蜘蛛丝

蜘蛛丝新型服用纤维——蜘蛛丝市场前景及发展趋势6背景1目录蜘蛛丝分类概述2蜘蛛丝形态结构3蜘蛛丝生产制备5蜘蛛丝性能4背景——概述蜘蛛丝：“生物钢”，特殊的蛋白质纤维。耐紫外线力学性能优良轻盈耐高温耐低温生物可降解蜘蛛丝纤维蜘蛛丝制成的披肩背景——发展纪元•中世纪开始,古希腊人就懂得使用蛛网作伤口敷裹布来帮助血液快速凝固，为伤口止血；•1710年，巴黎科学院展出了人类历史上有记载的第一双用蜘蛛丝织成的长统袜和手套；•1900年，巴黎世界博览会上展示了一块由25000只蜘蛛生产的100000码丝织成的18码长18英寸宽的布；•1997年初,黑寡妇蜘蛛被发现,它吐出的丝比现在所知道的任何蜘蛛丝的强度都高；•2000年1月，“biosteel”生物钢纤维诞生；•2009年，日本学者与日本奈良县冈本制袜公司合作研制一种更坚韧、更有弹性的“蜘蛛丝”短袜进入试制阶段。蜘蛛丝分类概述圆蛛族7种丝腺大囊状腺小囊状腺葡萄状腺管状腺鞭毛状腺梨状腺集合状腺一般来说,新蛛亚目所有的蜘蛛都会有7种丝腺,各种丝腺分别能吐出不同性质的蜘蛛丝。牵引丝：综合性质最好；研究重点蜘蛛丝分类概述综合性质最好；研究重点蜘蛛丝形态结构•外观金黄色，透明的多级结构蛋白质纤维，单丝，皮芯层结构。•横截面形态：接近圆形，无丝胶。•纵向形态:丝中央有一道凹缝痕迹，平均直径约6.9μm，约为蚕丝的一半（体积重量为1.34g/cm）。•蜘蛛丝在水中会发生截面膨胀，而径向收缩。Content03Content02横截面形态微观结构形态纵向形态物理性能•密度一般为1．2～1．35g／cm³；•表面光滑柔和，光泽亮，抗紫外线能力强；•蜘蛛丝摩擦系数小，抗静电性能优于合成纤维，导湿性能好于蚕丝，悬垂性优于蚕丝。物理性能•热稳定性一般蚕丝蜘蛛丝200℃以下表现热稳定性，300℃以上才黄变蚕丝在110℃以下表现热稳定性，140℃就开始变黄PK蜘蛛丝一般合成纤维在-40℃时它仍有弹性，不易变脆，变硬在-40℃条件下已失去弹性，易脆PK物理性能•机械性能1.蜘蛛丝纤维具有良好的机械性能,如高强度、高伸长,高抗压缩性等；2.韧性大，蜘蛛丝具有良好的弹性，当伸长至断裂伸长率的70％时，弹性恢复率仍可高达80％---90％；3.蜘蛛丝有很强的扭转性能，其剪切强度比其它纤维(包括凯夫拉)要高得多，它具有很高的扭转稳定性；4.蜘蛛丝具有大的能量损耗能力，且有较高的干湿模量，在干湿态下同时具有高拉伸强度和高延伸度。机械性能图中可看出，蜘蛛丝的韧性很好，远大于kevlar等其他纤维,强度接近于高强钢。化学性能•蜘蛛丝具有特殊的溶解特性，它所显示的橙黄色遇碱加深，遇酸褪色，它不溶于稀酸、稀碱，仅溶于浓硫酸、溴化钾、甲酸等，并且对大部分水解蛋白酶具有抗性；•蜘蛛丝在水中有相当大的溶胀性，纵向有明显的收缩；•在加热时，蜘蛛丝能微溶于乙醇中；•由于蜘蛛丝的构造材料几乎完全是蛋白质，所以它是生物可溶的，并可以生物降解和回收，不会对环境造成污染。生产工艺流程•再生蜘蛛丝蛋白溶液的纺丝溶解在HFIP溶液中过滤，真空环境下加热，使HFIP挥发丝蛋白浓度为1%(w/w)的溶液天然蜘蛛丝牵引丝蜘蛛丝蛋白膜纺丝液蜘蛛丝纤维溶于HFIP纺丝，凝固浴•基因技术得到的丝蛋白溶液的纺丝基因方法得到蜘蛛丝蛋白细胞溶解亲和色谱以及离子交换色谱的提纯纺丝液蜘蛛丝纤维纺丝，凝固浴蜘蛛丝的制备•天然收集蜘蛛丝1数量有限；2难以饲养；3质量无法控制；•人工合成蜘蛛丝技术不断提升，大规模生产可行性较大。蜘蛛丝的制备大肠杆菌酵母菌美国杜邦公司微生物寄主法动物寄主法植物寄主法蚕寄主法蚕“电穿孔”方法中科院山羊奶牛奶加拿大Nexia生物工程公司马铃薯烟草德国Catersleben研究所•蜘蛛丝的人工合成将蜘蛛丝基因转移到能在大容器里培养生长的细菌上,通过细菌发酵的方法来获得蜘蛛丝蛋白质,再把这种蛋白质从微孔中挤出,就可得到极细的蜘蛛丝。原理缺陷美国杜邦公司1价格高昂；2基因转译不是很成功，最终得到的丝纤维比较脆。•微生物寄主法蜘蛛丝的制备主要研究机构该方法就是利用遗传工程将蜘蛛丝的蛋白基因转移到山羊或奶牛的乳腺细胞中。原理改进加拿大蒙特利尔Nexia生物工程公司人们考虑到山羊对植被的影响,比较起来,对牛进行转基因实验的前途更广阔,事实上,一头牛的产奶量比一只山羊的产奶量远远高得多。•动物寄主法蜘蛛丝的制备主要研究机构该方法是将蜘蛛丝蛋白基因插入一些植物如马铃薯和烟草植物,使这些植物在它们的组织中制造大量的丝蛋白。原理优缺点德国Catersleben研究所1成本低廉，仅及细菌遗传工程的1/10～1/20；2植物中的丝基因不易发现重组丢失；3目前用从这种植物中提取的蜘蛛丝蛋白纺丝并不成功。•植物寄主法蜘蛛丝的制备主要研究机构利用蚕作为蜘蛛丝基因的表达载体。通过“电穿孔”法，使其蛋白质通过植入蜘蛛丝的基因而得到改性，从而生产出仿蜘蛛丝的新纤维。原理优缺点中国科学院上海生命科学、生物化学与细胞生物学研究所1使蚕丝的性能得到改善；2蚕类便于饲养；3目前此方法还不能投入工业化大规模生产。•蚕寄主法蜘蛛丝的制备主要研究机构市场前景，开发利用纺织领域军事领域医疗领域蜘蛛丝作为生物纤维材料，其优异的力学性能、生物相容性、透水性、透气性和可生物降解性是化学纤维所不可匹敌的。蜘蛛丝弹性好、柔软,而且穿着舒适特点改进强度大,可制成极耐磨的衣物人们已经相当成功地利用蜘蛛丝进行纺丝加工和织造加工,如何将蛛丝制成织物将是下一个主要课题。•纺织方面市场前景，开发利用绿色环保无污染，真正实现原料、加工零污染市场前景，开发利用蜘蛛丝强度大、柔软、质轻，适合制造防弹衣；特点改进用于织造降落伞绸技术不够完备，无法进行大规模工业化生产。•军事方面蛛丝富有弹性,可以更好地缓冲子弹的冲击力；市场前景及应用蜘蛛丝Kevlar•可生物降解；•生产流程非常环保（在正常室温和压力之下，加入水和蛋白质即成）；•断裂伸长率达27%；•富有弹性,可以更好地缓冲子弹的冲击力。•造价较高；•生产过程不环保（在高压下进行，配以有毒的浓硫酸才能制成）；•断裂伸长率＜5%•强度大。PK使用Kevlar制作的防弹衣•军事方面凯夫拉尔（Kevlar®）纤维也称为纤维B。是1968年美国杜邦公司的发明成果。市场前景及应用1.是蛋白质纤维,与人体具有“兼容性”；特点2.用于制成人工关节、韧带、人类使用的假肢、人造肌腱等产品,具有韧性好、可降解等特性；•医疗方面研发方向•今后的研发方向主要有：•改进人造蜘蛛丝生产工艺，使其直径基本等于天然蜘蛛丝，模仿其皮芯层结构；•继续完善蜘蛛丝基因序列、结构以及功能研究；•优化表达蜘蛛丝蛋白系统；•在蜘蛛丝的人工基因生产方面，实验室研究已经取得一定成果，但如何将这些成果应用于实际生产将是今后的研究方向。资料来源•[1]许箐,潘志娟蜘蛛丝蛋白的人工合成及人造蜘蛛丝苏州大学学报(工科版）第25卷第1期2005年2月•[2]刘庆生段亚峰蜘蛛丝的结构性能与研究现状2005年第2期四川丝绸•[3]邵敬党蜘蛛丝的性能特征分析棉纺织技术第33卷第11期•[4]王来力蜘蛛丝与蚕丝的比较研究《河北纺织》2009年第二期（总137期）•[5]袁晓红蜘蛛丝的研究进展及应用2005年10月•[6]王伟霞刘长军周翠荣王靖雯纺织新材料——蜘蛛丝纤维技术2004.1•[7]|王颖徐伯俊防刺服的现状及发展趋势服装技术应用技术ApparelTechnology•[7]林晨新型纤维蜘蛛丝天津纺织科技总第190期•[8]蒋平，肖永红，吕太勇，廖信军蜘蛛丝的结构与机械性能研究进展井冈山大学学报(自然科学版)第31卷第4期2010年7月•[9]邬文文基因技术在新型纤维制造领域上的应用中国纤检2010年2月（上）•[10]盛家镛，潘志娟，陈宇岳，苏雯萍蜘蛛丝的化学组成与结构初探丝绸2000年第4期•[11]王志祥纤维之星——人造蜘蛛丝科技发展与展望·•[12]张玉晴马黄如程诗萌蛛丝蛋白研究进展生物学教学2011年（第36卷）第二期ThankYou!