[发明专利]一种受生物启发的高强高韧矿化蛋白纤维制备方法

权利要求书

1.一种受生物启发的高强高韧矿化蛋白纤维制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)室温下，天然蚕丝经过脱胶、溶解、透析以及提浓步骤得到再生丝素蛋白溶液，并且合成纳米磷酸钙寡聚体作为前驱体，加入乙醇和甘油的混合溶液形成凝固浴；

(2)将拉伸后的毛细玻璃管经过打磨，制备带有锥形出口的微流控器件；

(3)通过注射泵进给所述再生丝素蛋白溶液至所述微流控器件中，所述再生丝素蛋白溶液经过所述微流控器件流动剪切后，通入含有纳米磷酸钙寡聚体的乙醇和甘油混合凝固浴中，磷酸钙寡聚体与再生丝素蛋白溶液杂化后脱水形成纤维，同时磷酸钙寡聚体在所述纤维中生长成为无定形磷酸钙，由收集辊Ⅰ收集；

(4)将由收集辊Ⅰ收集到的纤维用喷雾加湿器喷淋，无定形磷酸钙在有水的环境下在纤维内部结晶成为羟基磷灰石，羟基磷灰石晶体与再生丝素蛋白基体之间引入非共价相互作用，干燥后形成初生纤维。

2.根据权利要求1所述的一种受生物启发的高强高韧矿化蛋白纤维制备方法,其特征在于，所述再生丝素蛋白溶液质量分数为20-30wt％。

3.根据权利要求1所述的一种受生物启发的高强高韧矿化蛋白纤维制备方法，其特征在于，所述凝固浴中纳米磷酸钙寡聚体的浓度为15-30mg/mL。

4.根据权利要求1所述的一种受生物启发的高强高韧矿化蛋白纤维制备方法,其特征在于，还包括后拉伸处理步骤，包括：

(5)配置乙醇水溶液形成拉伸浴；

(6)将步骤(4)中所述的初生纤维浸泡在拉伸浴中，随后由直径相同但转速不同的收集辊Ⅱ收集，收集辊Ⅰ和收集辊Ⅱ的角速度分别为ω₁和ω₂，将初生纤维进行ω₂/ω₁倍拉伸形成后拉伸纤维。

5.根据权利要求4所述的一种受生物启发的高强高韧矿化蛋白纤维制备方法，其特征在于，还包括对后拉伸纤维进行连续加捻处理的步骤，包括：

(7)设置加捻机参数，所述的加捻机由n个锥形收集器、加捻盘、收集辊Ⅲ、喷雾加湿器以及两个电机驱动器组成，其中一个电机驱动器用来驱动加捻盘，角速度为ω₃，另外一个电机驱动器用来驱动收集辊Ⅲ，线速度为v，因此加捻密度为ω₃/2πv；

(8)将单根后拉伸纤维缠绕在所述锥形收集器上，并通过加捻盘进行加捻后由收集辊Ⅲ收集，通过所述的喷雾加湿器在加捻过程中加湿纤维，通过调整加捻盘角速度ω₃和收集辊Ⅲ线速度为v，可得到不同加捻密度的加捻后处理纤维。

6.根据权利要求5所述的一种受生物启发的高强高韧矿化蛋白纤维制备方法，其特征在于，所述加捻机中的锥形收集器通过轴承安装在加捻盘上。

7.根据权利要求5所述的一种受生物启发的高强高韧矿化蛋白纤维制备方法，其特征在于，所述的加捻后处理纤维的加捻密度为1.6-1.8转/毫米。

8.根据权利要求5所述的一种受生物启发的高强高韧矿化蛋白纤维制备方法，其特征在于，所述的加捻后处理纤维的加捻股数为4-6。