[发明专利]人造蜘蛛丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种人造蜘蛛丝及其制备方法，属于纳米材料领域。

背景技术

蜘蛛丝的理化性质与蚕丝相比，具有非常明显的优势，在力学强度方面，蜘蛛丝纤维与强度最高的碳纤维及高强合纤Aramid、Kelve，等强度相接近，但它的韧性明显优于上述几种纤维。因此，蜘蛛丝纤维在国防、军事(防弹衣)、建筑等领域具有广阔应用前景。天然蜘蛛丝主要来源于结网，产量非常低，而且蜘蛛具有同类相食的个性，无法像家蚕一样高密度养殖。所以要从天然蜘蛛中取得蛛丝产量很有限。随着现代生物工程发展，用基因工程手段人工合成蜘蛛丝蛋白是一种新突破，但是成本较高。

静电纺丝技术是通过高压静电力作为牵引力克服溶液或熔体表面张力和内部的粘滞力来制备纳米纤维的技术。气泡静电纺技术是受蜘蛛纺丝原理的灵感而启发创造出来的，应用气泡动力学原理，在气泡纺过程中加载高压电场，溶液中的电荷受到电场诱导，瞬间分布在气泡表面，当电场强度达到阈值时，气泡受到的电场力足以克服气泡表面张力，气泡被拉伸破裂，带电射流瞬间从气泡顶端喷射而出。气流气泡纺根据气泡表面张力仅仅依赖于其半径和内外压差，因此借助借助高温高速气流克服气泡的表面张力，当外加热气流作用于气泡时，气泡会破裂形成多级子气泡和多股射流，子气泡与射流飞出时，由于受到气流牵伸力、表面张力和内外压差作用而变的不稳定，子气泡破裂，再次分裂成无数根射流，又受到气流进一步拉伸细化，期间溶剂快速挥发，最终固化后形成纳米纤维或者超细纤维沉积在接收板上。针对以上所述，本发明提供一种人造蜘蛛丝制备方法，通过多种纺丝技术还原这一稀缺材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种人造蜘蛛丝及其制备方法，该制备方法可行性强、成本低廉且操作简单方便，制备的人造蜘蛛丝强度较高，且具有较强的疏水性。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种人造蜘蛛丝的制备方法，所述人造蜘蛛丝的制备方法的步骤如下：

S1：获取蜘蛛丝蛋白液、纺丝材料及纺丝溶剂；

S2：将所述纺丝材料称重放置于容器中并加入所述纺丝溶剂，将所述容器放置于搅拌器中并搅拌直至获得澄清溶液，再加入所述蜘蛛丝蛋白液，搅拌并进行超声波振荡，获得分散均匀的纺丝溶液；

S3：将分散均匀的纺丝溶液放置于纺丝装置中并进行纺丝，获得所述人造蜘蛛丝。

进一步地，所述步骤S1中的蜘蛛丝蛋白液从蜘蛛中提取。

进一步地，所述步骤S3中，所述纺丝工艺包括静电纺丝、离心纺丝或气泡纺丝。

进一步地，所述气泡纺丝包括气流气泡纺丝或气泡静电纺丝。

进一步地，所述步骤S3中，在所述纺丝工艺过程中，环境温度为0至80℃。

进一步地，所述步骤S3中，在所述纺丝工艺过程中，环境湿度为0至90％。

进一步地，所述步骤S3中，在所述纺丝工艺过程中，纺丝电压为0至900kv。

本发明还提供了一种由上所述的人造蜘蛛丝的制备方法所制得的人造蜘蛛丝。

本发明的有益效果在于：本发明的人造蜘蛛丝的制备方法通过获取蜘蛛丝蛋白液并通过纺丝工艺将其制备成蜘蛛丝，工艺简单，操作方便。本发明中的蜘蛛丝蛋白液可以从各种蜘蛛中提取，蜘蛛丝蛋白液原料来源广泛，制备的人造蜘蛛丝强度较高，且具有较强的疏水性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明人造蜘蛛丝的制备方法的流程图。

图2为本发明实施例1水接触角示意图。

图3为本发明实施例2水接触角示意图。

图4为本发明实施例1和实施例2断裂强力对比示意图。

图5为本发明实施例3制得纤维的电镜图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参见图1，本发明的一较佳实施例的人造蜘蛛丝的制备方法的步骤如下：

S1：获取蜘蛛丝蛋白液、纺丝材料及纺丝溶剂；

S2：将所述纺丝材料称重放置于容器中并加入所述纺丝溶剂，将所述容器放置于搅拌器中并搅拌直至获得澄清溶液，再加入所述蜘蛛丝蛋白液，搅拌并进行超声波振荡，获得分散均匀的纺丝溶液；

S3：将分散均匀的纺丝溶液放置于纺丝装置中并进行纺丝，获得所述人造蜘蛛丝。