[发明专利]一种基于纸团状含氮的石墨烯和水凝胶的再生蚕丝蛋白纤维及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于纸团状含氮的石墨烯和水凝胶的再生蚕丝蛋白纤维及其制备方法，该再生蚕丝蛋白纤维包括蚕丝蛋白、PVP和包覆蚕丝蛋白水凝胶的纸团状含氮的石墨烯微球，具体制备方法为：将氧化石墨烯溶液与含氮化合物溶液混合在喷雾干燥机上进行喷雾干燥，在惰性气体氛围下高温还原为纸团状含氮的石墨烯微球；将纸团状含氮的石墨烯微球加入到稀释的蚕丝蛋白溶液中混合均匀后，采用超声波振荡器进行微波处理，得到包覆蚕丝蛋白水凝胶的纸团状含氮的石墨烯微球溶液；最后与蚕丝蛋白溶液中，混合均匀，再加入PVP，继续搅拌，得到纺丝液，经静电纺丝制备得到基于纸团状含氮的石墨烯和水凝胶的再生蚕丝蛋白纤维。

技术领域

本发明属于再生蚕丝蛋白纤维纺织材料技术领域，具体涉及一种基于纸团状含氮的石墨烯和水凝胶的再生蚕丝蛋白纤维及其制备方法。

背景技术

石墨稀是由碳的sp2杂化紧密堆积而成的蜂窝状的二维晶体结构，每个碳以sp2杂化和其他碳成键形成六边形，而每个六边形实际上又类似一个苯环。原子碳之间的这种连接极其韧性，在遭到外力时，原子表面可以发生弯曲形变，使得其不必再进行重排就可以适应外力，从而维持了自身结构的稳定性，进而使得石墨稀具有非常稳定的结构，具有优异的比表面积、机械性能、热导率、热学和光学性能，在电子器件、储能领域、复合材料等领域有很好的应用前景。

蚕丝由丝素和丝胶组成，丝素蛋白的二级结构主要由silk I和silk II组成，其中silk I主要由无规线团和α-螺旋组成，silk II由β-折叠组成。因为GAGAGS氨基酸重复序列组成的β-折叠可以结晶，并以反极反平行方式排列，所以丝素蛋白拥有很好的力学性能和耐生物降解性。中国专利CN 103173882B公开的一种制备石墨烯/蚕丝复合纤维的方法，将石墨烯粉末加入到浓硫酸和氢氧化钾的水溶液中，超声处理得到石墨烯溶液，将石墨烯溶液中加入丝素蛋白和甲酸，混合均匀得到纺丝液，最后经静电纺丝制备得到石墨烯/蚕丝复合纤维。中国专利CN 104674362B公开的一种丝素/石墨烯导电纤维的制备方法，将氧化石墨烯溶液与丝素蛋白溶液混合后干燥成膜，再置于溶液中溶解，超声得到纺丝液，经高压静电纺丝和蒸汽处理得到丝素/石墨烯导电纤维。由上述现有技术可知，石墨烯及其衍生物可添加或者附着到纤维或者面料中，赋予纺织品优异的功能性，但目前的石墨烯大都为片状材料，制备的复合纤维时容易发生团聚造成该纤维的性能不均匀，浸渍面料也容易堵塞面料中纤维之间的缝隙影响面料的透气透气性能。

三维结构石墨烯不仅具有二维石墨烯比表面积大和导电性好等内在特征，而且能够减少石墨烯片层的团聚，具有更大的可利用比表面积、更高的机械强度、更快的电子和质子传递以及更多的活性物质锚定位等特性，更有利于负载和分散，在复合领域有很好的应用前景，但是在纺织领域的运用并不多见，与蚕丝蛋白复合的纤维性能方面的研究更是少见。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于纸团状含氮的石墨烯和水凝胶的再生蚕丝蛋白纤维及其制备方法，将含含氧化石墨烯和含氮化合物的混合溶液经喷雾干燥和高温还原制备得到纸团状含氮的石墨烯微球，再在微球的表面沉积蚕丝蛋白水凝胶，将包覆蚕丝蛋白水凝胶的纸团状含氮的石墨烯微球、蚕丝蛋白和PVP混合作为纺丝液，经静电纺丝得到产品。本发明制备的再生蚕丝蛋白纤维具有优异的力学性能、导电性能和生物相容性，亲肤抗菌。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于纸团状含氮的石墨烯和水凝胶的再生蚕丝蛋白纤维，所述基于纸团状含氮的石墨烯和水凝胶的再生蚕丝蛋白纤维包括蚕丝蛋白、PVP和包覆蚕丝蛋白水凝胶的纸团状含氮的石墨烯微球，所述包覆蚕丝蛋白水凝胶的纸团状含氮的石墨烯微球，所述包覆蚕丝蛋白水凝胶的纸团状含氮的石墨烯微球是纸团状含氮的石墨烯微球在稀释的蚕丝蛋白溶液中超声波处理得到。

作为上述技术方案的优选，所述纸团状含氮的石墨烯微球是含氧化石墨烯和含氮化合物的混合溶液经喷雾干燥和高温还原制备得到。