增强蛋白质纤维力学性能的方法及改性蛋白质纤维

1.本发明涉及蛋白质纤维力学性能改性技术领域，具体涉及一种增强蛋白质纤维力学性能的方法及改性蛋白质纤维。


背景技术：

2.蛋白质纤维例如自然界中天然形成的蛋白质纤维或者是人造的蛋白质纤维在生物相容性、生物可降解性、可植入性等方面具有应有优势，需要增强蛋白质纤维的力学性能以满足蛋白质纤维在特种材料和医疗设备等领域的使用需求。
3.一般的方法使蛋白质纤维的力学性能增强效果有限，且会出现影响蛋白质纤维中的蛋白质组分以及结构完整性等问题。


技术实现要素：

4.本申请实施例提供一种增强蛋白质纤维力学性能的方法，包括：
5.在第一惰性气体环境下，对蛋白质纤维加热处理，使蛋白质纤维处于第一温度t，第一温度t为80℃～280℃；
6.对处于第一温度t的蛋白质纤维按照预设拉伸比沿自身轴向拉伸处理，以提高蛋白质纤维中蛋白质结构沿轴向的取向度，并得到第一伸长纤维，拉伸比的取值范围为1％～35％；
7.在第二惰性气体环境下，保持第一伸长纤维长度不变且将其从第一温度t冷却至室温，获得结晶度以及取向度均高于蛋白质纤维的改性蛋白质纤维。
8.本申请实施例第一方面提供的增强蛋白质纤维力学性能的方法，在保证蛋白质纤维中的蛋白质组分以及结构完整性下，获得了力学性能较原蛋白质纤维优异的改性蛋白质纤维，改性蛋白质纤维在强度、模量以及韧性中的至少一个方面均优蛋白质纤维。
9.在本申请实施例第一方面的一种可能的实施方式中，还包括：
10.将蛋白质纤维沿第一方向舒展处理，以使各蛋白质纤维长轴沿第一方向延伸布置。
11.在本申请实施例第一方面的一种可能的实施方式中，在第一惰性气体环境下，对蛋白质纤维加热处理，使蛋白质纤维处于第一温度t的步骤，还包括，
12.在第一预设时长t1内，使蛋白质纤维处于第一温度t，第一预设时长t1的取值范围为0分钟<t1≤30分钟；优选的，第一预设时长t1的取值范围为2分钟≤t1≤10分钟。
13.在本申请实施例第一方面的一种可能的实施方式中，在第一惰性气体环境下，对蛋白质纤维加热处理，使蛋白质纤维处于第一温度t的步骤中，
14.第一温度t为160℃～200℃；
15.优选的，第一惰性气体环境中包括氩气、氮气、氦气以及氖气中的至少一者。
16.在本申请实施例第一方面的一种可能的实施方式中，在第一惰性气体环境下，对蛋白质纤维加热处理，使蛋白质纤维处于第一温度t的步骤中，
17.蛋白质纤维选自动物蛋白质纤维、植物蛋白质纤维以及人造蛋白质纤维中的至少一者；
18.优选的，动物蛋白质纤维包括蚕丝纤维及蜘蛛丝纤维。
19.在本申请实施例第一方面的一种可能的实施方式中，对处于第一温度t的蛋白质纤维按照预设拉伸比沿自身轴向拉伸处理的步骤，还包括：
20.在第二预设时长t2内，使处于第一温度t的第一伸长纤维保持长度不变，第二预设时长t2的取值范围为0分钟<t2≤30分钟；优选的，第二预设时长t2的取值范围为2分钟≤t2≤10分钟。
21.在本申请实施例第一方面的一种可能的实施方式中，在第二惰性气体环境下，保持第一伸长纤维长度不变且将其从第一温度t冷却至室温，获得结晶度以及取向度均高于蛋白质纤维的改性蛋白质纤维的步骤中，
22.将第一伸长纤维从第一温度t自然冷却至室温；
23.优选的，第二惰性气体环境中包括氩气、氮气、氦气以及氖气中的至少一者。
24.在本申请实施例第一方面的一种可能的实施方式中，其特征在于，对处于第一温度t的蛋白质纤维按照预设拉伸比沿自身轴向拉伸处理的步骤中，根据蛋白质纤维的自然断裂伸长率设置拉伸比；
25.优选的，拉伸比为自然断裂伸长率的0.1倍至0.9倍；
26.优选的，拉伸比为自然断裂伸长率的0.25倍至0.75倍。
27.在本申请实施例第一方面的一种可能的实施方式中，对处于第一温度t的蛋白质纤维按照预设拉伸比沿自身轴向拉伸处理的步骤中，
28.当蛋白质纤维为蚕丝纤维，拉伸比的取值范围为5％～12.5％；
29.优选的，当蛋白质纤维为蜘蛛丝纤维，拉伸比的取值范围为5％～20％。
30.本申请实施例第二方面提供一种采用本申请实施例第一方面种增强蛋白质纤维力学性能的方法获得的改性蛋白质纤维。本申请实施例第二方面中的改性蛋白质纤维结晶度以及取向度均高于改性前的蛋白质纤维。改性蛋白质纤维的力学性能(例如强度、模量以及韧性中的至少一者)均得到改善。
附图说明
31.通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征，附图并未按照实际的比例绘制。
32.图1为本申请实施例第一方面提供的一种增强蛋白质纤维力学性能的方法的流程图；
33.图2为采用本申请实施例第一方面提供的增强蛋白质纤维力学性能的方法中蛋白质纤维微观结构变化示意图；
34.图2a为步骤s10对应的蛋白质纤维微观结构变化示意图；
35.图2b为步骤s20对应的蛋白质纤维微观结构变化示意图；
36.图2c为步骤s30对应的蛋白质纤维微观结构变化示意图；
37.图3为本申请实施例第一方面提供的另一种增强蛋白质纤维力学性能的方法的流
程图；
38.图4a为完成步骤s01后蛋白质纤维长轴沿第一方向延伸布置的第一种状态示意图；
39.图4b为完成步骤s01后蛋白质纤维长轴沿第一方向延伸布置的第二种状态示意图；
40.图5为本申请实施例第一方面提供的又一种增强蛋白质纤维力学性能的方法的流程图；
41.图6为本申请实施例第一方面提供的还一种增强蛋白质纤维力学性能的方法的流程图；
42.图7a示出了对比例1
‑
1至实施例1
‑
6中强度与拉伸比的关系图；
43.图7b示出了对比例1
‑
1至实施例1
‑
6中模量与拉伸比的关系图；
44.图7c示出了对比例1
‑
1至实施例1
‑
6中韧性与拉伸比的关系图；
45.图8a示出了对比例2
‑
1至实施例2
‑
5中强度与拉伸比的关系图；
46.图8b示出了对比例2
‑
1至实施例2
‑
5中模量与拉伸比的关系图；
47.图8c示出了对比例2
‑
1至实施例2
‑
5中韧性与拉伸比的关系图；
48.图9a示出了实施例3
‑
1至实施例3
‑
5中强度与不同加热温度t的关系图；
49.图9b示出了实施例3
‑
1至实施例3
‑
5中模量与不同加热温度t的关系图；
50.图9c示出了实施例3
‑
1至实施例3
‑
5中韧性与不同加热温度t的关系图；
51.图10a示出了实施例4
‑
1至实施例4
‑
5中强度与不同加热温度t的关系图；
52.图10b示出了实施例4
‑
1至实施例4
‑
5中模量与不同加热温度t的关系图；
53.图10c示出了实施例4
‑
1至实施例4
‑
5中韧性与不同加热温度t的关系图；
54.图11a示出了实施例5
‑
1至实施例5
‑
3中强度与不同的第二预设时长t2及加热时间t0的关系图；
55.图11b示出了实施例5
‑
1至实施例5
‑
3中模量与不同的第二预设时长t2及加热时间t0的关系图；
56.图11c示出了实施例5
‑
1至实施例5
‑
3中韧性与不同的第二预设时长t2及加热时间t0的关系图；
57.图12a示出了实施例6
‑
1至实施例6
‑
3中强度与不同的第二预设时长t2及加热时间t0的关系图；
58.图12b示出了实施例6
‑
1至实施例6
‑
3中模量与不同的第二预设时长t2及加热时间t0的关系图；
59.图12c示出了实施例6
‑
1至实施例6
‑
3中韧性与不同的第二预设时长t2及加热时间t0的关系图。
60.图中：
61.1：无规线圈；2：α
‑
螺旋结构；3：β
‑
折叠结构；4：氢键.
具体实施方式
62.下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细
描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
63.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
64.发明人在研究过程中发现，蛋白质纤维中的蛋白质结构的取向以及结晶度对蛋白质纤维的力学性能有较大的影响。但是一般的方法对蛋白质纤维的力学性能增强效果不明显，且在改善蛋白质纤维力学性能的过程中容易破坏蛋白质纤维的结构完整性，带来蛋白质纤维劣变的风险。
65.鉴于此，提出本申请。
66.如图1所示，本申请实施例第一方面提供一种增强蛋白质纤维力学性能的方法，包括：
67.s10，在第一惰性气体环境下，对蛋白质纤维加热处理，使蛋白质纤维处于第一温度t，第一温度t为80℃～280℃。
68.s20，对处于第一温度t的蛋白质纤维按照预设拉伸比沿自身轴向拉伸处理，以提高蛋白质纤维中蛋白质结构沿轴向的取向度，并得到第一伸长纤维，拉伸比的取值范围为1％～35％。
69.s30，在第二惰性气体环境下，保持第一伸长纤维长度不变且将其从第一温度t冷却至室温，获得结晶度以及取向度均高于蛋白质纤维的改性蛋白质纤维。
70.请参见图2，图2为采用本申请实施例第一方面提供的增强蛋白质纤维力学性能的方法中蛋白质纤维微观结构变化示意图。
71.本申请实施例第一方面提供的增强蛋白质纤维力学性能的方法，在保证蛋白质纤维中的蛋白质组分以及结构完整性下，获得了力学性能较原蛋白质纤维优异的改性蛋白质纤维，改性蛋白质纤维在强度、模量以及韧性中的至少一个方面均优于未进行力学性能增强前的蛋白质纤维。
72.如图2a所示，步骤s10中在第一惰性气体环境下，对蛋白质纤维加热处理，使蛋白质纤维处于第一温度t，第一温度t为80℃～280℃。由于在第一惰性气体环境对蛋白质纤维在加热处理，惰性气体环境可以防止蛋白质纤维氧化，从而对蛋白质纤维中的蛋白质组分以及蛋白质结构起到保护作用。在第一惰性气体环境对蛋白质纤维进行加热处理，使得蛋白质纤维中蛋白质分子链的受热活动性增强，且加热处理可以使得蛋白质分子链之间的氢键相互作用减弱，此时蛋白质纤维中蛋白分子链的活动性更强，为后续的拉伸处理进行铺垫。若不对蛋白质纤维进行加热处理，则蛋白质纤维中的蛋白质分子链之间仍保留原有的取向以及排列方式，在后续拉伸步骤中蛋白质分子链难以顺应宏观拉伸方向的纤维变化，
反而会使得蛋白质纤维产生结构缺陷，影响蛋白质纤维的力学性能。
73.如图2b所示，步骤s20中对处于第一温度t的蛋白质纤维按照预设拉伸比沿自身轴向拉伸处理。在拉伸处理过程中，各级蛋白质结构会顺应宏观的拉伸方向进行运动且沿拉伸方向排序，使得各级蛋白质结构沿拉伸方向(即自身轴向)的取向度提高。各级蛋白质结构从宏观到微观可分为：微米纤维，纳米纤维，和二级结构。蛋白质二级结构主要包括无规线圈结构1，α
‑
螺旋结构2以及β
‑
折叠结构3等，其中，无规线圈结构1以及α
‑
螺旋结构2为无定形结构，而β
‑
折叠结构3为结晶结构。在拉伸过程中，蛋白分子链中β
‑
折叠结构3仍保持结晶结构，而无定形结构中的无规线圈结构1以及α
‑
螺旋结构2中的蛋白分子链在微观上会沿拉伸方向(蛋白质纤维的自身轴向)舒展以及延伸。无规线圈结构1中蛋白质分子链沿拉伸方向舒展延伸，使蛋白质分子链由原来的杂乱无章线团式缠绕分布变为类直线式的规整分布。同样的，α
‑
螺旋结构2中蛋白质分子链沿拉伸方向舒展延伸，使蛋白质分子链由原来的沿轴向取向度较低的螺旋式分布变为沿轴向取向度较高的规整分布。
74.如图2c所示，步骤s30中在第二惰性气体环境下，保持第一伸长纤维长度不变且将其从第一温度t冷却至室温的操作中，惰性气体环境使得第一伸长纤维中的蛋白质组分以及结构保持完整性，不被氧化。且在冷却过程中沿拉伸方向排序(即沿自身轴向的取向度高)的蛋白质分子链间的氢键4会逐渐形成。由于沿自身轴向排列规整的蛋白质分子链间氢键4的形成，使得部分排列规整的蛋白质分子链形成了新的结晶结构，从而在提高改性蛋白质纤维的蛋白质结构的取向度的同时提升了改性蛋白质纤维的结晶度。
75.在一些可选的实施例中，本申请实施例第一方面提供的增强蛋白质纤维力学性能的方法，还包括以下步骤：
76.将蛋白质纤维沿第一方向舒展处理，以使各蛋白质纤维长轴沿第一方向延伸布置。
77.如图3所示，在一些示例中，本申请实施例第一方面提供的增强蛋白质纤维力学性能的方法，还包括以下步骤：
78.s01：将蛋白质纤维沿第一方向舒展处理，以使各蛋白质纤维长轴沿第一方向延伸布置。
79.在这些实施例中，s01步骤位于s10步骤之前，将蛋白质纤维沿第一方面舒展处理，提高蛋白质纤维在后续拉伸处理的步骤的效率。
80.在另一些实施例中，将蛋白质纤维沿第一方向舒展处理，以使各蛋白质纤维长轴沿第一方向延伸布置的步骤与步骤s10同步进行。例如，可以是在一个加热腔室中，对蛋白质纤维加热同时采用机械手对蛋白质纤维沿第一方向舒展处理。
81.需要说明的是，蛋白质纤维沿第一方向舒展处理，使得蛋白质纤维长轴方向上仍保持原长状态不进行伸长。
82.请参见图4a，图4a为完成步骤s01后蛋白质纤维长轴沿第一方向延伸布置的第一种状态示意图。在一些示例中，第一方向包括第一正方向以及第一负方向。在一些例子中，蛋白质纤维沿第一正方向以及第一负方向交替舒展处理并缠绕在两根垂直于第一方向且相对间隔设置的棒状部件。
83.请参见图4b，图4b为完成步骤s01后蛋白质纤维长轴沿第一方向延伸布置的第二种状态示意图。在一些示例中，第一方向指一单向方向。蛋白质纤维沿第一正方向舒展处
理。
84.如图5所示，在一些可选的实施例中，步骤s10，还包括：
85.s11，在第一预设时长t1内，使蛋白质纤维处于第一温度t，第一预设时长t1的取值范围为0分钟<t1≤30分钟。
86.在这些实施例中，使得在第一预设时长t1内，使蛋白质纤维处于第一温度t，使得蛋白质纤维在第一温度t中保持稳定，且可使得蛋白质纤维中蛋白质分子链间的氢键4被充分的破坏，利于对蛋白质纤维后续拉伸处理。
87.在一些可选的实施例中，第一温度t为160℃～200℃。
88.在一些可选的实施例中，第一惰性气体环境中包括氩气、氮气、氦气以及氖气中的至少一者。
89.在一些可选的实施例中，步骤s10中蛋白质纤维选自动物蛋白质纤维、植物蛋白质纤维以及人造蛋白质纤维中的至少一者。
90.在一些实施例中，动物蛋白质纤维包括蚕丝纤维及蜘蛛丝纤维。
91.可以理解的是，本申请中的蛋白质纤维包括天然蛋白质纤维以及人造蛋白质纤维。其中天然蛋白质纤维包括动物蛋白质纤维、植物蛋白质纤维。动物蛋白质纤维指由动物的毛或昆虫的腺分泌物中得到的纤维，动物蛋白质纤维包括蚕丝纤维和蜘蛛丝纤维，还包括羊毛等。
92.如图6所示，在一些可选的实施例中，步骤s20还包括：
93.步骤s21，在第二预设时长t2内，使处于第一温度t的第一伸长纤维保持长度不变，第二预设时长t2的取值范围为0分钟<t2≤30分钟。
94.在这些实施例中，使得第一伸长纤维沿轴向长度宏观上保持稳定，并使为第一伸长纤维中的蛋白质分子链沿自身轴向排序提供充足的时间，增大第一伸长纤维中蛋白质结构取向度。
95.在一些可选的实施例中，步骤s20中根据蛋白质纤维的自然断裂伸长率设置拉伸比。需要说明的是，蛋白质纤维的自然断裂伸长率指在常温常压条件下，对蛋白质纤维沿轴向进行拉伸，纤维断裂时的伸长与其原长的比值。
96.发明人在深入研究中发现，步骤s20中根据蛋白质纤维的自然断裂伸长率设置拉伸比可以使得获得的改性蛋白质纤维有更优化的力学性能。
97.在一些实施例中，拉伸比为自然断裂伸长率的0.1倍至0.9倍。
98.在一些实施例中，拉伸比为自然断裂伸长率的0.25倍至0.75倍。
99.在一些可选的实施例中，步骤s20中，当蛋白质纤维为蚕丝纤维，拉伸比的取值范围为5％～12.5％；
100.在一些可选的实施例中，步骤s20中，当蛋白质纤维为蜘蛛丝纤维，拉伸比的取值范围为5％～20％。
101.在一些可选的实施例中，步骤s30中将第一伸长纤维从第一温度t自然冷却至室温。在一些示例中，将第一伸长纤维放入保持室温的第二惰性气体环境中，使得第一伸长纤维在第二惰性气体环境不断与常温惰性气体发生热交换，第一伸长纤维从第一温度t自然冷却至室温。
102.在一些示例中，室温的取值范围是18℃～25℃。
103.在一些可选的实施例中，步骤s30中所述第二惰性气体环境中包括氩气、氮气、氦气以及氖气中的至少一者。
104.本申请实施例第二方面提供一种采用本申请第一方面中增强蛋白质纤维力学性能的方法获得的改性蛋白质纤维。
105.改性蛋白质纤维的结晶度与蛋白质纤维的结晶度比为1.3，且改性蛋白质纤维的取向度与蛋白质纤维的取向度比为1.1；
106.在一些可选的实施例中，改性蛋白质纤维的强度与蛋白质纤维的强度的比为1.11～1.49；和/或，改性蛋白质纤维的模量与蛋白质纤维的模量的比为1.51～2.22；和/或，改性蛋白质纤维的韧性与蛋白质纤维的韧性的比为1.03～1.20；
107.在一些可选的实施例中，改性蛋白质纤维自身轴向上的长度相较于蛋白质纤维自身轴向上的长度增加了1％～35％。
108.以下，以具体实施例进一步说明本申请第一方面中增强蛋白质纤维力学性能的方法对增强蛋白质纤维力学性能的效果。
109.增强蛋白质纤维力学性能的方法中的具体步骤：
110.s01：将蛋白质纤维沿第一方向舒展处理，以使各蛋白质纤维长轴沿第一方向延伸布置。
111.s10’，将蛋白质纤维放入达到第一温度t的氩气环境下加热t0时间，使蛋白质纤维处于第一温度t。
112.s20’，对处于第一温度t的蛋白质纤维按照预设拉伸比k沿自身轴向拉伸处理，得到第一伸长纤维，拉伸比k的取值范围为1％～35％；在第二预设时长t2内，使处于第一温度t的第一伸长纤维保持长度不变。
113.s30’，在第二惰性气体环境下，保持第一伸长纤维长度不变且将第一伸长纤维放入达到室温的氩气环境下自然冷却处理，使得第一伸长纤维从第一温度t冷却至室温，获得结晶度以及取向度均高于蛋白质纤维的改性蛋白质纤维。
114.需要说明的是，在该示例中加热t0时间包括了蛋白质纤维从常温升温到第一温度t的t1’
时间，还包括了蛋白质纤维处于第一温度t的第一预设时长t1，即t0＝t1’
+t1。在一些例子中，需控制t1’
远远小于t1。
115.实验结果
116.1、蚕丝纤维在不同拉伸比k下的力学性能变化。
117.表1
[0118][0119][0120]
表1中示出了蛋白质纤维为蚕丝纤维时，且第一温度t(℃)为180℃，第二预设时长t2为6分钟，加热t0时间为6分钟，在不同拉伸比k下得到的改性蛋白质纤维的力学性能。其中，以强度，模量以及韧性三方面参数反应改性蛋白质纤维(其中对比例1
‑
1未进行处理仍为蛋白质纤维)的力学性能。
[0121]
图7a示出了对比例1
‑
1至实施例1
‑
6中强度与拉伸比的关系图。
[0122]
图7b示出了对比例1
‑
1至实施例1
‑
6中模量与拉伸比的关系图。
[0123]
图7c示出了对比例1
‑
1至实施例1
‑
6中韧性与拉伸比的关系图。
[0124]
结合表1以及图7a至图7c可分析得出，在拉伸比为0～7.5％时，改性蛋白质纤维的力学性能(强度、模量以及韧性三方面)均对拉伸比的增强逐渐增强，约在拉伸比为7.5％蛋白质纤维的力学性能达到最佳。在拉伸比为7.5％～15％时，改性蛋白质纤维的力学性能(强度、模量以及韧性三方面)均较拉伸比为7.5％蛋白质纤维的力学性能有所减弱。而蚕丝纤维的自然断裂伸长率一般在15％～20％，可以得出当拉伸比逐渐靠近蛋白质纤维的自然断裂伸长率，改性蛋白质纤维的力学性能逐渐增强，达到较优的水平后又趋向于减弱。因此，可以根据蛋白质纤维的自然断裂伸长率设置拉伸比，以获得力学性能较优的蛋白质纤维。
[0125]
在对蚕丝纤维的实验中：在拉伸比为2.5％～15％时，改性蛋白质纤维的强度与蛋白质纤维的强度的比为1.11～1.38。在拉伸比为2.5％～15％时，改性蛋白质纤维的模量与蛋白质纤维的比为1.51～1.96。在拉伸比为2.5％～10％时，改性蛋白质纤维的韧性与蛋白质纤维的比为1.03～1.18。
[0126]
2、蜘蛛丝纤维在不同拉伸比k下的力学性能变化。
[0127]
表2
[0128]
[0129][0130]
表1中示出了蛋白质纤维为蜘蛛丝纤维时，且第一温度t(℃)为180℃，第二预设时长t2为6分钟，加热t0时间为6分钟，在不同拉伸比k下得到的改性蛋白质纤维的力学性能。其中，以强度，模量以及韧性三方面参数反应改性蛋白质纤维(其中对比例2
‑
1未进行处理仍为蛋白质纤维)的力学性能。
[0131]
图8a示出了对比例2
‑
1至实施例2
‑
5中强度与拉伸比(即图中的牵伸比)的关系图。
[0132]
图8b示出了对比例2
‑
1至实施例2
‑
5中模量与拉伸比(即图中的牵伸比)的关系图。
[0133]
图8c示出了对比例2
‑
1至实施例2
‑
5中韧性与拉伸比(即图中的牵伸比)的关系图。
[0134]
结合表2以及图8a至图8c可分析得出，在拉伸比为0～10％时，改性蛋白质纤维的力学性能(强度、模量以及韧性三方面)均对拉伸比的增强逐渐增强，约在拉伸比为10％蛋白质纤维的力学性能达到最佳。在拉伸比为10％～25％时，改性蛋白质纤维的力学性能(强度、模量以及韧性三方面)均较拉伸比为10％蛋白质纤维的力学性能有所减弱。而蜘蛛丝纤维的自然断裂伸长率一般在25％～35％，可以得出当拉伸比逐渐靠近蛋白质纤维的自然断裂伸长率，改性蛋白质纤维的力学性能逐渐增强，达到较优的水平后又趋向于减弱。因此，可以根据蛋白质纤维的自然断裂伸长率设置拉伸比，以获得力学性能较优的蛋白质纤维。
[0135]
在对蜘蛛丝纤维的实验中：在拉伸比为5％～25％时，改性蛋白质纤维的强度与蛋白质纤维的强度的比为1.11～1.49。在拉伸比为5％～25％时，改性蛋白质纤维的模量与蛋白质纤维的比为1.64～2.22，在拉伸比为5％～25％时，改性蛋白质纤维的韧性与蛋白质纤维的比为1.10～1.20。
[0136]
3、蚕丝纤维在不同加热温度t下的力学性能变化。
[0137]
表3
[0138][0139]
表3中示出了蛋白质纤维为蚕丝纤维时，且拉伸比k为5.0％，第二预设时长t2为6分钟，加热t0时间为6分钟，在不同加热温度t下得到的改性蛋白质纤维的力学性能。其中，
以强度，模量以及韧性三方面参数反应改性蛋白质纤维的力学性能。
[0140]
图9a示出了实施例3
‑
1至实施例3
‑
5中强度与不同加热温度t的关系图。
[0141]
图9b示出了实施例3
‑
1至实施例3
‑
5中模量与不同加热温度t的关系图。
[0142]
图9c示出了实施例3
‑
1至实施例3
‑
5中韧性与不同加热温度t的关系图。
[0143]
结合表3以及图9a至图9c可分析得出，加热温度为160℃～180℃时，改性蛋白质纤维的力学性能均得到不同程度的提升。尤其在180℃时，改性蛋白质纤维的力学性能达到最佳。
[0144]
4、蜘蛛丝纤维在不同加热温度t下的力学性能变化。
[0145]
表4
[0146][0147][0148]
表4中示出了蛋白质纤维为蜘蛛丝纤维时，且拉伸比k为5.0％，第二预设时长t2为6分钟，加热t0时间为6分钟，在不同加热温度t下得到的改性蛋白质纤维的力学性能。其中，以强度，模量以及韧性三方面参数反应改性蛋白质纤维的力学性能。
[0149]
图10a示出了实施例4
‑
1至实施例4
‑
5中强度与不同加热温度t的关系图。
[0150]
图10b示出了实施例4
‑
1至实施例4
‑
5中模量与不同加热温度t的关系图。
[0151]
图10c示出了实施例4
‑
1至实施例4
‑
5中韧性与不同加热温度t的关系图。
[0152]
结合表4以及图10a至图10c可分析得出，加热温度为160℃～180℃时，改性蛋白质纤维的力学性能均得到不同程度的提升。尤其在180℃时，改性蛋白质纤维的力学性能达到最佳。
[0153]
5、蚕丝纤维在不同的第二预设时长t2及加热t0时间下的力学性能变化。
[0154]
表5
[0155][0156]
表5中示出了蛋白质纤维为蚕丝纤维时，且拉伸比k为5.0％，加热温度t为180℃，，在不同第二预设时长t2以及加热时间t0下得到的改性蛋白质纤维的力学性能。其中，以强
度，模量以及韧性三方面参数反应改性蛋白质纤维的力学性能。
[0157]
图11a示出了实施例5
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1至实施例5
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3中强度与不同的第二预设时长t2及加热时间t0的关系图。
[0158]
图11b示出了实施例5
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1至实施例5
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3中模量与不同的第二预设时长t2及加热时间t0的关系图。
[0159]
图11c示出了实施例5
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1至实施例5
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3中韧性与不同的第二预设时长t2及加热时间t0的关系图。
[0160]
结合表5以及图11a至图11c可分析得出，第二预设时长t2及加热时间t0均为6分钟时，改性蛋白质纤维的力学性能达到最佳。
[0161]
6、蜘蛛丝纤维在不同的第二预设时长t2及加热t0时间下的力学性能变化。
[0162]
表6
[0163][0164]
表6中示出了蛋白质纤维为蜘蛛丝纤维时，且拉伸比k为5.0％，加热温度t为180℃，在不同的第二预设时长t2及加热时间t0下得到的改性蛋白质纤维的力学性能。其中，以强度，模量以及韧性三方面参数反应改性蛋白质纤维的力学性能。
[0165]
图12a示出了实施例6
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1至实施例6
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3中强度与不同的第二预设时长t2及加热时间t0的关系图。
[0166]
图12b示出了实施例6
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1至实施例6
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3中模量与不同的第二预设时长t2及加热时间t0的关系图。
[0167]
图12c示出了实施例6
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1至实施例6
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3中韧性与不同的第二预设时长t2及加热时间t0的关系图。
[0168]
结合表6以及图12a至图12c可分析得出，在第二预设时长t2及加热时间t0均为6分钟时，改性蛋白质纤维的力学性能达到最佳。
[0169]
依照本发明如上文所述的实施例，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。