既兼具了植物蛋白的优异特性，同时又复合了墨烯的低温远红外性能和优良的抗菌抑菌性，同时解决了采用石墨烯固体在制备过程中出现的团聚现象。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的之一，在于提供一种含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维，所述植物蛋白纳米纤维由植物蛋白纳米纤维原液制成，所述植物蛋白纳米纤维原液中主要包括植物蛋白质、聚乙烯醇和石墨烯片层。其中植物蛋白质占植物蛋白纳米纤维原液总质量的0.25wt％～10wt％，聚乙烯醇占植物蛋白纳米纤维原液总质量的10wt％～35wt％，石墨烯片层占植物蛋白纳米纤维原液总质量的0.1wt％～1.5wt％。
其中，所述植物蛋白质的含量可为0.25wt％、0.5wt％、1wt％、3wt％、5wt％、7wt％或10wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述聚乙烯醇的含量可为10wt％、13wt％、15wt％、17wt％、20wt％、25wt％、30wt％或35wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；石墨烯片层的含量可为0.1wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％或1.5wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述的植物蛋白纳米纤维原液经纺丝等方法制得含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维，但其制备方法并不仅限于纺丝。
作为本发明优选的技术方案，所述植物蛋白质包括大豆蛋白质、花生蛋白质、丝素蛋白质、玉米蛋白质或小麦蛋白质中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：大豆蛋白质和花生蛋白质的组合、花生蛋白质和丝素蛋白质的组合、玉米蛋白质和小麦蛋白质的组合，大豆蛋白质、花生蛋白质和丝素蛋白质的组合、丝素蛋白质、玉米蛋白质和小麦蛋白质的组合，大豆蛋白质、花生蛋白质、丝素蛋白质和玉米蛋白质的组合等。
所述含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维除具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性外，还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，可适用于伤口愈合、创可贴、绷带和人工组织等等卫生领域。
本发明的目的之二，在于提供上述含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将植物蛋白质、聚乙烯醇、石墨烯材料以及活性剂通过溶液混合均匀，形成植物蛋白纳米纤维原液；
(2)将步骤(1)所述植物蛋白纳米纤维原液经过滤和脱泡后经纺丝方法制得含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维。
本发明所述方法，各原料配比参照前述植物蛋白纳米纤维原液的组成配比进行。
作为本发明优选的技术方案，所述石墨烯材料为具有石墨烯片层结构的材料，包括石墨烯、氧化石墨烯或石墨烯衍生物中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：石墨烯和氧化石墨烯的组合，氧化石墨烯和石墨烯衍生物的组合，石墨烯、氧化石墨烯和石墨烯衍生物的组合等。
优选地，所述石墨烯包括石墨通过剥离法制备得到的石墨烯。
优选地，所述石墨烯包括氧化石墨烯通过还原制备得到的石墨烯。
优选地，所述石墨烯包括石墨通过氧化还原制备得到的石墨烯。
优选地，所述石墨烯包括含碳气体通过CVD法制备得到的石墨烯。
优选地，所述石墨烯包括以生物质为原料通过高温裂解法制备得到的石墨烯。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述方法具体的为：将步骤(1)所述植物蛋白质、聚乙烯醇和石墨烯材料分别制成溶液，再与活性剂混合均匀，形成植物蛋白纳米纤维原液。
作为本发明优选的技术方案，所述植物蛋白质溶液的制备方法为：将植物蛋白质超声分散于溶剂，制成植物蛋白质溶液。
优选地，所述溶剂为去离子水。
优选地，所述植物蛋白质与聚乙烯醇的质量比为(5～40):(95～60)，例如5:(95～60)、7:(95～60)、10:(95～60)、15:(95～60)、20:(95～60)、25:(95～60)、30:(95～60)、35:(95～60)或40:(95～60)等，又如(5～40):95、(5～40):90、(5～40):85、(5～40):80、(5～40):75、(5～40):70、(5～40):65或(5～40):60等，还可为5:95、10:90、15:85、20:80、25:75、30:70、35:65或40:60等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述植物蛋白质与聚乙烯醇的质量比应控制在一定范围内，若植物蛋白质的用量过多，会使制得的纺丝液不稳定，发生团聚现象，并影响最终的纺丝结果，更严重的，会出现无法纺丝的情形。
优选地，所述超声分散的时间≥30min，例如30min、33min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等以及更长时间，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述聚乙烯醇溶液的制备方法包括：将聚乙烯醇溶于溶剂，油浴加热并磁力搅拌，制成聚乙烯醇溶液。
优选地，所述溶剂为去离子水。
优选地，所述聚乙烯醇溶液的浓度为10wt％～35wt％，例如10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％或35wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述油浴磁力搅拌的温度为50℃～65℃，例如50℃、53℃、55℃、57℃、60℃、63℃或65℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为60℃。
作为本发明优选的技术方案，所述石墨烯材料溶液的制备方法包括：将石墨烯材料添加到含有分散剂的水性溶液中，制成石墨烯材料溶液；
优选地，所述石墨烯材料溶液的浓度为5wt％～25wt％，例如5wt％、7wt％、10wt％、13wt％、15wt％、17wt％、20wt％、23wt％或25wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为10wt％。
优选地，所述水性溶剂为去离子水。
优选地，分散剂包括十二烷基苯磺酸盐和聚乙烯吡咯烷酮的混合物，二者质量比为(3～5):1，例如3:1、3.3:1、3.5:1、3.7:1、4:1、4.3:1、4.5:1、4.7:1或5:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述十二烷基苯磺酸盐和聚乙烯吡咯烷酮的用量配比对石墨烯的分散性起到关键作用，若十二烷基苯磺酸盐用量过多或过少，均无法使石墨烯能够稳定分散在水性溶剂中，石墨烯材料之间会发生团聚，进而影响制得的植物蛋白纳米纤维的性能。
优选地，所述分散剂的加入量为石墨烯水性浆料的质量的5wt％～7wt％，例如5wt％、5.3wt％、5.5wt％、5.7wt％、6wt％、6.3wt％、6.5wt％、6.7wt％或7wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为6wt％。
优选地，步骤(1)所述石墨烯材料的干基质量占植物蛋白纳米纤维原液的0.1wt％～1.5wt％，例如0.1wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％或1.5wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本发明中，所述石墨烯水性浆料比采用固体石墨烯或石墨烯的其他液体浆料更为稳定，放置一个月内使用对纺丝工艺没有明显影响，水性浆料状态下的石墨烯能更好的分散在植物蛋白纳米纤维原液中，例如大豆蛋白纳米纤维原液。
同时，本发明所述石墨烯水性浆料的浓度需控制在一定范围内，在此范围内石墨烯能够很好的稳定分散在水性溶剂中，用于制备复合纤维。若其浓度过高，会发生团聚沉淀，影响纺丝结果，无法得到满足性能的植物蛋白纳米纤维；若其浓度过低，则使用率降低，增加原料用量进而提高生产成本。
优选地，步骤(1)所述活性剂为聚乙二醇。
作为本发明优选的技术方案，所述步骤(1)具体的包括以下步骤：
(a)将石墨烯材料添加到含有分散剂的水性溶液中，制成石墨烯材料溶液；
(b)将植物蛋白质超声分散于溶剂中，制成植物蛋白质溶液；
(c)将聚乙烯醇溶于溶剂，油浴磁力搅拌加热，制成聚乙烯醇溶液，再加入活性剂制成溶液C；
(d)将步骤(a)所述石墨烯材料溶液、步骤(b)所述植物蛋白质溶液和步骤(c)所述溶液C混合均匀，形成蛋白纳米纤维原液。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述纺丝为静电纺丝，静电纺丝在静电纺丝机中进行；
优选地，所述静电纺丝的工艺参数为：电压为20kV～30kV，流速为2mL/h～3mL/h，接收距离为10cm～18cm，接收毂的转速为600r/min～800r/min。
其中，电压可为20kV、22kV、24kV、26kV、28kV或30kV等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述流速可为2mL/h、2.2mL/h、2.4mL/h、2.6mL/h、2.8mL/h或3mL/h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；接收距离可为10cm、12cm、14cm、16cm或18cm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；接收毂的转速可为600r/min、650r/min、700r/min、750r/min或800r/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明所制得的含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维，由于加入了石墨烯，使得所述植物蛋白纳米纤维除具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性外，还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.88；抗菌抑菌率为95％以上，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域，其对于局部伤口的愈合和体内人工组织的构建是极具开发前景的；
(2)本发明采用石墨烯水性溶液制备含有石墨烯的植物蛋白纤维，其性能较采用固体石墨烯或石墨烯的其他液体浆料更为稳定，进而使制得的含有石墨烯的植物蛋白纤维的性能更为优异。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维及其制备方法，所述植物蛋白纳米纤维由植物蛋白纳米纤维原液制成，所述植物蛋白纳米纤维原液中主要包括植物蛋白质、聚乙烯醇和石墨烯片层，其中植物蛋白质占植物蛋白纳米纤维原液总质量的0.25wt％～10wt％，聚乙烯醇占植物蛋白纳米纤维原液总质量的10wt～35wt％，石墨烯片层占植物蛋白纳米纤维原液总质量的0.1wt％～1.5wt％。
其制备方法为：
(1)将植物蛋白质、聚乙烯醇、石墨烯材料以及活性剂通过溶液混合均匀，形成植物蛋白纳米纤维原液；
(2)步骤(1)所述植物蛋白纳米纤维原液经过滤和脱泡后经纺丝方得含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为：
(1)将石墨烯利用分散剂分散于去离子水中，制成浓度为10wt％的石墨烯水性溶液，其中分散剂的加入量为石墨烯水性溶液的质量的6wt％，分散剂为十二烷基苯磺酸盐和聚乙烯吡咯烷酮的混合物，二者质量比为4:1；
(2)将大豆蛋白质超声分散于去离子水中，超声分散50min，制成大豆蛋白质溶液；
(3)将聚乙烯醇溶于去离子水中，在60℃下油浴加热并磁力搅拌，制成浓度为30wt％的聚乙烯醇溶液，其中大豆蛋白质与聚乙烯醇的质量比为25:75，再加入聚乙二醇制成溶液C；
(4)将步骤(1)所述石墨烯水性溶液、步骤(2)所述大豆蛋白质溶液和步骤(3)所述溶液C混合均匀，形成大豆蛋白纳米纤维原液；
(5)步骤(4)所述大豆蛋白纳米纤维原液经过滤和脱泡后采用静电纺丝方法制得含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维，其中静电纺丝的工艺参数为：电压为25kV，流速为2.5mL/h，接收距离为14cm，接收毂的转速为700r/min。
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.89；抗菌抑菌率为97.5％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例2：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(1)所述石墨烯水性溶液的浓度为5％。
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.84；抗菌抑菌率为95.2％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例3：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(1)所述石墨烯水性溶液的浓度为25％。
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.85；抗菌抑菌率为95.6％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例4：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(2)所述超声分散时间为40min。
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.88；抗菌抑菌率为97.2％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例5：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(3)所述油浴加热的温度为50℃。
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.88；抗菌抑菌率为96.1％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例6：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(3)所述油浴加热的温度为65℃。
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.88；抗菌抑菌率为96.3％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例7：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(3)所述大豆蛋白质与聚乙烯醇的质量比为5:95。
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.87；抗菌抑菌率为95.3％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例8：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(3)所述大豆蛋白质与聚乙烯醇的质量比为40:60。
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.85；抗菌抑菌率为95.1％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例9：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(3)所述聚乙烯醇溶液的浓度为12wt％。
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.88；抗菌抑菌率为95.6％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例10：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(3)所述聚乙烯醇溶液的浓度为35wt％。
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.87；抗菌抑菌率为95.9％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例11：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(1)中分散剂的加入量为石墨烯水性浆料的质量的5wt％。
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.88；抗菌抑菌率为96.6％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例12：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(1)中分散剂的加入量为石墨烯水性浆料的质量的7wt％。
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.88；抗菌抑菌率为97.1％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例13：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(1)中分散剂中十二烷基苯磺酸盐和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为3:1；
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.88；抗菌抑菌率为96.5％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例14：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(1)中分散剂中十二烷基苯磺酸盐和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为5:1；
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.87；抗菌抑菌率为96.3％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例15：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(5)中静电纺丝的工艺参数为：电压为20kV，流速为2mL/h，接收距离为10cm，接收毂的转速为600r/min。
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.88；抗菌抑菌率为96.4％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例16：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(5)中静电纺丝的工艺参数为：电压为30kV，流速为3mL/h，接收距离为18cm，接收毂的转速为800r/min。
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.88；抗菌抑菌率为96.7％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例17：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(1)所用石墨烯材料为氧化石墨烯。
本实施例制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性，同时还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.89；抗菌抑菌率为97.1％，适用于绷带创可贴和人工组织等等卫生领域。
实施例18：
本实施例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(1)所用石墨烯材料为石墨烯衍生物；
实施例19：
本实施例提供一种含有石墨烯的花生蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1。
所制得的含有石墨烯的花生蛋白纳米纤维的性质与含有生物质石墨烯的大豆蛋白纳米纤维相似，远红外法向发射率能可达0.88；抗菌抑菌率为96.9％
实施例20：
本实施例提供一种含有石墨烯的丝素蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1。
所制得的含有石墨烯的丝素蛋白纳米纤维的性质与含有生物质石墨烯的大豆蛋白纳米纤维相似，远红外法向发射率能可达0.88；抗菌抑菌率为97.1％
对比例1：
本对比例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：以含石墨烯的固体物料代替石墨烯水性浆料，即所述石墨烯不用分散剂分散于水中。
本对比例所得到的纺丝液会发生严重的团聚现象，进而使纺丝制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维性能下降，其远红外法向发射率能仅为0.76；抗菌抑菌率为89％，明显较实施例1中所制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维性能下降。
对比例2：
本对比例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(3)中大豆蛋白质与聚乙烯醇的质量比为45:55，即大豆蛋白质过量。
本对比例得到的纺丝液不稳定，发生严重团聚现象，基本无法进行静电纺丝。
对比例3：
本对比例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(1)中石墨烯水性浆料的浓度为40wt％，即石墨烯水性浆料浓度过高。
本对比例所得到的纺丝液会发生严重的团聚现象，进而使纺丝制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维性能下降，其远红外法向发射率能仅为0.80；抗菌抑菌率为91％，明显较实施例1中所制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维性能下降。
对比例4：
本对比例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(1)中分散剂中十二烷基苯磺酸盐和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:1，即十二烷基苯磺酸盐的用量过少。
本对比例所得到的纺丝液会发生团聚现象，进而使纺丝制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维性能下降，其远红外法向发射率能仅为0.79；抗菌抑菌率为90％，明显较实施例1中所制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维性能下降。
对比例5：
本对比例提供一种含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维及其制备方法，其具体制备方法为参照实施例1，区别在于：步骤(1)中分散剂中十二烷基苯磺酸盐和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为8:1，即十二烷基苯磺酸盐的用量过多。
本对比例所得到的纺丝液会发生团聚现象，进而使纺丝制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维性能下降，其远红外法向发射率能仅为0.77；抗菌抑菌率为89％，明显较实施例1中所制得的含有石墨烯的大豆蛋白纳米纤维性能下降。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所制得的含有石墨烯的植物蛋白纤维，由于加入了石墨烯，使得所述植物蛋白纤维除具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性外，还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，其远红外法向发射率能可达0.88；抗菌抑菌率为95％以上，用于局部伤口的愈合和体内人工组织的构建是极具开发前景的。
同时，本发明采用石墨烯水性浆料制备含有石墨烯的植物蛋白纤维，其性能较采用固体石墨烯或石墨烯的其他液体浆料更为稳定，进而使制得的含有石墨烯的植物蛋白纤维的性能更为优异。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维，其特征在于，所述植物蛋白纳米纤维由植物蛋白纳米纤维原液制成，所述植物蛋白纳米纤维原液中主要包括植物蛋白质、聚乙烯醇和石墨烯片层，其中植物蛋白质占植物蛋白纳米纤维原液总质量的0.25wt％～10wt％，聚乙烯醇占植物蛋白纳米纤维原液总质量的10wt～35wt％，石墨烯片层占植物蛋白纳米纤维原液总质量的0.1wt％～1.5wt％。
2.根据权利要求1所述的植物蛋白纳米纤维，其特征在于，所述植物蛋白质包括大豆蛋白质、花生蛋白质、丝素蛋白质、玉米蛋白质或小麦蛋白质中任意一种或至少两种的组合。
3.一种如权利要求1或2所述的植物蛋白纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将植物蛋白质、聚乙烯醇、石墨烯材料以及活性剂通过溶液混合均匀，形成植物蛋白纳米纤维原液；
(2)步骤(1)所述植物蛋白纳米纤维原液经过滤和脱泡后经纺丝得含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯材料为具有石墨烯片层结构的材料，包括石墨烯、氧化石墨烯或石墨烯衍生物中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述石墨烯包括石墨通过剥离法制备得到的石墨烯；
优选地，所述石墨烯包括氧化石墨烯通过还原制备得到的石墨烯；
优选地，所述石墨烯包括石墨通过氧化还原制备得到的石墨烯；
优选地，所述石墨烯包括含碳气体通过CVD法制备得到的石墨烯；
优选地，所述石墨烯包括以生物质为原料通过高温裂解法制备得到的石墨烯。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述方法具体的为：将步骤(1)所述植物蛋白质、聚乙烯醇和石墨烯材料分别制成溶液，再与活性剂混合均匀，形成植物蛋白纳米纤维原液。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述植物蛋白质溶液的制备方法包括：将植物蛋白质超声分散于溶剂中，制成植物蛋白质溶液；
优选地，所述溶剂为去离子水；
优选地，所述植物蛋白质与聚乙烯醇的质量比为(5～40):(95～60)；
优选地，所述超声分散的时间≥30min。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的制备方法包括：将聚乙烯醇溶于溶剂，油浴加热并磁力搅拌，制成聚乙烯醇溶液；
优选地，所述溶剂为去离子水；
优选地，所述聚乙烯醇溶液的浓度为10wt％～35wt％；
优选地，所述油浴磁力搅拌的温度为50℃～65℃，优选为60℃。
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯材料溶液的制备方法包括：将石墨烯材料添加到含有分散剂的水性溶液中，制成石墨烯材料溶液；
优选地，所述石墨烯材料溶液的浓度为5wt％～25wt％，优选为10wt％；
优选地，所述水性溶剂为去离子水；
优选地，分散剂包括十二烷基苯磺酸盐和聚乙烯吡咯烷酮的混合物，二者质量比为(3～5):1；
优选地，分散剂的加入量为石墨烯水性浆料的质量的5wt％～7wt％，优选为6wt％；
优选地，步骤(1)所述石墨烯材料的干基质量占植物蛋白纳米纤维原液的0.1wt％～1.5wt％；
优选地，步骤(1)所述活性剂为聚乙二醇。
9.根据权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体的包括以下步骤：
(a)将石墨烯材料添加到含有分散剂的水性溶液中，制成石墨烯材料溶液；
(b)将植物蛋白质超声分散于溶剂中，制成植物蛋白质溶液；
(c)将聚乙烯醇溶于溶剂，油浴磁力搅拌加热，制成聚乙烯醇溶液，再加入活性剂制成溶液C；
(d)将步骤(a)所述石墨烯材料溶液、步骤(b)所述植物蛋白质溶液和步骤(c)所述溶液C混合均匀，形成植物蛋白纳米纤维原液。
10.根据权利要求3-9任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述纺丝为静电纺丝，静电纺丝在静电纺丝机中进行；
优选地，所述静电纺丝的工艺参数为：电压为20kV～30kV，流速为2mL/h～3mL/h，接收距离为10cm～18cm，接收毂的转速为600r/min～800r/min。
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