Page 119 - 《精细化工）》2023年第10期

第 10 期 吴奇霞，等: 明胶基静电纺丝复合纤维材料的研究进展
抗菌活性，不仅有效提高了抗菌效果，还使纤维膜
保持良好的抗氧化活性和细胞相容性。这种组合策
略为高效抗菌材料的设计和开发提供了更广阔的
思路。
4.5 过滤膜
世界卫生组织指出，空气污染是世界上最大的
环境健康风险，严重影响人类的身体健康，因此制
备空气过滤材料有极大的发展前景。由静电纺丝法
制备的纤维膜具有高孔隙率和超细纤维直径，同时
还具有渗透性 [77-78] ，在近几年被发现可用于制备空
气过滤材料，采用该法获得的产品首次成功商用
KADAM 等 [24] 将 β-环糊精添加到明胶溶液中进
行静电纺丝，制备出的纤维膜具有良好的过滤效率
（对直径为 0.3 μm 以下颗粒的过滤效率为 97%，对
直径为 0.7 μm 以下颗粒的过滤效率为 99%）、更低
的压降（常温常压下从 163 Pa 降至 148 Pa），可以
同时过滤固体、液体、气溶胶和气体污染物。
SOUZANDEH 等 [80] 以香烟为污染源，测试了明胶纤
维膜的过滤性能。结果表明，有受控均匀性和小纤
维直径的明胶纳米纤维膜对于 PM 0.3 和 PM 2.5 具有极
高的颗粒去除效率，分别超过了 99.3%和 99.6%。
2
且明胶纤维膜具有更低的面密度（3.43 g/m ），还能
吸收有毒的化学物质（例如：一氧化碳和甲醛），这
意味着明胶作为空气过滤产品的原材料，具有广大
的应用前景。
5 结束语与展望
近年来，天然高分子明胶已被应用于众多领域。
通过静电纺丝技术制备的明胶基静电纺丝复合纤维
材料，因其生物相容性好、柔性高且纤维直径可控，
在食品包装、生物医药、柔性传感、过滤等对工艺
和性能有较高要求的领域中应用越来越广泛。本文
综述了静电纺丝技术的发展现状及以明胶为原料制
备明胶基静电纺丝复合纤维膜的工艺参数、复合方
法，并详细介绍了明胶基静电纺丝材料在多个领域
中的应用现状。基于此背景，对明胶基静电纺丝复
合纤维材料的发展方向做如下几点预测：
（1）引入生物质基绿色交联剂，提高明胶纤维
的机械性能。由于明胶机械性能差，现阶段的研究
者多以戊二醛为交联剂与明胶结合，以提升其性能，
但由于戊二醛本身具有毒性，会使明胶纤维膜中有
毒性残留，导致其实际应用受限。因此，未来需开
发更多的生物质基绿色交联剂，促进明胶基静电纺
丝复合纤维材料在制备和应用过程中实现无毒无害
化，这不仅可保证明胶纤维的力学性能，还能尽可
能降低甚至去除毒性，为明胶基复合纤维材料开拓
·2197·
更广泛的应用前景；
（2）将明胶与传统纺织原料相结合，制备新型
纺织鞋服材料。在静电纺丝法制备复合纤维的研究
中，明胶是常用的生物质材料，但其在现阶段并未
实现与传统纺织材料的结合。未来可利用明胶生物
相容性好、吸湿性好的特性及传统纺织材料的使用
广泛性，开发用于服饰材料的新型纺织品，提高人
体穿着舒适度，实现服饰产品的生物可降解，构建
环境友好型和资源循环型生产链条；
（3）推动静电纺明胶纤维的大规模生产和高质
[79] 。 量生产进程。基于大规模生产的需求，完善静电纺
丝纤维在生产过程中的尺寸、形态、结构和性能等
方面的加工稳定性，并在进一步提高微纳米纤维质
量的基础上降低生产成本，开发易于生产的多维、
多形态、多性能纤维材料，是未来发展的必由之路。
参考文献：
[1] HASDAR M, RAHMAWATI Y D, ERWANTO Y. Quality protein,
viscosity, gel strength and structural morphology of sheepskin gelatin
catalyzed HCl with different concentrations[C]//IOP Conference
Series: Earth and Environmental Science. IOP Publishing, 2019,
334(1): 012049.
[2] TSUTAYA T, GAKUHARI T, ASAHARA A, et al. Isotopic
comparison of gelatin extracted from bone powder with that from
bone chunk and development of a framework for comparison of
different extraction methods[J]. Journal of Archaeological Science:
Reports, 2017, 11: 99-105.
[3] SHAKILA R J, JEEVITHAN E, VARATHARAJAKUMAR A, et al.
Functional characterization of gelatin extracted from bones of red
snapper and grouper in comparison with mammalian gelatin[J].
LWT-Food Science and Technology, 2012, 48(1): 30-36.
[4] MASILAMANI D, MADHAN B, SHANMUGAM G, et al.
Extraction of collagen from raw trimming wastes of tannery: A waste
to wealth approach[J]. Journal of Cleaner Production, 2016, 113:
338-344.
[5] LIU M M (刘淼淼). Extraction and characterization of gelatin from
leather industrial waste[J]. Leather Manufacture and Environmental
Technology (皮革制作与环保科技), 2020, 1(3): 40-43.
[6] ZHANG J D (张家栋). Extraction of gelatin from curing waste in
tannery[J]. Leather Manufacture and Environmental Technology (皮革
制作与环保科技), 2020, 1(3): 72-74.
[7] HUO P (霍鹏). Study on the removal of chromium from leather
gelatin extracted from leather waste[D]. Shijiazhuang: Hebei University
of Science and Technology (河北科技大学), 2011.
[8] ANTON F. Process and apparatus for preparing artificial threads: US
1975504[P]. 1934-10-02.
[9] XUE J J, WU T, DAI Y Q, et al. Electrospinning and electrospun
nanofibers: Methods, materials, and applications[J]. Chemical Reviews,
2019, 119(8): 5298-5415.
[10] LU W P (卢伟鹏), ZHANG B (张兵), GUO Y C (郭燕川). Research
progress of gelatine electrospinning[J]. The Science and Technology
of Gelatin (明胶科学与技术), 2013, 33(1): 8-14.
[11] JIN Y (靳钰). Preparation and properties of chitosan nanofibers by
electrospinning[D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology
(北京化工大学), 2008.
[12] HE M, XUE J J, GENG H, et al. Fibrous guided tissue regeneration
membrane loaded with anti-inflammatory agent prepared by coaxial
electrospinning for the purpose of controlled release[J]. Applied