天然多糖-蛋白质（半）互穿网络复合功能纤维的结构设计

本课题以海藻酸、壳聚糖、纤维素和胶原蛋白等天然高分子材料复合，研究天然多糖和蛋白质直接共混、自交联或共交联，以形成（半）互穿网络结构复合材料。通过研究天然多糖和蛋白质共混自交联或共交联的条件，研究（半）互穿网络结构的形成因素，特别是共混合溶剂体系、交联剂及定向交联的条件，以及形成（半）互穿网络复合材料的结构与性能之间的关系等一系列基础问题，制备出具有优良弹性或形状记忆功能的天然多糖和蛋白质复合功能材料。在此基础上，实现具有良好弹性或形状记忆功能的医用纤维。本课题的研究，为功能性天然多糖和蛋白质复合材料及纤维的形成奠定坚实的理论基础，对提升医用材料的档次和功能性，丰富医用材料的品种，具有重要的学术价值和社会经济意义。

本项目以海藻酸钠、壳聚糖、明胶等天然高分子材料为原料，研究天然多糖与蛋白质自交联或共交联，以形成（半）互穿网络结构，制备天然多糖/蛋白质（半）互穿网络复合纤维。研究l了天然多糖与蛋白质共混自交联或共交联的条件，（半）互穿网络的制备工艺，流变性能、及其复合纤维的制备工艺及所制备复合纤维的结构与性能之间的关系，制备出了具有优异性能的天然多糖与蛋白质（半）互穿网络复合纤维。. 本项目通过互穿网络技术成功制备了不同组分、不同交联剂（京尼平、氧化海藻酸钠、氧化淀粉），不同交联剂含量的海藻酸钠/明胶、壳聚糖/明胶（半）互穿网络复合材料。研究结果表明在所选择的组成范围内，海藻酸钠、壳聚糖和明胶在稀溶液中达到了分子水平的相容，二者分子间存在强相互作用及良好的相容性。红外分析结果表明京尼平与含有伯胺基的聚合物反应生成了新的杂环氨化合物和仲酰胺键。水洗前后壳聚糖/明胶互穿网络扫描电镜图片没有发生明显的变化，证明了京尼平与壳聚糖、明胶都发生了交联反应，形成了互穿网络结构。力学性能研究表明壳聚糖/明胶互穿网络拉伸强度随京尼平用量的增加而增大，断裂伸长率随京尼平用量的增加而减小；而海藻酸钠/明胶（半）互穿网络拉伸强度、断裂伸长率随着京尼平用量的增加呈现先增大后减小的趋势。交联度测试结果表明，壳聚糖/明胶互穿网络及海藻酸钠/明胶（半）互穿网络的交联度随着京尼平、氧化海藻酸钠用量的增加而增大；海藻酸钠/明胶（半）互穿网络的交联度随着氧化淀粉氧化度的增加呈现先增加后降低的趋势。吸水保水性能测试结果表明，壳聚糖/明胶互穿网络、海藻酸钠/明胶（半）互穿网络具有良好的吸水保水性能。京尼平交联壳聚糖/明胶互穿网络具有pH敏感性、溶胀可逆性以及随外界环境 pH改变可以做出快速的响应。. 以京尼平交联海藻酸钠/明胶（半）互穿网络为例，研究了天然多糖/蛋白质（半）互穿网络纺丝原液组成、温度对其流变性能的影响；在此基础上详细研究了蛋白质的含量、钙离子浓度、凝固浴pH、甘油浓度对天然多糖/蛋白质（半）互穿网络复合纤维力学性能的影响，找到了制备天然多糖/蛋白质（半）互穿网络复合纤维的最佳工艺条件。以红外光谱、SEM、XRD等测试手段表征了天然多糖/蛋白质（半）互穿网络复合纤维的结构、微观形貌、结晶性能、吸湿性能、力学性能等。