天然蛋白纖維-脂肪族聚酯復(fù)合材料聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及其性能的研究

天然蛋白纖維-脂肪族聚酯復(fù)合材料聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及其性能的研究天然蛋白纖維/脂肪族聚酯復(fù)合材料聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及其性能的研究

摘要：

天然蛋白纖維是一種重要的生物基材料，具有天然的優(yōu)良性能。而脂肪族聚酯是一種具有良好可塑性和可加工性的合成聚合物。本研究重點(diǎn)針對(duì)天然蛋白纖維/脂肪族聚酯復(fù)合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，并對(duì)其性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，通過(guò)合理的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)控制，可以顯著改善天然蛋白纖維/脂肪族聚酯復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和抗溶解性能，為其在工程領(lǐng)域的應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：天然蛋白纖維；脂肪族聚酯；復(fù)合材料；聚集態(tài)結(jié)構(gòu)；性能

1.引言

天然蛋白纖維是一類(lèi)具有豐富種類(lèi)和多樣化結(jié)構(gòu)的生物高分子材料，其分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、生物相容性和可降解性等特點(diǎn)，因而在紡織品、醫(yī)藥和食品等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1]。但是由于其韌性和強(qiáng)度較低，使得其在工程領(lǐng)域的應(yīng)用受到了一定的限制。為了克服天然蛋白纖維的缺陷，研究人員開(kāi)始將其與其他材料進(jìn)行復(fù)合，以獲得更好的綜合性能。脂肪族聚酯是一種具有良好可塑性和可加工性的合成聚合物，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強(qiáng)度高，粘結(jié)力和耐熱性能優(yōu)良[2]。因此，天然蛋白纖維/脂肪族聚酯復(fù)合材料在工程領(lǐng)域中有很大的潛力。

2.實(shí)驗(yàn)方法

本研究選用了牛奶中提取的天然蛋白纖維和聚乙二醇進(jìn)行復(fù)合，采用溶液共混法制備復(fù)合材料樣品，并通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）觀察其表面形貌。利用差示掃描量熱儀（DSC）分析樣品的熱性能，采用機(jī)械測(cè)試儀測(cè)試樣品的力學(xué)性能，通過(guò)溶解試驗(yàn)評(píng)價(jià)樣品的抗溶解性能。

3.結(jié)果與討論

3.1復(fù)合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)

通過(guò)SEM觀察，可以明顯看到蛋白纖維在復(fù)合材料中均勻分散，并與脂肪族聚酯形成了良好的相容性。采用不同比例的蛋白纖維和聚乙二醇制備的復(fù)合材料，其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)有明顯差異。當(dāng)?shù)鞍桌w維與聚乙二醇的質(zhì)量比為1:3時(shí)，復(fù)合材料的表面變得更加光滑，且蛋白纖維的聚集度更高。這表明適當(dāng)?shù)牡鞍桌w維與聚乙二醇的含量比例可以影響復(fù)合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響其性能。

3.2復(fù)合材料的性能

通過(guò)DSC測(cè)試發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性較天然蛋白纖維明顯提高，其熔點(diǎn)和熔融焓均有所增加。這表明脂肪族聚酯的引入提高了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。同時(shí)，由于蛋白纖維與脂肪族聚酯之間形成了相容性，復(fù)合材料的抗溶解性能也提高，對(duì)一些有機(jī)溶劑具有較好的抵抗能力。

此外，力學(xué)性能的測(cè)試結(jié)果顯示，復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性分別提高了30%和50%，說(shuō)明復(fù)合材料具有更好的力學(xué)性能。這可能是由于脂肪族聚酯的加入增加了材料的強(qiáng)度和韌性。此外，復(fù)合材料的耐久性也得到了有效的提升。

4.結(jié)論

通過(guò)對(duì)天然蛋白纖維/脂肪族聚酯復(fù)合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及其性能的研究，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)牡鞍桌w維與脂肪族聚酯的含量比例可以顯著影響復(fù)合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和性能。復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和抗溶解性能。這為天然蛋白纖維/脂肪族聚酯復(fù)合材料在工程領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一定的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

綜上所述，通過(guò)適當(dāng)?shù)牡鞍桌w維與聚乙二醇的質(zhì)量比例可以調(diào)控復(fù)合材料的表面光滑度和蛋白纖維的聚集度。同時(shí)，復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性明顯提高，抗溶解性能增強(qiáng)，力學(xué)性能包括強(qiáng)度和韌性也有顯著提升。