酶降法制备多孔芳纶/纤维素膜｜高透湿透气材料研究新突破

酶降解法突破：高透湿透气多孔芳纶/纤维素膜制备新策略

芳纶作为长链合成芳香族聚酰胺材料，因其低密度、高机械强度和优异耐热性，在防护服装领域应用广泛。其中，间芳纶比対芳纶柔韧性更佳，但传统工艺制成的膜材料透湿透气性有限。近期，Fu团队创新性地采用酶降解法，通过纤维素酶选择性降解制备多孔间芳纶/纤维素共混膜，显著提升了材料透气透湿性能。该方法为功能性纺织材料开发提供了新思路。

实验方法与降解机理

研究将纤维素与间芳纶溶解于DMAc/LiCl溶液，制备不同质量比（10%-50%）的共混膜，随后利用纤维素酶针对性降解纤维素组分形成多孔结构。这种方法的创新点在于通过生物酶解实现可控成孔，避免了化学刻蚀对芳纶骨架的破坏。

为筛选最佳降解条件，团队比较了五种酶（纤维素酶、壳聚糖酶、木瓜蛋白酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶）的效果。结果显示，仅纤维素酶可有效降解纤维素组分，其他酶几乎无影响。

纤维素酶在60分钟内降解率达到70%，200分钟后稳定在80%左右。这种高效特异性源于纤维素酶对β-1,4-糖苷键的专一识别能力。

关键参数优化与性能分析

研究进一步探索了纤维素含量对降解效果的影响。当纤维素占比30%时，降解率最高达83.6%。其原因在于：芳纶占比过高时纤维素被包裹难以降解；纤维素过多则氢键作用阻碍酶扩散。70/30的混合比例实现了降解效率最优化。

FTIR光谱验证了芳纶与纤维素的成功复合。纯芳纶在3300 cm⁻¹处显示N-H伸缩振动，1660 cm⁻¹处为酰胺C=O特征峰。共混后谱图出现纤维素羟基峰，且随含量增加而增强，表明两组分相容性良好。

科学指南针平台提供专业的FTIR、SEM等材料表征服务，可帮助研究人员分析共混膜化学结构与微观形貌，为类似研究提供数据支持。

图1 不同酶对间芳纶/纤维素膜的降解率（70/30 wt%）。

图2 纤维素酶降解间芳纶/纤维素共混膜的速率。

图3 间芳纶/纤维素膜FTIR光谱:（1）100/0，（2）90/10，（3）80/20，（4）70/30，（5）60/40，（6）50/50，（7）0/100 wt%。

性能提升与应用前景

酶降解法制备的多孔膜在透气性、吸水性和水蒸气透过率方面均显著优于纯芳纶膜。形成的微纳级孔隙结构在保持力学性能的同时，为水分子和空气提供了传输通道，特别适用于高温高湿环境下的防护服装。

该方法为制备多孔杂化材料提供了新思路，可通过调整纤维素比例和酶解时间精确控制孔隙率。科学指南针提供材料性能测试服务，包括透气性、透湿性等指标检测，助力功能性纺织材料的研发与优化。

参考文献

1.Fu, R.;  Dong, C.;  Sun, C.;  Qu, R.;  Ji, C.; Zhang, Y., Preparation of Porous m-aramid/cellulose Blend Membranes with High Moisture and Air Permeability by an Enzymatic Degradation Method. Fibers Polym. 2018, 19 （6）, 1150-1156.

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