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蛋白质纤维作为一类天然高分子材料,具有其独特优异的性能,但由于纺织加工等的要求,使得蛋白质纤维加工和使用后,存在着大量的下脚料和废弃物,资源浪费严重。实现蛋白质纤维的有效再生利用,达到天然资源的可持续化发展对社会的发展具有重要意义。目前,蛋白质纤维粉体化填充高聚物材料是扩宽蛋白质纤维应用的有效途径之一。其中,聚氨酯作为一种软硬段嵌段共聚物,具有良好的力学性能和化学稳定性,广泛地应用于纺织、生物医用及环境能源等领域,是一种常用的高聚物基体材料。大量文献表明未改性蛋白质纤维粉体填充聚氨酯复合材料存在力学性能不佳的缺点,因此,寻找一种能够调控未改性填料粒子与高聚物基体间作用力的成型方法具有重要的研究意义。结合课题组前期研究的N,N-二甲基甲酰胺/甲苯(DMF/Toluene)二元溶剂体系能够调控聚氨酯分子链在成型过程中的重排,且能改善物理法制备的未改性无机材料与聚氨酯间界面作用力的基础。本文在不对蛋白质填料粒子改性的前提下,采用DMF/Toluene溶剂体系,调控湿法成膜过程中膜的成型速率及成型过程,研究了未改性蚕丝粉体(SAA)、羽绒粉体(SDP)和皮革粉体(LP)填充聚氨酯(PU)复合膜对其微观结构和力学性能的影响,并进一步分析了三种不同的未改性粒子与聚氨酯间界面强度差异的主导因素,主要结论如下:(1)制备了高韧高填充蚕丝纤维粉体/聚氨酯复合膜。高复合量的未改性SAA粒子有利于提高PU膜的回潮率、透湿性能及抗紫外性能,尤其是对UVA的阻隔性能。与常规DMF体系相比,DMF/Toluene混合溶剂体系制备的SAA/PU复合膜具有优异的力学性能。其中,当SAA粒子填充量高达50 wt.%时,SAA50%/PU复合膜的应力,应变及韧性较常规DMF溶剂体系制备的复合膜提高了208.70%、84.77%和656.78%;(2)制备了高韧高填充羽绒纤维粉体/聚氨酯复合膜。高复合量的未改性SDP粒子有利于提高PU膜的回潮率。当SDP粒子填充量为50 wt.%时,复合膜的透湿性能和吸水率约为纯PU膜的3倍和20倍。与常规DMF体系相比,DMF/Toluene混合溶剂体系制备的SDP/PU复合膜具有优异的力学性能。其中,当SDP粒子填充量高达50 wt.%时,SDP50%/PU复合膜的应力,应变及韧性较常规DMF溶剂体系制备的复合膜提高了461.80%、83.64%和955.37%;(3)制备了高韧高填充皮革纤维粉体/聚氨酯复合膜。高复合量的未改性LP粒子有利于提高PU膜的回潮率,同时,PU改善了LP粒子的耐溶剂性。与常规DMF体系相比,DMF/Toluene混合溶剂体系制备的LP/PU复合膜具有优异的力学性能。其中,当LP粒子填充量高达20 wt.%时,LP20%/PU复合膜的应力,应变及韧性较常规DMF溶剂体系制备的复合膜提高了648.36%,110.94%和1448.87%;(4)计算了不同粒子与PU基体间界面粘附力的理论值,提出了不同粒子增韧差异的主导因素。理论上,根据界面润湿作用原理,通过界面粘附功衡量界面结合力得出三种填料粒子与PU基体界面结合力的强弱顺序为:SAA>LP>SDP;理论计算结果与实验所得力学性能的不完全一致性,主要是由于不同粒子形态的差异以及在PU基体中的分散情况不同。其中,团聚体形态较为规整的SAA,在应力加载过程中,复合膜中各部分受力更加均匀,更易传递载荷,力学性能最优;而粒子形态不规整,团聚体尺寸较大的LP,易形成应力集中,力学性能最差。因此,采用DMF/Toluene溶剂体系在成膜的过程中能够改善未改性蚕丝粉体、羽绒粉体和皮革粉体与聚氨酯间的界面作用力,制备高韧蛋白质纤维粉体/聚氨酯复合材料,为实现废弃蛋白质纤维粉体的高效回收与利用提供了一个有效途径。