关键词：角蛋白;;聚酯;;纳米纤维膜;;吸附;;电容器隔膜
摘 要：随着工业的快速发展,近年来生物材料在材料医学、生物学、力学、工程学等诸多领域的应用向人们展现了良好的发展前景。角蛋白是一种天然蛋白质生物材料,具有生物降解性、生物相容性及优良的物理性能,被广泛应于纺织品功能整理、再生角蛋白聚合物、生物医学及功能性薄膜。将角蛋白与聚酯利用静电纺技术制备纳米纤维膜,角蛋白的亲水性和对重金属的吸附性以及纳米纤维膜具有的比表面积大和孔隙率高的特点,使纤维膜在污水处理和电容器领域具有良好的应用前景。本文以羊毛中提取的角蛋白和聚对苯二甲酸乙二醇酯为原料,利用静电纺丝法制备角蛋白/聚酯纤维膜,通过改变纺丝条件,得出角蛋白/聚酯纤维膜的制备工艺。通过测试不同配比的角蛋白/聚酯纤维膜的性能,发现角蛋白/聚酯纤维膜具有亲水性、吸附性以及静电纺膜特有的比表面积大和孔隙率高的优良性能,利用这些性能将制备的纤维膜应用于污水处理-铬离子吸附和电容器隔膜,探讨角蛋白/聚酯纤维膜的吸附机理以及角蛋白/聚酯隔膜的电化学性能。研究结果表明:角蛋白/聚酯纤维膜具有角蛋白和聚酯所含官能团的特征峰;亲水基团中的羟基峰主要与纤维膜中的角蛋白有关,且纤维膜中角蛋白百分比越高纤维膜的亲水性越好,角蛋白与聚酯混纺不仅提高了膜的亲水性,而且在一定程度上也提高了纤维膜的力学性能。利用铬离子与二苯碳酰二肼显色原理,研究了不同吸附条件对纤维膜吸附铬离子的影响。通过分析吸附前后纤维膜红外谱图、XPS探究了角蛋白/聚酯纤维膜的吸附机理,纤维膜对铬离子的吸附性能主要与角蛋白所含的官能团有关。为了提高纤维膜的力学性能和热稳定性,将角蛋白/聚酯纤维膜进行热压处理。将热压后的角蛋白/聚酯纤维膜作为隔膜组装电容器,与传统的隔膜和聚酯膜相比,角蛋白/聚酯纤维膜具有优良的亲水性和较高的孔隙率,更有利于电解液中离子的传输,使得角蛋白/聚酯隔膜电容器的电化学性能高于传统的隔膜电容器。
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