CN110205798B - 一种基于仿生矿化过程的超亲水纤维及其制备方法 - Google Patents
一种基于仿生矿化过程的超亲水纤维及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110205798B CN110205798B CN201910612072.4A CN201910612072A CN110205798B CN 110205798 B CN110205798 B CN 110205798B CN 201910612072 A CN201910612072 A CN 201910612072A CN 110205798 B CN110205798 B CN 110205798B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fiber
- super
- silk fibroin
- phosphate
- biomimetic mineralization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 230000003592 biomimetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 claims abstract description 31
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 claims abstract description 22
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 21
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 claims abstract description 6
- 108010022355 Fibroins Proteins 0.000 claims description 38
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 25
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 claims description 23
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 18
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 claims description 16
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 12
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 12
- 229940085991 phosphate ion Drugs 0.000 claims description 9
- 150000007942 carboxylates Chemical group 0.000 claims description 6
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000387 ammonium dihydrogen phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000006012 monoammonium phosphate Substances 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 9
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 2
- 238000011112 process operation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- -1 calcium phosphate compound Chemical class 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 8
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 241000255789 Bombyx mori Species 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004900 Hydrophilic Finishing Agent Substances 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 2
- SDGKUVSVPIIUCF-UHFFFAOYSA-N 2,6-dimethylpiperidine Chemical compound CC1CCCC(C)N1 SDGKUVSVPIIUCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003462 bioceramic Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004068 calcium phosphate ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
- D06M10/04—Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
- D06M10/06—Inorganic compounds or elements
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
- D06M10/04—Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
- D06M10/08—Organic compounds
- D06M10/10—Macromolecular compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
本发明提供一种基于仿生矿化过程的超亲水纤维,底物为聚合物纤维,其特征在于:在聚合物纤维表面均匀设有一层纳米钙磷盐生物陶瓷涂层。并公开了其制备方法。该方法反应条件温和,在室温下即可实现,整个工艺过程均为水溶液体系,对环境友好,工艺操作简便,可在纤维表面获得牢固均匀的纳米材料表面,并且能在保持良好超亲水性的同时不影响纤维的固有机械性能,适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于仿生矿化过程的超亲水纤维及其制备方法。
背景技术
浸润性是固体表面的一个重要特征,近年来,具有特殊浸润性的界面材料引起了人们的广泛关注。当材料表面与水的接触角小于5°时,该表面称为超亲水表面,它在工农业生产、医疗卫生和人们日常生活中有着极其广阔的应用前景。一般来说,纤维及其纺织品的表面浸润性与其平衡吸湿率、吸湿排汗性、保湿性、抗静电性、穿着舒适性和生物相容性等都有着密切的关系。目前,制备超亲水表面主要途径就是通过在材料表面修饰具有微纳结构的亲水涂层而实现的。常用的亲水整理剂一般有聚丙烯酸酯类和聚氨酯两类。其中聚氨酯类亲水整理剂在国外已经工业化,并且具有良好的耐水洗性。然而,这类亲水整理剂提供的亲水性能指标不高,很难达到超亲水性能,并且所用试剂多为有机试剂,对环境危害较大,这大大限制了亲水纤维及其纺织品的应用。
生物体可以通过生物矿化过程随心所欲的制造各种微观和宏观结构的无机矿物材料,并且是在完全环保的情况下。仿生矿化是利用有机分子模板对无机物的成核、生长及组装过程进行有效的调控,从而得到新型无机/有机杂化材料。自然界中的生物矿化现象的化学本质是无机材料与有机材料的界面相互作用。受到自然界的启发,若能利用这种制造方法的原理,人类就可以模仿用来制造所需要的材料,无疑意义是巨大的。纳米钙磷盐陶瓷是一类以钙磷化合物为主体的亲水材料,它是人体中主要的无机成分,具有良好的生物相容性和生物活性。
目前超亲水纤维的实际应用还未工业化,许多问题尚待解决。如何简单可控、环境友好地制备超亲水功能纤维还有待探索,迫切需要能在保持良好超亲水性的同时不影响纤维的固有机械性能,并使制备工艺适合工业化生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于仿生矿化过程的超亲水纤维,具有超亲水表面涂层。
本发明的技术方案为:
一种基于仿生矿化过程的超亲水纤维,底物为聚合物纤维,其特征在于:在聚合物纤维表面均匀设有一层纳米钙磷盐生物陶瓷涂层。
优选的,所述纳米钙磷盐生物陶瓷涂层的表面接触角<5°。
本发明还提供了上述的基于仿生矿化过程的超亲水纤维的制备方法,其步骤包括:
(1)硝酸钙加入水中配制成钙离子原液;磷酸二氢铵加入水中,再加入水溶性丝素蛋白,配制成磷酸根与丝素蛋白的复合水溶液,添加水溶性丝素蛋白时,应在缓慢轻柔搅拌作用下,将丝素蛋白浓缩溶液慢慢滴加到磷酸根离子原液中;
(2)将聚合物纤维进行低温等离子体预处理,在纤维表面引入羧酸根官能团COO-;
(3)将聚合物纤维侵泡在钙离子原液中,聚合物纤维表面的羧酸根官能团(COO-)与钙离子(Ca2+)相互结合,得到表面富含COO-Ca离子复合物的带液纤维;
(4)浸泡一段时间后,将聚合物纤维取出,放入磷酸根与丝素蛋白的复合水溶液中浸轧处理,可进一步与磷酸根离子相互作用,引发钙磷盐纳米生物陶瓷材料在纤维表面均匀成核和生长,待聚合物纤维形成一层纳米钙磷盐生物陶瓷涂层后,将聚合物纤维取出干燥。
优选的,步骤(1)中钙离子原液中钙离子的摩尔浓度为0.1~0.6mol·L-1,磷酸根离子原液中磷酸根离子的摩尔浓度为0.07~0.36mol·L-1。
优选的,步骤(1)中在磷酸根与丝素蛋白的复合水溶液中,水溶性丝素蛋白浓度为0.5~5mg·mL-1,丝素蛋白的平均分子量为6000~8000Da。
优选的,步骤(2)低温等离子体预处理的条件为功率100W下处理5~15min,温度为室温。
优选的,步骤(3)中聚合物纤维在钙离子原液中的侵泡时间为5~60min,浸泡温度为20~50℃。
优选的,步骤(4)中浸泡温度为20~50℃,浸泡时间为5~60min,磷酸根与丝素蛋白的复合水溶液pH值为8~11。
优选的,所述聚合物纤维为丝素蛋白纤维、PET纤维或者PE/PET复合纤维,当聚合物纤维为丝素蛋白纤维时,可以无需进行步骤(2),步骤(1)之后直接进入步骤(3),因为丝素蛋白纤维表面本来就存在羧酸根官能团COO-,无需另行引入,当然,也可以对丝素蛋白纤维进行等离子体处理,以在纤维表面形成更多的羧酸根官能团COO-。事实上,本申请的聚合物纤维可以是天然纤维,也可以是合成纤维,只要是自身表面存在负离子官能团羧酸根官能团COO-的纤维或通过等离子体处理的方式可以在其表面引入负离子官能团COO-的纤维均属于本申请的聚合物纤维的范畴。
本发明的有益效果如下:
(1)通过仿生矿化合成的方式引入生物相容的纳米钙磷盐生物陶瓷材料。利用生物大分子对无机晶体成核和生长的控制作用,可有效改善无机纳米粒子与有机纤维界面相容性难题,获得的纳米钙磷盐生物陶瓷涂层分布均匀,表面接触角<5°,呈现超亲水性。
(2)该方法反应条件温和,在室温下即可实现,整个工艺过程均为水溶液体系,对环境友好,并且操作简单、成本低、可控性强,工艺操作简便,并且能在保持良好超亲水性的同时不影响纤维的固有机械性能,适合工业化生产。
附图说明
图1是本发明实施例和对比例制备得到的纤维表面的扫描电子显微镜图;
图2是本发明实施例1制备得到的超亲水纤维的元素分布图;
图3为本发明实施例制备得到的超亲水纤维表面水静态接触角照片;
图4为本发明对比例纤维表面水静态接触角照片。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案,但是本发明并不局限于此。
实施例1
称取适量Ca(NO3)2·4H2O,配置0.4mol·L-1的钙离子原液,称取适量NH4H2PO4,配置0.235mol·L-1的磷酸根离子原液。蚕茧经脱胶、溶解、透析、冷冻干燥后得到8wt%的丝素蛋白浓缩水溶液,其平均分子量为6000~8000Da。该丝素蛋白浓缩水溶液在缓慢搅拌作用下,加入到0.235mol·L-1的磷酸根离子原液中,使得到的P/SF复合水溶液中丝素蛋白的浓度为5mg·mL-1。滴加氨水调节P/SF复合水溶液的pH值为10。将预处理的丝素蛋白纤维放入0.4mol·L-1的钙离子原液中进行浸泡,浸泡时间为60min,浸泡温度为20℃。浸泡结束后将纤维拿出,用塑料板将多余的液滴去除。然后紧接着放入配置的P/SF复合水溶液中浸泡60min,浸泡温度为20℃。浸泡结束后,从溶液中取出处理过的纤维,去除多余液滴,用去离子水清洗三遍,在烘箱中低温干燥后,得到带有纳米钙磷盐颗粒涂层的超亲水纤维。
此步骤实验结果请参阅图1的实施例1,从扫描电子显微镜照片可以看到,纳米钙磷盐涂层在纤维基底表面均匀分布,涂层中纳米颗粒排列紧密。通过对实施例1制备样品进行元素分布分析,实验结果如图2所示。结果表明聚合物纤维表面的主要含有钙和磷元素,并且钙元素和磷元素分布均匀,布满整个纤维表面。以上实验结果表明,通过实施例1的实验步骤可以成功的在聚合物纤维表面得到均匀的纳米钙磷盐涂层。利用表面接触角仪对实施例1制备纤维样品表面浸润性进行测试,实验结果如图3所示。实验结果表明,水滴一接触实施例1制备的纤维样品表面时,瞬间铺展,接触角接近0°,表现出良好的超亲水性。
实施例2
称取适量Ca(NO3)2·4H2O,配置0.10mol·L-1的钙离子原液,称取适量NH4H2PO4,配置0.07mol·L-1的磷酸根离子原液。蚕茧经脱胶、溶解、透析、冷冻干燥后得到8wt%的丝素蛋白浓缩水溶液,其平均分子量为6000~8000Da。该丝素蛋白浓缩水溶液在缓慢搅拌作用下,加入到0.07mol·L-1的磷酸根离子原液中,使得到的P/SF复合水溶液中丝素蛋白的浓度为0.5mg·mL-1。滴加氨水调节P/SF复合水溶液的pH值为10。将丝素蛋白纤维放入0.10mol·L-1的钙离子原液中进行浸泡,浸泡时间为30min,浸泡温度为37℃。浸泡结束后将纤维拿出,用塑料板将多余的液滴去除。然后紧接着放入配置的P/SF复合水溶液中浸泡30min,浸泡温度为37℃。浸泡结束后,从溶液中取出处理过的纤维,去除多余液滴,用去离子水清洗三遍,在烘箱中干燥后,得到带有纳米钙磷盐颗粒涂层的超亲水纤维。此步骤实验结果请参阅图1的实施例2,从扫描电子显微镜照片可以看到,纳米钙磷盐涂层在纤维基底表面均匀分布,涂层中钙磷盐晶体呈现纳米片状结构,并且排列紧密,完全覆盖聚合物纤维基底。
实施例3
称取适量Ca(NO3)2·4H2O,配置0.60mol·L-1的钙离子原液,称取适量NH4H2PO4,配置0.36mol·L-1的磷酸根离子原液。蚕茧经脱胶、溶解、透析、冷冻干燥后得到8wt%的丝素蛋白浓缩水溶液,其平均分子量为6000~8000Da。该丝素蛋白浓缩水溶液在缓慢搅拌作用下,加入到0.36mol·L-1的磷酸根离子原液中,使得到的P/SF复合水溶液中丝素蛋白的浓度为1mg·mL-1。滴加氨水调节P/SF复合水溶液的pH值为8。将PET纤维在室温下进行低温等离子体预处理,处理功率为100W,处理时间为15min。将预处理的聚合物纤维放入0.60mol·L-1的钙离子原液中进行浸泡,浸泡时间为20min,浸泡温度为50℃。浸泡结束后将纤维拿出,用塑料板将多余的液滴去除。然后紧接着放入配置的P/SF复合水溶液中浸泡20min,浸泡温度为50℃。浸泡结束后,从溶液中取出处理过的纤维,去除多余液滴,用去离子水清洗三遍,在室温下干燥后,得到带有纳米钙磷盐颗粒涂层的超亲水纤维。
此步骤实验结果请参阅图1的实施例3,从扫描电子显微镜照片可以看到,纳米钙磷盐涂层在纤维基底表面均匀分布,涂层中钙磷盐晶体呈现纳米细针状,纳米颗粒排列紧密,完全覆盖纤维基底。
实施例4
称取适量Ca(NO3)2·4H2O,配置0.30mol·L-1的钙离子原液,称取适量NH4H2PO4,配置0.2mol·L-1的磷酸根离子原液。蚕茧经脱胶、溶解、透析、冷冻干燥后得到8wt%的丝素蛋白浓缩水溶液,其平均分子量为6000~8000Da。该丝素蛋白浓缩水溶液在缓慢搅拌作用下,加入到0.20mol·L-1的磷酸根离子原液中,使得到的P/SF复合水溶液中丝素蛋白的浓度为3mg·mL-1。滴加氨水调节P/SF复合水溶液的pH值为11。将PE/PET复合纤维在室温下进行低温等离子体预处理,处理功率为100W,处理时间为5min。将预处理的聚合物纤维放入0.30mol·L-1的钙离子原液中进行浸泡,浸泡时间为5min,浸泡温度为25℃。浸泡结束后将纤维拿出,用塑料板将多余的液滴去除。然后紧接着放入配置的P/SF复合水溶液中浸泡5min,浸泡温度为25℃。浸泡结束后,从溶液中去除处理过的纤维,去除多余液滴,用去离子水冲洗三遍,在室温下干燥后,得到带有纳米钙磷盐颗粒涂层的超亲水纤维。
此步骤实验结果请参阅图1的实施例4,从扫描电子显微镜照片可以看到,纳米钙磷盐涂层在纤维基底表面均匀分布,涂层中钙磷盐晶体呈现纳米球状,纳米颗粒排列紧密,完全覆盖纤维基底,但是由于涂层较厚,出现裂纹。
对比例
将未经任何处理的聚合物纤维作为对比例。此步骤实验结果请参阅图1的对比例,从扫描电子显微镜照片可以看到,未经处理的聚合物纤维表面较光滑。利用表面接触角仪对对比例纤维样品表面浸润性进行测试,实验结果如图4所示。实验结果表明,水滴接触样品表面时,在对比例纤维样品表面未完全铺展,呈现球状,接触角约为120°。实验结果表明,未经处理的聚合物纤维表面呈现疏水性。
当然上述实施例只是为说明本发明的技术构思及特点所作的例举而非穷举,其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于仿生矿化过程的超亲水纤维的制备方法,其步骤包括:
(1)硝酸钙加入水中配制成钙离子原液;磷酸二氢铵加入水中,再加入水溶性丝素蛋白,配制成磷酸根与丝素蛋白的复合水溶液;
(2)将聚合物纤维进行低温等离子体预处理,在纤维表面引入羧酸根官能团COO-;
(3)将聚合物纤维侵泡在钙离子原液中;
(4)浸泡一段时间后,将聚合物纤维取出,放入磷酸根与丝素蛋白的复合水溶液中浸轧处理,待聚合物纤维形成一层纳米钙磷盐生物陶瓷涂层后,将聚合物纤维取出干燥。
2.根据权利要求1所述的基于仿生矿化过程的超亲水纤维的制备方法,其特征在于:步骤(1)中钙离子原液中钙离子的摩尔浓度为0.1 ~ 0.6mol·L-1,磷酸根离子原液中磷酸根离子的摩尔浓度为0.07 ~ 0.36 mol·L-1。
3.根据权利要求2所述的基于仿生矿化过程的超亲水纤维的制备方法,其特征在于:步骤(1)中在磷酸根与丝素蛋白的复合水溶液中,水溶性丝素蛋白浓度为0.5 ~ 5 mg·mL-1,丝素蛋白的平均分子量为6000 ~ 8000 Da。
4.根据权利要求3所述的基于仿生矿化过程的超亲水纤维的制备方法,其特征在于:步骤(2)低温等离子体预处理的条件为功率100 W下处理5 ~ 15 min,温度为室温。
5.根据权利要求4所述的基于仿生矿化过程的超亲水纤维的制备方法,其特征在于:步骤(3)中聚合物纤维在钙离子原液中的侵泡时间为5 ~ 60 min,浸泡温度为20 ~ 50℃。
6.根据权利要求5所述的基于仿生矿化过程的超亲水纤维的制备方法,其特征在于:步骤(4)中浸泡温度为20 ~ 50 ºC ,浸泡时间为5 ~ 60 min,磷酸根与丝素蛋白的复合水溶液pH值为8 ~ 11。
7.根据权利要求1所述的基于仿生矿化过程的超亲水纤维的制备方法,其特征在于:所述聚合物纤维为PET纤维或者PE/PET复合纤维。
8.根据权利要求5所述的基于仿生矿化过程的超亲水纤维的制备方法,其特征在于:所述纳米钙磷盐生物陶瓷涂层的表面接触角< 5º。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910612072.4A CN110205798B (zh) | 2019-07-08 | 2019-07-08 | 一种基于仿生矿化过程的超亲水纤维及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910612072.4A CN110205798B (zh) | 2019-07-08 | 2019-07-08 | 一种基于仿生矿化过程的超亲水纤维及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110205798A CN110205798A (zh) | 2019-09-06 |
CN110205798B true CN110205798B (zh) | 2023-12-12 |
Family
ID=67796710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910612072.4A Active CN110205798B (zh) | 2019-07-08 | 2019-07-08 | 一种基于仿生矿化过程的超亲水纤维及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110205798B (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1562386A (zh) * | 2004-03-19 | 2005-01-12 | 清华大学 | 矿化丝蛋白材料及其制备方法 |
CN101982580A (zh) * | 2010-11-02 | 2011-03-02 | 大连工业大学 | 聚丙烯腈/羟基磷灰石复合吸附纤维及其制备方法 |
CN102000362A (zh) * | 2010-12-02 | 2011-04-06 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 丝素蛋白/纳米羟基磷灰石多孔支架材料及其制备方法 |
WO2011058443A1 (en) * | 2009-11-13 | 2011-05-19 | Barralet Jake E | Method and device to induce collagen biomineralisation |
CN102418263A (zh) * | 2010-05-26 | 2012-04-18 | 新加坡国立大学 | 纳米材料改性或功能化的基于丝蛋白的材料及其制备方法 |
CN102605460A (zh) * | 2011-12-22 | 2012-07-25 | 苏州大学 | 一种丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料及其制备方法 |
CN108221079A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-06-29 | 东华大学 | 纳米羟基磷灰石聚己内酯纳米晶体复合纤维及其制备方法 |
-
2019
- 2019-07-08 CN CN201910612072.4A patent/CN110205798B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1562386A (zh) * | 2004-03-19 | 2005-01-12 | 清华大学 | 矿化丝蛋白材料及其制备方法 |
WO2011058443A1 (en) * | 2009-11-13 | 2011-05-19 | Barralet Jake E | Method and device to induce collagen biomineralisation |
CN102418263A (zh) * | 2010-05-26 | 2012-04-18 | 新加坡国立大学 | 纳米材料改性或功能化的基于丝蛋白的材料及其制备方法 |
CN101982580A (zh) * | 2010-11-02 | 2011-03-02 | 大连工业大学 | 聚丙烯腈/羟基磷灰石复合吸附纤维及其制备方法 |
CN102000362A (zh) * | 2010-12-02 | 2011-04-06 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 丝素蛋白/纳米羟基磷灰石多孔支架材料及其制备方法 |
CN102605460A (zh) * | 2011-12-22 | 2012-07-25 | 苏州大学 | 一种丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料及其制备方法 |
CN108221079A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-06-29 | 东华大学 | 纳米羟基磷灰石聚己内酯纳米晶体复合纤维及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
周启澄等.纺织高聚物表面改性.《纺织染概说》.东华大学出版社,2004,41. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110205798A (zh) | 2019-09-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Luminescent fibers: In situ synthesis of silver nanoclusters on silk via ultraviolet light-induced reduction and their antibacterial activity | |
CN102877288B (zh) | 一种含卤胺的抗菌聚丙烯腈纤维的制备方法 | |
CN104288836B (zh) | 活性涂层修饰的聚对苯二甲酸乙二酯材料及其制备方法 | |
CN101187089A (zh) | 丝素蛋白与聚乙烯醇共混抗菌纳米纤维及其制备方法 | |
CN113265762B (zh) | 一种基于纳米纤维的生物医用无纺布 | |
Xu et al. | Durable antibacterial and UV protective properties of cotton fabric coated with carboxymethyl chitosan and Ag/TiO 2 composite nanoparticles | |
CN105442298B (zh) | 一种超声辅助非织造布纤维表面膨化负载纳米氧化锌的制备方法 | |
CN111733591B (zh) | 一种控制球状氧化锌在改性涤纶织物上生长的方法 | |
CN105177995A (zh) | 一种抗菌纯棉面料的制备方法 | |
CN106587126A (zh) | 一种碳酸钙纳米线及其制备方法 | |
CN113265879A (zh) | 一种多重交联超亲水织物及其制备方法 | |
CN110409186B (zh) | 绿光诱导控制的亲水/疏水智能表面材料及其制备方法和应用 | |
Al Kashouty et al. | An overview: textile surface modification by using sol-gel technology | |
CN110205798B (zh) | 一种基于仿生矿化过程的超亲水纤维及其制备方法 | |
CN104746266A (zh) | 一种全棉提花织物的负离子保健整理工艺 | |
CN113106435B (zh) | 一种钛钼锆系亚稳β钛合金表面改性方法 | |
CN102061618A (zh) | 一种钙离子交联在纤维上接枝介孔硅胶的方法 | |
CN114100693A (zh) | 一种纳米CuO/Cu2O-棉织物复合材料及其制备方法、应用 | |
CN101390524B (zh) | 载银羟基磷灰石及制备方法 | |
Iamphaojeen et al. | Immobilization of zinc oxide nanoparticles on cotton fabrics using poly 4-styrenesulfonic acid polyelectrolyte | |
CN101642586B (zh) | 一种制备含硅羟基磷酸钙涂层的仿生方法 | |
CN110016731A (zh) | 一种量子钛纤维材料 | |
CN113831568B (zh) | 多重交联高强度酶诱导矿化水凝胶及其制备方法和应用 | |
CN107619501A (zh) | 一种石墨烯复合材料及其制备方法 | |
CN112813680A (zh) | 含陈皮、橙、柚活性成分的羊毛、羊绒大生物纤维及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |