天然高分子材料的生物活性研究

天然高分子材料的生物活性研究

兔子是珍貴的動(dòng)物纖維，具有柔軟、光滑、柔軟的特點(diǎn)。在羊毛產(chǎn)品中添加一定數(shù)量的兔子毛會(huì)顯著提高產(chǎn)品的價(jià)格。高比例的兔子毛產(chǎn)品有一種奢華而高貴的感覺(jué)。然而，羊毛產(chǎn)品在穿著和清洗過(guò)程中容易脫落，從而影響織物的服用性能。留在衣服和周圍的東西。為了解決兔子毛的脫毛問(wèn)題，科學(xué)家進(jìn)行了大量研究。打破兔子毛的主要原因如下：（1）由于兔子毛纖維的系數(shù)較低；（2）兔子毛纖維的長(zhǎng)度短，卷少。（3）單毛兔子的纖維強(qiáng)度很低。在所有脫毛中，約60%是由單毛兔子纖維的斷裂引起的。在本實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)噲D用天然譴責(zé)和處理兔子的纖維，提高兔子的纖維強(qiáng)度，結(jié)果令人滿意。1實(shí)驗(yàn)1.1實(shí)驗(yàn)材料1.1.1單件兔毛(山東產(chǎn)).1.1.2特效藥殼聚糖(市售);聚氨基酸(自制).1.2纖維強(qiáng)伸度法PHS-2C型精密酸度計(jì);電熱恒溫水浴鍋;DHG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱;XQ-1型纖維強(qiáng)伸度儀;JN-A型精密扭力天平;纖維細(xì)度投影儀.1.3兔子毛處理配制不同濃度的聚合物溶液,浴比為1∶20,用醋酸調(diào)節(jié)pH=3.0,在60℃下處理30min,取出水洗至中性,脫水,烘干.1.4測(cè)試1.4.1單毛兔子纖維強(qiáng)度在恒溫、恒濕條件下,平衡24h,用XQ-1型纖維強(qiáng)伸度儀測(cè)定兔毛的單纖維強(qiáng)力,測(cè)定條件為拉伸速率為10mm/min,夾距為20mm.1.4.2系數(shù)k在恒溫恒濕條件下平衡用型精密扭力天平測(cè)定兔毛的摩擦系數(shù).式中f———預(yù)張力100mg;m———扭力天平上所讀取得數(shù)值.1.4.3纖維直徑的測(cè)量用纖維細(xì)度投影儀測(cè)定兔毛的直徑,將兔毛剪成粉末狀,滴適量的甘油,并用玻璃棒攪拌均勻,然后取少量的試樣放到載玻片上鋪勻,輕輕覆蓋蓋玻片.將待測(cè)的試樣片放在纖維投影儀的載物臺(tái)上,校到纖維成像清晰,然后從載玻片一端用楔尺逐一測(cè)量每根纖維的直徑.2結(jié)果與討論2.1殼聚糖處理兔毛拉伸斷裂強(qiáng)力用分子量約為25萬(wàn)左右的殼聚糖,選擇3種濃度殼聚糖對(duì)兔毛進(jìn)行處理,探討殼聚糖處理對(duì)兔毛拉伸斷裂強(qiáng)力及摩擦性能的影響,結(jié)果如表1所示.從表1中可以清楚地看到,用殼聚糖處理可以提高兔毛的拉伸斷裂強(qiáng)力及靜、動(dòng)摩擦系數(shù),拉伸斷裂強(qiáng)力最大可以提高30%以上,靜摩擦系數(shù)(順+逆)可以提高約16%,動(dòng)摩擦系數(shù)(順+逆)最多可以提高約17%.但是,兔毛拉伸斷裂強(qiáng)力的提高與殼聚糖的濃度的提高并不是線性關(guān)系.本實(shí)驗(yàn)用0.2%(owb)的殼聚糖處理兔毛,其強(qiáng)力提高最大,當(dāng)濃度再增加時(shí),強(qiáng)力反而下降,具體原因有待進(jìn)一步探討.摩擦系數(shù)隨殼聚糖濃度的增加而逐漸增加,這是因?yàn)闅ぞ厶潜∧さ哪Σ料禂?shù)比兔毛的大,隨著殼聚糖濃度的增加,覆蓋在兔毛表面的殼聚糖薄膜增厚、覆蓋范圍增大造成的.殼聚糖處理后,兔毛的定向摩擦效應(yīng)增加,這是因?yàn)闅ぞ厶欠肿恿勘容^大,分子的移動(dòng)性較差,當(dāng)有殼聚糖分子首先在兔毛鱗片層的尖部沉積后,由于殼聚糖與殼聚糖分子間作用力較殼聚糖與兔毛纖維的作用力大,殼聚糖在纖維鱗片層尖部形成的薄膜較其它部位厚使鱗片尖部更加突出因此,兔毛的定向摩擦效應(yīng)變大.2.2解殼聚糖濃度對(duì)兔毛拉伸性能的影響為了探討低分子量的殼聚糖處理兔毛的效果,用雙氧水對(duì)殼聚糖進(jìn)行輕度降解,降解后殼聚糖的分子量為4萬(wàn)左右,利用降解后的殼聚糖對(duì)兔毛進(jìn)行處理.由于降解后的殼聚糖水溶性變大,本試驗(yàn)選擇了0.2%、0.5%、1.0%、2.0%(owb)4個(gè)濃度對(duì)兔毛進(jìn)行處理,結(jié)果見(jiàn)表2.由表2可知:當(dāng)降解殼聚糖的濃度為1%(owb)時(shí),處理兔毛的效果最佳.將表2與表1數(shù)據(jù)相比,在相同濃度(0.2%、0.5%(owb)),未降解的殼聚糖對(duì)兔毛性能的改變比降解的殼聚糖大,這是因?yàn)槲唇到獾臍ぞ厶欠肿恿看?更容易在兔毛表面成膜.但當(dāng)降解殼聚糖的濃度達(dá)到1%(owb)后,處理后兔毛的拉伸斷裂強(qiáng)力達(dá)到了3.37cN,與未經(jīng)殼聚糖處理的兔毛相比,提高了41%,提高幅度比未降解殼聚糖處理大;當(dāng)濃度為2%(owb)時(shí),兔毛的拉伸斷裂強(qiáng)力反而下降,這一變化規(guī)律與未降解的殼聚糖相似,即兔毛纖維的拉伸斷裂強(qiáng)力并不隨處理液濃度線性增加.用降解的殼聚糖處理兔毛的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)也呈增加趨勢(shì),但增加的幅度比未降解殼聚糖的小,并且,用降解殼聚糖處理的兔毛,其定向摩擦效應(yīng)減小,這與未降解的殼聚糖是相反的,這是因降解的殼聚糖分子量減小,殼聚糖可填充在兔毛鱗片尖部下,其定向摩擦系數(shù)減小.另外,動(dòng)摩擦系數(shù)基本不隨殼聚糖用量的改變而改變,這個(gè)現(xiàn)象值得進(jìn)一步地研究.2.3聚氨基酸濃度對(duì)兔毛拉伸斷裂性能的影響用殼聚糖處理兔毛,處理后兔毛的單纖維強(qiáng)力有所提高,但提高幅度不大,效果不理想.為了進(jìn)一步提高兔毛的拉伸斷裂強(qiáng)力,本試驗(yàn)選擇分子結(jié)構(gòu)與兔毛纖維分子結(jié)構(gòu)相似的聚氨基酸處理兔毛,處理?xiàng)l件與殼聚糖處理完全一樣,選用0.2%、0.5%、1.0%、2.0%(owb)4種濃度,結(jié)果如表3所示.從表中數(shù)據(jù)可以看出當(dāng)聚氨基酸濃度為(owb)時(shí),兔毛的單纖維拉伸斷裂強(qiáng)力最大可以提高77%,強(qiáng)力達(dá)到了4.23cN,用聚氨基酸處理兔毛,可以明顯提高兔毛的拉伸斷裂強(qiáng)力,這是因?yàn)榫郯被岱肿咏Y(jié)構(gòu)與兔毛結(jié)構(gòu)相似,二者之間作用力較大,聚氨基酸易在兔毛表面上沉積,并且試驗(yàn)選用的聚氨基酸容易成膜,可以很容易地在纖維表面形成連續(xù)的薄膜,因此,能明顯地提高兔毛的單纖維強(qiáng)力.對(duì)摩擦系數(shù)來(lái)講,用聚氨基酸高分子化合物處理兔毛,隨著聚氨基酸濃度的增加,靜逆摩擦系數(shù)降低,當(dāng)聚氨基酸濃度達(dá)到2%(owb)時(shí),降低更加明顯;在0.2%～1%(owb)濃度范圍內(nèi),靜順摩擦系數(shù)隨聚氨基酸濃度增加的變化不明顯,但是當(dāng)濃度為2%(owb)時(shí),靜順摩擦系數(shù)也有明顯的降低,這是因?yàn)榫郯被嵩谕妹w維表面形成了均勻的連續(xù)薄膜,覆蓋了兔毛表面的鱗片層,因此,摩擦系數(shù)有較大降低.對(duì)動(dòng)摩擦系數(shù)來(lái)講,處理前后基本沒(méi)有變化.因此,用1%(owb)的聚氨基酸處理兔毛,效果最為理想.2.4殼聚糖處理兔毛的性能為了探討殼聚糖和聚氨基酸處理兔毛效果的耐久性,試驗(yàn)選擇處理效果較好的1#、2#兔毛進(jìn)行耐久性實(shí)驗(yàn),結(jié)果如表4.由表4可知,1#的拉伸斷裂強(qiáng)力為3.37cN(表2),經(jīng)沸水處理3h后,拉伸斷裂強(qiáng)力只有2.42cN,比未經(jīng)處理兔毛的強(qiáng)力還低,這說(shuō)明輕度降解殼聚糖處理的耐久性較差,這是因?yàn)檩p度降解殼聚糖有一定的水溶解性,用沸水長(zhǎng)時(shí)間處理,兔毛上的殼聚糖溶解于水中并且長(zhǎng)時(shí)間沸煮破壞了兔毛的結(jié)構(gòu)因此其強(qiáng)力變得很低.這一點(diǎn)從兔毛纖維直徑變化上也可以得到證明,見(jiàn)表5.從表5知,用1%(owb)輕度降解殼聚糖處理的兔毛,其直徑15.38μm,但沸煮3h后,其直徑是13.78μm,與未經(jīng)處理的兔毛直徑接近;用聚氨基酸處理的兔毛,經(jīng)3h沸煮后,其強(qiáng)力由4.23cN減小到3.12cN,也有較大程度的降低,但依然比未處理的兔毛高18%.從兔毛纖維的直徑方面來(lái)講,用1%(owb)聚氨基酸處理后,兔毛的直徑為15.27μm,經(jīng)3h沸水處理,直徑仍然為14.67μm,這說(shuō)明用聚氨基酸處理兔毛具較好的耐久性.另外,經(jīng)沸水處理后,用聚氨基酸處理兔毛的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)提高,這是因?yàn)榉兴幚砥茐牧瞬糠值木郯被岜∧?使其變粗糙的緣故.羊絨的單纖維強(qiáng)力平均為3.91cN,平均細(xì)度為15.4μm,用1%(owb)聚氨基酸處理兔毛可以使其單纖維拉伸斷裂強(qiáng)力達(dá)到4.23cN,直徑達(dá)到15.27μm,因此,我們有理由相信,經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的研究,提高用聚氨基酸處理兔毛的摩擦系數(shù),增加處理后兔毛的卷曲數(shù),有可能使處理后的兔毛具有羊絨的性能.天然高聚物