高性能蠶絲復(fù)合材料的研究進(jìn)展

蔡淳+張登勇+戴博坤

（福建師范大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 福建 350108）

摘 要：蠶絲是一種天然纖維，蠶絲纖維的基礎(chǔ)研究在揭示蠶絲優(yōu)良本質(zhì)的同時(shí)，也促進(jìn)了蠶絲纖維的改性研究與應(yīng)用，可以被制成各式各樣的功能材料，在傳統(tǒng)服飾行業(yè)外的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。將蠶絲與其它功能性材料復(fù)合可以做到在不損害蠶絲優(yōu)良性能的前提下克服蠶絲本身性能缺陷，賦予蠶絲產(chǎn)品全新優(yōu)良性能。

關(guān)鍵詞：蠶絲 高性能 納米 復(fù)合材料 進(jìn)展

蠶絲是一種天然的動(dòng)物蛋白質(zhì)纖維，由熟蠶分泌絲液凝固而成。由于其具有優(yōu)雅的光澤、華麗的外觀、柔軟的手感、良好的吸濕性和透氣性，深受人們的喜愛(ài)。隨著現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，人造纖維生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題引起社會(huì)的高度重視；加上人造纖維最重要原料之一-原油的缺乏，市場(chǎng)消費(fèi)者越來(lái)越崇尚自然，追求舒適、保健、美觀、綠色的紡織品。蠶絲從栽桑養(yǎng)蠶到成絲過(guò)程都沒(méi)有污染，于是天然蠶絲產(chǎn)品越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞。現(xiàn)全球每年大于1.2億噸的產(chǎn)絲量，使它成為紡織業(yè)中極其重要的天然原材料。但與人造纖維相比，蠶絲制品易折皺，細(xì)菌滋生引起的性能下降，光致發(fā)黃、老化等內(nèi)在的不足，在消費(fèi)者追求衣料穿著舒適性和功能性兼顧的今天，已成為制約蠶絲制品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的主要原因。

現(xiàn)代科學(xué)對(duì)蠶絲纖維的研究，揭示了蠶絲優(yōu)良本質(zhì)，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始研究蠶絲纖維改性與應(yīng)用。進(jìn)而研發(fā)出了高性能織物，蠶絲-納米材料，蠶絲-復(fù)合材料等具有廣闊應(yīng)用前景的新型材料。

1絲綢高性能織物

蠶絲的光致老化變黃、易滋生細(xì)菌和易變皺等缺點(diǎn)阻礙了蠶絲制品在時(shí)尚服飾上的廣泛使用。隨著當(dāng)代小型化、智能化可穿戴商品的盛行，傳統(tǒng)的絲織產(chǎn)品已經(jīng)滿(mǎn)足不了人們對(duì)時(shí)尚與智能的追求。因此，為了拓寬蠶絲的應(yīng)用，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)蠶絲表面改性、蠶絲表面功能化做了大量的研究。

郭守嬌等[1]采用漆酶處理蠶絲織物后使其與ε-聚賴(lài)氨酸（ε-PLL）發(fā)生接枝反應(yīng)，賦予蠶絲織物抗皺性能。張俊等[2]采用含氟單體丙烯酸六氟丁酯，在引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀作用下對(duì)蠶絲進(jìn)行接枝改性，接枝改性對(duì)蠶絲織物的白度、黃度、斷裂強(qiáng)力和透氣性影響較小，而表面張力下降明顯，拒水性明顯提高。李時(shí)偉等[3]采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）方法將甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯和甲基丙烯酸十二氟庚酯3種含氟丙烯酸酯化合物單體與蠶絲接枝共聚，制備具有拒水性能的蠶絲織物。高曉紅等[4]采用銀氨溶液原位還原法制備穩(wěn)定、抗菌性持久的蠶絲織物。張慶華等[5]蠶絲纖維及其制品經(jīng)改性處理后，其阻燃性、吸濕性和抗皺性得到很大程度的改善。

2.蠶絲-納米材料

蠶絲是一種天然纖維，存在著一些缺點(diǎn)，比如易光致老化、發(fā)黃，易皺，易滋生細(xì)菌。為克服以上不足，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在表面改性、表面功能化方面對(duì)蠶絲做了大量的研究。

徐佳[6]采用蠶絲絲素纖維為模板，利用其對(duì)金屬離子的吸附能力和還原性溫和的特點(diǎn)，在其表面控制合成具有不同形貌的氧化鋅和金納米顆粒，從而找到一種簡(jiǎn)單、綠色制備生物相容性好、無(wú)毒副作用氧化鋅、金納米顆粒的有效途徑。王蜀[7]利用碳納米管改性蠶絲，結(jié)果表明：改性蠶絲的導(dǎo)電性大幅提高、其導(dǎo)電耐久性良好。

3.蠶絲+反應(yīng)復(fù)合材料

在不損害蠶絲優(yōu)良性能的前提下，將蠶絲與其它功能性材料復(fù)合，是一種克服蠶絲本身性能缺陷、賦予蠶絲產(chǎn)品全新優(yōu)良性能的有效方法。石墨烯具有輕而薄、強(qiáng)度大、透明度好、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能絕佳等優(yōu)點(diǎn)，石墨烯/蠶絲復(fù)合物可以讓蠶絲制品也擁有以上的優(yōu)點(diǎn)；采用冷凍干燥方法制備的柞蠶絲素/丁二醇多孔支架材料，具有溶失率低、孔徑可控、孔隙率高及力學(xué)性能好的特點(diǎn)；采用原位聚合法可賦予蠶絲導(dǎo)電性能；采用蠶絲為生物模板，通過(guò)結(jié)構(gòu)遺傳和化學(xué)組分變異的手段，可制備出保持動(dòng)物纖維結(jié)構(gòu)的氧化鋯和氧化鋁陶瓷纖維等。

毛麗等[8]為了降低柞蠶絲素多孔支架材料的水溶性，采用硫氰酸鋰（LiSCN）溶液溶解柞蠶絲素纖維得到再生柞蠶絲素蛋白溶液，加入一定量的1，4-丁二醇溶液后，利用冷凍干燥方法制備出平均孔徑380～1 050μm、孔隙率82%～92%的柞蠶絲素/丁二醇多孔支架材料。馬艷等[9]對(duì)近年來(lái)各種石墨烯/蠶絲復(fù)合物的研究進(jìn)行綜述，總結(jié)不同復(fù)合物及其制備方法的特點(diǎn)，以及通過(guò)不同的方法制備的復(fù)合物在生物傳感器、電容電極及載藥等領(lǐng)域的應(yīng)用，洪劍寒等[10]采用原位聚合法使蠶絲纖維表面生成一層聚苯胺導(dǎo)電層，形成皮芯結(jié)構(gòu)蠶絲/聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維，賦予蠶絲導(dǎo)電性能。孔嵩[11]采用動(dòng)物纖維（蠶絲）為生物模板，通過(guò)結(jié)構(gòu)遺傳和化學(xué)組分變異的手段，制備出保持動(dòng)物纖維結(jié)構(gòu)的氧化鋯和氧化鋁陶瓷纖維。實(shí)驗(yàn)將蠶絲分別浸漬到硝酸鋯和氯化鋁溶液中，取出干燥，再在空氣中高溫?zé)Y(jié)，從而制備出了兩種氧化物陶瓷纖維。

4蠶絲未來(lái)發(fā)展方向展望

蠶絲纖維及其制品經(jīng)改性處理后，其抗氧化性、吸濕性和抗皺性得到很大程度的改善，已引起人們的廣泛關(guān)注。從蠶絲纖維及其制品在穿著、洗滌過(guò)程中存在易泛黃、不耐磨、難打理、染色牢度欠佳等問(wèn)題出發(fā)，綜述了物理改性、化學(xué)改性及其與納米顆粒共混改性在蠶絲及其制品改性中的應(yīng)用，總結(jié)了各類(lèi)方法對(duì)蠶絲及其制品的改性效果。分析認(rèn)為：由于采用單一的改性方法目前仍難以得到性能完美的絲綢制品，未來(lái)蠶絲纖維及其制品的改性發(fā)展方向仍以多種方法相結(jié)合改性為主。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭守嬌，楊慕瑩，邢鐵玲，陳國(guó)強(qiáng)，儲(chǔ)呈平，陳忠立，孫道權(quán).漆酶催化ε-聚賴(lài)氨酸接枝蠶絲織物的抗皺整理工藝優(yōu)化試驗(yàn)[J].蠶業(yè)科學(xué)，2012，38（06）：1044-1050.

[2]張俊，杭偉明，陳國(guó)強(qiáng).蠶絲的丙烯酸六氟丁酯接枝改性及拒水性能[J].印染，2012，（24）：5-9.

[3]李時(shí)偉，邢鐵玲，李戰(zhàn)雄，陳國(guó)強(qiáng).用ATRP方法在蠶絲織物表面接枝含氟丙烯酸酯的拒水整理工藝條件優(yōu)化試驗(yàn)[J].蠶業(yè)科學(xué)，2013，39（02）：400-405.

[4]高曉紅，賈雪平，陳從陽(yáng)，張凌宇，閆濤.蠶絲織物的原位納米銀抗菌整理[J].紡織學(xué)報(bào)，2013，（08）：100-104.

[5]張慶華，王琛，王梅.蠶絲纖維及其制品改性的最新研究進(jìn)展[J].絲綢，2012，49（05）：16-20.

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[7]王蜀，劉祖蘭，蔣瑜春，張?jiān)?碳納米管導(dǎo)電蠶絲的制備及其性能[J].紡織學(xué)報(bào)，2014，35（10）：12-18.

[8]毛麗，葛亞?wèn)|，武玲玲，梁曉娟，李晨君，盧神州.柞蠶絲素/丁二醇多孔材料的制備及性能測(cè)試蠶業(yè)科學(xué)，2011，37（06）：1079-1085.

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[10]洪劍寒，李文亮，韓瀟，張培夫.導(dǎo)電蠶絲的制備與性能研究[J].成都紡織高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2016，33（03）：36-39.

[11]孔嵩.基于動(dòng)物纖維（蠶絲）模板的隔熱陶瓷纖維的研究[D]. 高劍凌.南京.南京理工大學(xué)，2013.

作者簡(jiǎn)介：

蔡淳，男，福建師范大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，從事植物資源高值化應(yīng)用研究。