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Titelaufnahme

Titel
Surface modification of textile fibers with silk protein based polymer / by Ha-Thanh Ngo
VerfasserNgo, Ha-Thanh
Begutachter / BegutachterinBechtold, Thomas
Betreuer / BetreuerinBechtold, Thomas
ErschienenInnsbruck, September 2016
UmfangGetrennte Zählung : Illustrationen
HochschulschriftUniversität Innsbruck, Dissertation, 2016
Anmerkung
Kumulative Dissertation aus Sechs Artikeln
Datum der AbgabeSeptember 2016
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Seide / Fibroin Seide / Entbastete Seide / Auflösung Seidenfibroin / Regenerierung Seidenfibroin / Ablagerung von regeneriertem Fibroin / Reaktivfarbstoff / PolyamidCellulosefasern / Textilien
Schlagwörter (EN)Silk / fibroin silk / degumming silk / dissolving fibroin silk / regenerating fibroin silk / depositing regenerated fibroin / reactive dye / polyamide / cellulose fibre / textile
Schlagwörter (GND)Textilfaser / Seide / Polyamidfaser
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-5348 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
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Surface modification of textile fibers with silk protein based polymer [6.38 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Seide wird seit vielen Jahrzehnten wegen seiner hervorragenden Eigenschaften verwendet. Die erste Überlieferung über die Verwendung dieses Stoffes stammt aus China. Seit Beginn der Geschichte der Seide wurde es für die Kleidung und für Dekorationen verwendet. Darüber hinaus wurde in den letzten Jahrhunderten die Seide als Biomaterial für medizinische, pharmazeutische und textilindustrielle Anwendungen verwendet. Basierend auf den Erwartungen der Wirtschaft und seiner Fähigkeit, viele verschiedene Strukturen mit hoher Biokompatibilität, Bioabbaubarkeit, Ungiftigkeit und Selbststrukturierung zu bilden, wird regeneriertes Seidenfibroin in einem weiten Feld von textilen Anwendungen verwendet. Das Ziel dieser Studie war die Erforschung der Oberflächenmodifikation von Textilfasern mit Seidenprotein-basierenden Polymeren.

Diese Studie verwendet Seide welche nach dem traditionellen Entbastungsverfahren vorbereitet wurde, das heißt Bombyx mori Rohseide wurde mit Na2CO3 durch Kochen entbastet. Dabei wird das Sericin, der sogenannte Seidenleim entfernt. Dadurch wird die Reinheit des Fibroin Anteils im Seidenfadens verbessert, wobei die Beschädigung des Fibroins vermieden werden muß. Die besten Ergebnisse zur Entfernung des Sericins wurden mit einer Behandlungszeit von 60 Minuten erzielt, dabei konnte die Schädigung des Fibroins minimiert werden. Die Versuchsergebnisse zeigten deutlich, dass die Zusammensetzung und Konzentration des Lösungsmittel sowie die Temperatur und Behandlungsdauer entscheidend für die Auflösungsfähigkeit der entbasteten Seide sind. Eine Lösung aus wasserfreiem Calciumchlorid / Wasser / Ethanol im molaren Verhältnis 1: 8: 2 kann bis zu 20 Gewichtsprozent Fibroin bei einer Temperatur von 60 C innerhalb einer bis vier Stunden auflösen. Der Regenerationsprozess kann in Methanollösung erreicht werden. Das Seidenfibroin wurde durch kovalent gebundenen Reaktivfarbstoff markiert um die analytische Überwachung des Fibroins während der Auflösung und Regeneration zu erleichtern. Das mit CI Reactive Blue 19 markierte Fibroin wurde für die Überwachung der Sorption und Ablagerung von Seidefibroin auf Textilien, aus Fasern wie Polyamid 6.6, Polyester und Viskose, verwendet. Die höchste Menge an Fibroin wurde auf Polyamid bei pH 3 und 60C beobachtet. Eine Massenbilanz für die Fasermodifikation wurde erstellt. Ebenso wurde ein kontinuierliche Behandlungstechnik erprobt und die Ergebnisse der Behandlungsverfahren wurden mit analytischen Methoden untersucht.

Die erhaltenen Materialien wurden durch FTIR-Analyse, Stickstoff-, Eiweiß- und Calcium-Gehaltes charakterisiert. Die physikalischen Eigenschaften der modifizierten textilen Substrate wurden durch den elektrischen Oberflächenwiderstand, die Luftdurchlässigkeit und Biegelänge gekennzeichnet. Durch die Neigung des gelösten Fibroins während des Regenerationsprozesses zu aggregieren, sind die wichtigsten Eigenschaften der Fibroin Beschichtung hauptsächlich auf die Ablagerung von koaguliertem Fibroin zurückzuführen und nicht auf einen Sorptionsprozess aus dem gelöstem Zustand. Die Ergebnisse dieser Studie führten zu einem neuen Verfahren zur Behandlung von Seide aus nativem Seidengarn zur Erzeugung von regeneriertem Seidenfibroin und zu Anwendungen auf die Textilmaterialien. Es zeigte sich eine mögliche Anwendung wie die Beschichtung von regenerierter Seide auf Textilien.

Zusammenfassung (Englisch)

Silk has been used for many decades because of its outstanding properties. It was first reported use as the fabric we know today in China. From the beginning of silks history, it has been used for clothes, decorations. Moreover, in recent centuries, the application of silk has been noticed highly as biomaterial for medical, pharmaceutical and textile industry applications. Based on the expectations of the economic and its ability to form many different structures with high biocompatibility, biodegradability, non-toxic, self-assembly, the regenerated silk fibroin has been used in a large range of textile application. The aim of this study was research surface modification of textile fibres with silk protein based polymer.

In this study, based on the traditional degumming process, Bombyx mori silk fibroin from the silkworm was degummed using Na2CO3 at boiling temperature (95 C) at different times. Degumming is an importance step to remove sericin to enhance the purity of the fibroin part of silk filament, but on other hand, do not damage the fibroin. The results showed the highest effectiveness of 60 minutes treatment time to remove sericin with the aim of avoid fibroin damages. The experiment results clearly illustrated the property of chemical solvent, concentration of it combined with temperature and time for treatment influenced major on the dissolving capability of the degummed silk. Calcium chloride dehydrate/ water/ ethanol (1:8:2) could dissolve fibroin up to 20 w.t % at 60 C for 1 to 4 hours. The regeneration process can be achieved in methanol solution. Furthermore, to facilitate analytical monitoring of fibroin during the dissolution and regeneration, silk fibroin was marked by covalently bound reactive dye. The CI Reactive Blue 19 labeled fibroin was used to monitor the sorption and deposition of silk fibroin on textile fabrics made from different fibres i.e. polyamide 6.6, polyester and viscose. The highest amount was observed on polyamide at pH 3 and 60 C. A process balance with regard to fibroin mass was established. Processing from raw Bombyx mori silk yarn to form regenerated silk fibroin, deposition on polyamide, viscose and cationic viscose fabrics using padding method was also investigated. Materials obtained were characterised by FTIR, nitrogen content, protein and calcium content. Modified textile substrates were characterised by electrical surface resistivity, air permeability, and bending length. Through the tendency of dissolved fibroin to aggregate during the regeneration process, the major characteristics of the fibroin coating mainly result from deposition of coagulated fibroin instead of a sorption process form solution state.

The results of this study gave a new completed procedure the treatment of silk from the native silk yarn to the regenerated silk fibroin and application on the textile materials. It demonstrated a potential application - even coating the regenerated silk on textile material.