[发明专利]一种制备高导热蚕丝的纳米石墨烯添食育蚕法及其制品

说明书

本发明公开一种制备高导热蚕丝的纳米石墨烯添食育蚕法及其制品，属于蚕丝纤维及其改性领域，具体是将纳米石墨烯均匀涂覆在桑叶上，利用蚕自身的吸收转化功能使纳米石墨烯进入蚕的丝腺，并由蚕自身结茧得到含有纳米石墨烯的高导热蚕丝的方法。本发明的方法在不损害蚕丝天然品质的前提下，对蚕丝进行改性，所得蚕丝具有较好的导热性能。

技术领域

本发明涉及蚕丝纤维及其改性领域，特别是涉及一种制备高导热蚕丝的纳米石墨烯添食育蚕法及其制品。

背景技术

蚕丝和丝素蛋白极大地促进着各种新型集成化、小型化生物功能化系统的开发。除了生物材料的共有特性,丝素蛋白的独特优点主要有突出的机械特性、优秀的光学性质,灵活的化学修饰等。作为丝素蛋白基微纳器件与系统的技术基石,各种先进的微纳加工技术已经被用于其微纳加工与结构化。蚕丝的特点使蚕丝不再局限于传统纺织领域的应用，开始越来越多地应用电子器件材料等学科的研究，例如可植入生物电子器件、光学微流控芯片、有机发光器件、微纳光电子系统。目前,蚕丝及其制品改性的方法主要有物理改性、化学改性和共混改性等,但往往存在工序复杂、成本较高、污染环境等问题,因此需要寻找新的改性方法，如添食育蚕法。

蚕丝本身导热性能不佳，影响了这些应用的发展，因此增加蚕丝的导热性就成为了研究的重点。近期研究表明,通过粒子添食育蚕法可直接制备功能蚕丝,简便易行。而碳纳米管和氧化石墨烯被广泛研究用作增强材料。因此将氧化石墨烯、石墨混入家蚕饲料,利用家蚕的生物反应器,使纳米粒子进入家蚕丝腺与丝素蛋白相互作用并结合,最终由家蚕结茧获得改性蚕丝就成为一种改性蚕丝的新的研究方法。

例如公开号为CN1395861A的中国专利公开了一种含有功能性微粒的蚕饲料和用该饲料喂食生产的蚕丝及使用该蚕丝的制品，该专利中，发明者将矿物、色素等功能性微粒加入蚕饲料中喂食家蚕，通过蚕吸收转化作用纺出功能蚕丝。公开号为CN1608489的中国专利公开了一种蚕用饲料和喂饲该饲料而生产的丝以及使用该丝的丝制品。这项专利则是将规定量的沸石、夜光石等功能性微粒溶于水或其他溶剂再加入蚕饲料中喂食家蚕得到蚕丝。这两项专利在添食过程中需要将所用功能性微粒进行筛选和处理，由于微粒粒径较大，很容易影响家蚕的进食生长，导致蚕丝质量和产量下降。其结果又表明，功能性微粒较多存在于丝胶中，而蚕丝在使用时，大多需要脱胶，这样一来其改性效果就微乎其微了。而且二者均未给出所得蚕丝的导热性能特征，仅表示所得蚕丝具有一些所添加微粒的功能，可应用范围窄。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备高导热蚕丝的纳米石墨烯添食育蚕法及其制品，以提高蚕丝导热性能，使该高导热蚕丝在各领域中获得更好的应用。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种制备高导热蚕丝的纳米石墨烯添食育蚕法，在桑叶上涂覆纳米石墨烯分散液并喂养蚕，由蚕吸收纳米石墨烯进入丝腺并最终在纺丝过程中将纳米石墨烯结合进入蚕丝，即获得高导热蚕丝；

所述纳米石墨烯的尺寸范围是片径范围为0.5-5μm，厚度范围为0-0.8nm，单层率为80％；

具体为：蚕在一龄到二龄喂食未添加纳米石墨烯的桑叶，三龄开始喂食添加了质量分数浓度为0.2-1mg/mL纳米石墨烯分散液的桑叶，直至上蔟结茧。

进一步地，在桑叶上涂覆纳米石墨烯分散液，具体过程包括以下步骤：

(1)将纳米石墨烯溶于水中，水中加入了PVP(聚乙烯吡咯烷酮)溶液，制成纳米石墨烯分散液；

(2)将纳米石墨烯分散液均匀的涂抹在桑叶上，并且晾干。

进一步地，所述纳米石墨烯分散液涂覆于桑叶前，先超声32-50min，使纳米粒子分散均匀。

进一步地，同一批蚕从三龄到上蔟结茧期间，所喂桑叶中，石墨烯分散液的浓度不变。