一种羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及聚丙烯酸酯气凝胶制备技术领域，特别是指一种羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，海洋溢油事故频繁发生，水域环境污染日趋严重，特别是工业含油废水排放、油船以及海洋石油泄漏造成的大而积海洋水域污染，不仅对海洋生物和人类的生存环境造成了严重的威肋，同时这些污染的清理问题也引发人们的担忧。因此，开发吸附量大、吸附速率快、持油性能好的新型吸油材料是目前解决上述问题的主要研究方向。
吸油材料，指能够以粘附、吸收的方式从水面收集油的固体材料。目前新型吸油材料，主要包括天然吸油材料、超疏水亲油材料、碳介孔材料、多孔气凝胶、吸油泡沫、高分子吸油粉末和疏水亲油海绵等。这些材料按照来源通常分为三大类：天然有机吸油材料、合成有机吸油材料和无机吸油材料。
本申请的发明人在研究的过程中发现，现有的吸油材料，无法兼具廉价和高吸附性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶及其制备方法和应用，用于解决现有的吸油材料无法兼具廉价和高吸附性能的问题。
基于上述目的本发明提供的一种羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶的制备方法，包括如下步骤：
P(GMA-co-BA)的合成，将丙烯酸丁酯溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，得丙烯酸丁酯溶液，在氮气保护下向丙烯酸丁酯溶液交叉加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和引发剂，在50～70℃反应7～15h后，得P(GMA-co-BA)聚合物；
羽毛多肽的制备，将羽毛加入无水乙醇中进行预处理后，将预处理后的羽毛加入到还原液中，在60～100℃下反应0.5～5h后过滤、洗涤，冷冻干燥；再加入到碱液中，在80～130℃条件下处理20～60min，过滤，滤液进行酸析，至絮状物析出，经离心、洗涤、真空干燥后得到羽毛多肽粉末；
改性聚丙烯酸酯纤维的制备，将羽毛多肽粉末与P(GMA-co-BA)聚合物共混配制复合纺丝液，并用磁力搅拌器充分搅拌18～30h至纺丝溶液均匀透明，进行静电纺丝，冷冻干燥后，得羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶。
可选的，所述丙烯酸丁酯和所述甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比为1:2～10。
可选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈，用量是所述丙烯酸丁酯和所述甲基丙烯酸缩水甘油酯总量的0.1～0.8％。
可选的，所述丙烯酸丁酯溶液的浓度为20～80％。
可选的，所述还原液为尿素、十二烷基苯磺酸钠和硫代乙醇酸的混合液，且三者的浓度为3～7:1:1。
可选的，所述碱液为浓度为2～10g/L的氢氧化钠溶液。
可选的，所述酸析的酸液为pH 1～3的盐酸溶液。
可选的，所述羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶中包括质量分数为5～13％羽毛多肽粉末。
可选的，所述静电纺丝的电压为15～25kV，针头距接收板距离为15～25cm，纺丝速度为0.1～0.5mL/h，空气湿度25～35％。
一种羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶，采用所述的制备方法制备而成；所述羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶用在生物医疗、废水处理、金属催化剂领域。
从上面所述可以看出，本发明提供的一种羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶的制备方法，采用溶液聚合的方法，以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，以丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中进行共聚，制备共聚物P(GMA-co-BA)；同时将羽毛依次经过无水乙醇预处理、还原处理、碱解和酸析处理后，制备出羽毛多肽粉末，最后利用静电纺丝制备羽毛多肽改性P(GMA-co-BA)聚合物的复合纳米纤维气凝胶，利用扫描电镜和红外光谱表征了复合纳米纤维气凝胶形貌和化学组成；羽毛多肽改性后的复合纳米纤维气凝胶的吸油性能明显提高，随着羽毛多肽含量的增加，复合纳米纤维气凝胶的吸油倍率明显增加。
本发明实施例制备的羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶是微纳米级别的，具有较大的比表面积，其吸附能力较强。通过羽毛多肽粉末改性聚丙烯酸酯纳米纤维气凝胶具有更低的直径，更好的生物相容性，并且纤维气凝胶表面带有大量的氨基、环氧基、羟基等活性官能团，在生物医疗、废水处理、金属催化剂等领域有着十分广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶红光光谱图；
图2为本发明实施例不同羽毛多肽含量的羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶SEM图；
图3为本发明实施例P(GMA-co-BA)纳米纤维气凝胶和P(GMA-co-BA)/羽毛多肽复合纳米纤维气凝胶的热重图；
图4为本发明实施例不同羽毛多肽含量的纤维气凝胶的吸油倍率图；
图5为本发明实施例不同羽毛多肽含量的纤维气凝胶在不同温度下的吸油倍率随时间的变化关系曲线图。
具体实施方式
为下面通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
为了解决了现有技术中吸油材料的无法兼具廉价和高吸附性的问题，本发明提供一种羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶的制备方法，包括如下步骤：
P(GMA-co-BA)的合成，将丙烯酸丁酯溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，得丙烯酸丁酯溶液，在氮气保护下向丙烯酸丁酯溶液交叉加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和引发剂，在50～70℃反应7～15h后，得P(GMA-co-BA)聚合物；
羽毛多肽的制备，将羽毛加入无水乙醇中进行预处理后，将预处理后的羽毛加入到还原液中，在60～100℃下反应0.5～5h后过滤、洗涤，冷冻干燥；再加入到碱液中，在80～130℃条件下处理20～60min，过滤，滤液进行酸析，至絮状物析出，经离心、洗涤、真空干燥后得到羽毛多肽粉末；
改性聚丙烯酸酯纤维的制备，将羽毛多肽粉末与P(GMA-co-BA)聚合物共混配制复合纺丝液，并用磁力搅拌器充分搅拌18～30h至纺丝溶液均匀透明，进行静电纺丝，冷冻干燥后，得羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶。
采用溶液聚合的方法，以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，以丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中进行共聚，制备共聚物P(GMA-co-BA)；同时将羽毛依次进过无水乙醇预处理、还原处理、碱解和酸析处理后，制备出羽毛多肽粉末，最后利用静电纺丝制备羽毛多肽改性P(GMA-co-BA)聚合物的复合纳米纤维气凝胶，制备出兼具廉价和高吸附性的复合纳米纤维气凝胶。
在一些可选实施例中，为了提供复合纳米纤维气凝胶的吸附性，丙烯酸丁酯和所述甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比为1:2～10。
在一些可选实施例中，为了提供复合纳米纤维气凝胶的吸附性，引发剂为偶氮二异丁腈，用量是所述丙烯酸丁酯和所述甲基丙烯酸缩水甘油酯总量的0.1～0.8％。
在一些可选实施例中，为了提供复合纳米纤维气凝胶的吸附性，丙烯酸丁酯溶液的浓度为20～80％。
在一些可选实施例中，为了提供复合纳米纤维气凝胶的吸附性，还原液为尿素、十二烷基苯磺酸钠和硫代乙醇酸的混合液，且三者的浓度为3～7:1:1。
在一些可选实施例中，为了提供复合纳米纤维气凝胶的吸附性，碱液为浓度为2～10g/L的氢氧化钠溶液。
在一些可选实施例中，为了提供复合纳米纤维气凝胶的吸附性，酸析的酸液为pH1～3的盐酸溶液。
在一些可选实施例中，为了提供复合纳米纤维气凝胶的吸附性，羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶中包括质量分数为5～13％羽毛多肽粉末。
在一些可选实施例中，为了提供复合纳米纤维气凝胶的吸附性，静电纺丝的电压为15～25kV，针头距接收板距离为15～25cm，纺丝速度为0.1～0.5mL/h，空气湿度25～35％。
更具体的，在一些可选实施例中，本发明实施例1提供的一种羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶的制备方法，包括如下步骤：
P(GMA-co-BA)二元共聚物的合成，称取5.4gBA于烧瓶中，加入48mL的DMF，待充分溶解后，通入氮气，在氮气的气氛下加入21.6gGMA、0.1575gAIBN，于70℃的水浴振荡器中充分反应，10h后取出，置于阴暗处。
更具体的操作如下：
(1)溶液的称取
引发剂AIBN用量0.5％(单体总质量的0.5％)
取28mL DMF和5.4g BA混合，待BA充分溶解后，加入10.8g GMA，充分溶解，得溶液a；
取12mL DMF和0.1575g AIBN配成引发剂溶液，得溶液b；
取10mL DMF和0.8gGMA混合溶解，得溶液c。
(2)操作步骤
取4mL溶液b加入到溶液a中，充氮气10～12min后，放到70℃恒温水浴锅中加热，并开始计时(合成开始)；
1.5h后，向溶液a中加5mL溶液c；
1.5h后，向溶液a中加4mL溶液b；
1.5h后，向溶液a中再加5mL溶液c；
1.5h后，向溶液a中再加4mL溶液b；
0.5h后，将剩余的溶液b和溶液c全部加入向溶液a中，反应10h后取出(合成结束)。
羽毛多肽的制备，称取15g羽毛，加入500mL无水乙醇进行预处理后，用蒸馏水洗涤至中性，烘干，称取预处理后5g羽毛，剪碎，加入到由14g/L尿素、2g/L十二烷基苯磺酸钠和2g/L的硫代乙醇酸组成的还原处理体系中；在氮气保护下搅拌，80℃下反应2h后过滤、洗涤，冷冻干燥；然后加入到6g/L氢氧化钠溶液中，浴比为1:50，100℃条件下搅拌水解40min，将水解液过滤，滤液用pH为2.0的盐酸水溶液进行酸析，至有大量絮状物析出为止，将絮状物经离心、洗涤、真空干燥后得到羽毛多肽粉末。
改性聚丙烯酸酯纤维的制备，将羽毛多肽粉末按照质量分数为5％、7％、10％和13％(羽毛多肽粉末所占共聚物的质量分数)与P(GMA-co-BA)二元共聚物共混配制复合纺丝液，并用磁力搅拌器充分搅拌24h至纺丝溶液均匀透明；将制备好的纺丝液转移4mL到容量为5mL的注射器中，水平放置于推进器上，调节纺丝电压为18kV，纺丝速度为0.3mL/h，纺丝过程在环境气温26℃，空气湿度为30％下进行静电纺丝。冷冻干燥后，得羽毛多肽改性聚丙烯酸酯纤维气凝胶。
一、性能测试
1、静电纺丝制备P(GMA-co-BA)纳米纤维气凝胶，以DMF为溶剂，称取10g P(GMA-co-BA)共聚物溶解在适量DMF溶剂中，配置纺丝溶液，磁力搅拌器充分搅拌24h至纺丝溶液均匀透明。取制备好的纺丝液4mL到容量为5mL的注射器中，水平放置于推进器上。调节纺丝电压为18kV，纺丝速度为0.3mL/h。纺丝过程在环境气温26℃，空气湿度为30％下进行静电纺丝。冷冻干燥后，得P(GMA-co-BA)纳米纤维气凝胶。
2、P(GMA-co-BA)/羽毛多肽复合纳米纤维气凝胶的性能测试
(1)红外光谱
分别对P(GMA-co-BA)纳米纤维气凝胶和羽毛多肽改性P(GMA-co-BA)复合纳米纤维气凝胶通过傅立叶变换红外光谱仪进行红外光谱。
傅立叶红外光谱(FT-IR)：对纤维气凝胶以溴化钾压片法制样进行测定，扫描范围为4000～400cm-1。
如图1所示，是P(GMA-co-BA)/羽毛多肽复合纳米纤维气凝胶的FT-IR谱图。在羽毛多肽的红外光谱图(图1a)中可以看出，3309cm-1的吸收峰为O-H伸缩振动，1658cm-1、1533cm-1、1234cm-1的伸缩振动吸收峰分别属于酰胺Ⅰ带(C＝O键伸缩振动)、酰胺Ⅱ带(N-H键伸缩振动)和酰胺Ⅲ带(C-N键伸缩振动)。在P(GMA-co-BA)纤维气凝胶的红外光谱图(图1b)中可以看出，915cm-1、851cm-1为环氧基的伸缩振动吸收峰；1744cm-1、1165cm-1分别为酯羰基、醚键的特征吸收峰；2924cm-1、2866cm-1分别为—CH2、—CH3的特征吸收峰，通过溶液聚合，制备得到了P(GMA-co-BA)共聚物。从P(GMA-co-BA)/羽毛多肽复合纳米纤维气凝胶的红外光谱图(图1c)中可以看出，P(GMA-co-BA)与羽毛多肽共混之后，对比曲线b，3550～3365cm-1出现较宽而且较强的—OH特征吸收峰，1693～1635cm-1为P(GMA-co-BA)中酯羰基与羽毛中酰胺Ⅰ带的羰基伸缩振动峰，另外，环氧基特征吸收峰减弱，说明复合纳米纤维气凝胶中环氧基与羽毛多肽上的伯胺基发生反应。红外分析表明，本发明实施例成功制备了P(GMA-co-BA)/羽毛多肽复合纳米纤维气凝胶。
(2)SEM表征
分别对P(GMA-co-BA)纳米纤维气凝胶和羽毛多肽改性P(GMA-co-BA)复合纳米纤维气凝胶进行表征。
扫描电镜(SEM)：按扫描电子显微镜测试要求，P(GMA-co-BA)纳米纤维气凝胶和羽毛多肽改性P(GMA-co-BA)复合纳米纤维气凝胶分别制备5种样品，分别对待测的样品表面进行20s喷金处理，采用扫描电子显微镜观察样品的表面形态。选取50根轮廓清晰的纤维，观察改性前后纤维形貌和直径的变化。
如图2所示，图2中(a)、(b)、(c)和(d)分别为羽毛多肽粉末含量为0％、5％、7％、10％的复合纳米纤维气凝胶的SEM图。随着羽毛多肽含量的增加，纺丝液的黏度逐渐增加，这是由于羽毛多肽上含有大量的羟基和氨基，纺丝液分子间可以形成较多的氢键，促使了分子链之间的缠结，使得纺丝液的黏度增加。黏度越大，表面张力越大，纺丝液滴分裂能力减弱，因此聚合物溶液浓度的也随之增加，使得纤维的直径也增大。
从图中可以看出，随着羽毛多肽含量的增加，纤维直径先减小后增大。当羽毛多肽含量为5％时(如图2b)，纤维之间有缠黏，纤维直径有所降低但粗细不匀，并且伴有纺锤形“珠粒”存在；当羽毛多肽的含量为7％时(如图2c)，纺丝液黏度成为了影响聚合物形态的主导因素，纤维直径有所增加，粗细不均匀；当羽毛多肽的含量增加到10％时(如图2d)，纺丝液黏度大，纤维之间发生交联，缠结在一起形成纤维结，纤维直径明显增大。另外，当羽毛多肽含量为13％时，纺丝液黏度过大，使得溶液在喷丝口处由于溶剂少易挥发而凝结，易造成针头堵塞。
(3)热重分析(TGA)
微机差热天平测定，在程序温度下测量样品质量与温度之间的关系，研究样品的热稳定性，升温速率10℃/min，N2氛围下测定。
图3为P(GMA-co-BA)纳米纤维气凝胶和P(GMA-co-BA)/羽毛多肽复合纳米纤维气凝胶的热重分析图。从图3a中可以看出P(GMA-co-BA)纳米纤维气凝胶的初始分解温度(失重10％时所对应的温度)为307℃，这可能是纤维气凝胶中的水分子蒸发所致。当温度大于307℃时，P(GMA-co-BA)纳米纤维气凝胶开始不断地分解，且随着温度的升高，分解速率不断地加快，直到420℃时，分解速率才开始有下降的趋势，当温度达到470℃已经基本上完全分解。从图3b中可以看出P(GMA-co-BA)/羽毛多肽复合纳米纤维气凝胶的初始分解温度为316℃，随着温度的升高，分解速率不断上升，直至570℃时复合纳米纤维气凝胶才基本上完全分解。两者比较可知：P(GMA-co-BA)/羽毛多肽复合纳米纤维气凝胶的热稳定性高于P(GMA-co-BA)纳米纤维气凝胶，这可能是由于加入羽毛多肽后，纤维中的环氧基与羽毛多肽中的伯胺基发生交联，从而提高了复合纳米纤维的热稳定性。
(4)吸油性测试
剪取0.01g左右的两种样品，称重记为W1，然后用镊子夹住样品迅速浸入常温油中，并隔一定时间用玻璃棒将其取出，表面油沥尽后，称重W2，吸油倍率记为Q，则吸油倍率如式(1)所示：
分别对P(GMA-co-BA)纳米纤维气凝胶及P(GMA-co-BA)/羽毛多肽复合纳米纤维气凝胶进行吸油性测试，探究温度对其的影响。取分别在常温、40℃、60℃和80℃下放置1h后，在1min、5min、10min、30min、1h、3h、12h、24h时测其吸油性，绘制吸油曲线。
本发明实施例主要从温度和羽毛多肽的含量两个影响因素来研究样品吸油性能。
(1)羽毛多肽含量对样品吸油性的影响
图4为室温(28℃)下不同羽毛多肽含量复合纳米纤维气凝胶的吸油倍率随时间的变化关系，其中图a-d分别为羽毛多肽含量为0％、5％、7％、10％的复合纳米纤维气凝胶吸油曲线。从图中可以看出在吸附初期吸油速率很快，后期吸油速率缓慢下降直至吸收平衡。并且随着羽毛多肽含量的增加，复合纳米纤维气凝胶的吸油倍率明显高于纯纳米纤维气凝胶，当羽毛多肽含量为7％时，复合纳米纤维气凝胶的吸油倍率达6130％，纯纳米纤维气凝胶的吸油倍率仅在1800％左右。这是由于乳化油的粒径在0.1-10μm范围内，属于水包油型，复合纳米纤维气凝胶除了比表面积大，孔隙高等优点外，P(GMA-co-MA)/羽毛多肽复合纳米纤维是疏水性纤维。而对于吸油材料，材料的疏水性和亲油性是影响其吸油性能的关键因素。随着羽毛多肽的加入，复合纳米纤维气凝胶交联度增加，蓬松度有所提高，从而提高了复合纳米纤维气凝胶的吸附性能。从图中还可以看出，羽毛多肽含量为0％时的纯纤维气凝胶在1h左右就达到吸附平衡，而羽毛多肽占7％的复合纳米纤维气凝胶在7h后才达到吸附平衡，这主要原因是前者只能在纤维气凝胶的表面发生吸附，吸附平衡所需时间较短，而后者由于纤维气凝胶交联，吸附平衡所需时间较长。
(2)温度对样品吸油性的影响
图5为不同羽毛多肽含量的纤维气凝胶在不同温度下的吸油倍率随时间的变化关系曲线，其中图(a)-(d)分别为羽毛多肽含量为0％、5％、10％、7％的纤维气凝胶在不同温度下的吸油曲线。从图中可以看出，当羽毛多肽含量相同时，随着温度的升高，纤维气凝胶的吸油倍率逐渐降低；当温度相同时，随着羽毛多肽含量的增加，纤维气凝胶的吸油倍率先增加后减小；而当温度升高后，分子的热运动加剧，分子间力削弱，氢键和范德华力以及其他化学键间的结合下降，使得纤维气凝胶的疏水性降低，同时，温度升高，会破坏羽毛多肽的内部结构，从而使得吸油倍率降低；而当温度相同时，增加羽毛多肽含量会提高纤维气凝胶的蓬松度，从而提高纤维气凝胶的吸附能力。从图中还可以看出在吸附初期不同纤维气凝胶的吸油速率都很快，7h后所有的纤维气凝胶基本都达到饱和吸附。羽毛多肽含量为10％时的复合纳米纤维气凝胶的吸油性明显高于纯纳米纤维气凝胶，温度为40℃时，纯纤维气凝胶的吸油倍率仅为1508％，而复合纳米纤维气凝胶(羽毛多肽含量为7％)的吸油倍率已达到了4762％。
对比图4，可以得出结论：复合纳米纤维气凝胶的吸油性能明显优于纯纳米纤维气凝胶。当羽毛多肽含量相同时，随着温度的升高，纤维气凝胶的吸油倍率逐渐降低；当温度相同时，随着羽毛多肽含量的增加，纤维气凝胶的吸油倍率先增加后减小。在室温(28℃)下，羽毛多肽含量为7％时，复合纳米纤维气凝胶的吸油倍率最大，达6130％。
(5)力学性能测试
先测量并记录样品的厚度及其宽度，然后将其剪成1cm×3cm大小，分别在40℃、60℃和80℃下处理1h后于量程为500cN的单纤维强力仪上测试，每个样品测三组，取平均值，断裂强度如式(2)所示。
本发明实施例主要从温度和羽毛多肽的含量两个影响因素来研究样品的力学性能。
(1)羽毛多肽含量对样品力学性能的影响
表1为室温(28℃)下不同羽毛多肽含量纤维气凝胶的力学性能，从表中可以看出P(GMA-co-BA)纳米纤维气凝胶断裂强度为13.17MPa，断裂伸长率为167.4％，当加入5％的羽毛多肽时，纤维气凝胶的断裂强度增加到13.45MPa，断裂伸长率减少为146.8％，且随着羽毛多肽含量的增加，纤维气凝胶的断裂强度先增大后减小，断裂伸长率逐渐减小。
表1不同羽毛多肽含量纤维气凝胶的力学性能
从结构上分析，随着羽毛多肽含量的增加，制备的复合纳米纤维万直径变小，增加了纤维之间的接触面积，使复合纳米纤维气凝胶的结构变得更加紧密，纤维之间的摩擦力增大，减少了纤维之间的相对滑移，从而使得复合纳米纤维气凝胶断裂强度增加，断裂伸长率减小；从分子水平上看，高分子断裂主要是破坏分子内的化学键、分子间的氢键和范德华力、分子间滑脱3种形式。随着羽毛多肽的加入，P(GMA-co-BA)上的环氧基与羽毛多肽上的伯胺基产生交联，形成较强的共价键，纤维气凝胶的断裂强度不断增大；当羽毛多肽含量达到一定值时，会产生增塑作用，从而共价键之间的结合力减弱，所以当羽毛多肽的含量达到10％时，断裂强力又下降了。同时由于部分羽毛多肽分子镶嵌在P(GMA-co-BA)大分子链段之间，从而使得P(GMA-co-BA)大分子链段在拉伸过程中不能得到很好的牵伸，导致复合纳米纤维气凝胶的断裂伸长率减小。
(2)温度对样品力学性能的影响
表2～5分别为不同温度下纤维气凝胶的力学性能，对比分析表中数据可知：当羽毛多肽含量相同时，随着温度的升高，纤维气凝胶的断裂强度下降，断裂伸长率增大；当温度相同时，随着羽毛多肽含量的增加，纤维气凝胶的断裂强度先增大后减小，断裂伸长率有所降低。这主要是因为，升高温度，分子热运动加剧，分子间力削弱，从而使得断裂强度下降，断裂伸长率增大。而当羽毛多肽含量增加时，P(GMA-co-BA)上的环氧基与羽毛多肽上的伯胺基产生交联，形成较强的共价键，减少了纤维之间的相对滑移，从而使得复合纳米纤维气凝胶断裂强度增加，断裂伸长率减小；当羽毛多肽含量为10％时，纤维气凝胶的断裂强度下降的原因是此时纤维的直径变大，纤维气凝胶中起主要作用的大分子链相对减少，从而导致纤维气凝胶的断裂强度下降。
表2不同温度下纯纳米纤维气凝胶的力学性能
表3羽毛多肽含量为5％时的复合纳米纤维气凝胶在不同温度下的力学性能
表4羽毛多肽含量为7％时的复合纳米纤维气凝胶在不同温度下的力学性能
表5羽毛多肽含量为10％时的复合纳米纤维气凝胶在不同温度下的力学性能
对比表1，可以知：复合纳米纤维气凝胶的力学性能优于纯纳米纤维气凝胶。当羽毛多肽含量相同时，随着温度的升高，纤维气凝胶的断裂强度下降，断裂伸长率增大；当温度相同时，随着羽毛多肽含量的增加，纤维气凝胶的断裂强度先增大后减小，断裂伸长率有所降低。当温度为40℃，羽毛多肽含量为7％时，纳米纤维气凝胶的断裂强度最大，达39.90MPa，此时纤维气凝胶的断裂伸长率为151.4％。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
