蠶絲纖維氣凝膠制備與吸油性能研究

摘要： 海上漏油事故和含油污水排放所引起的水體污染對生態(tài)環(huán)境和周圍經(jīng)濟均造成災(zāi)難性破壞，如何高效去除油污成為亟須解決的難題。氣凝膠材料因其輕質(zhì)、超高孔隙率、可快速且高效地進行油水分離等特性，在油液清除領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。但目前研發(fā)出的大部分氣凝膠材料仍存在制備工藝復(fù)雜、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差和難以重復(fù)利用等缺點，限制其在吸油領(lǐng)域的應(yīng)用。本文提出以工廠廢棄的蠶絲纖維為原料，以芳綸纖維為增強材料，制備了天然蠶絲纖維基氣凝膠，并利用乙烯基三甲氧基硅烷（VTMO）對所制備的氣凝膠進行疏水化改性。研究發(fā)現(xiàn)，所制備氣凝膠具有良好的成型性和優(yōu)異的疏水性（接觸角154°），吸附倍率高達164 g/g，可通過外力擠壓進行油液回收和材料的循環(huán)使用。本文通過回收利用廢棄資源，利用簡單環(huán)保的工藝制備出具有優(yōu)異吸附性能的氣凝膠材料，具有較廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞： 蠶絲纖維;芳綸纖維;疏水改性;氣凝膠;吸油材料;循環(huán)使用

中圖分類號： TS102.33

文獻標志碼： A

文章編號： 10017003（2024）12期數(shù)0061起始頁碼09篇頁數(shù)

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2024.12期數(shù).006（篇序）

含油污水排放所引起的水體污染會對生態(tài)環(huán)境造成災(zāi)難性破壞，如何高效去除油污成為環(huán)保領(lǐng)域亟須解決的難題^［1-4］。吸附法是去除泄漏油污的有效手段，氣凝膠材料因其輕質(zhì)、超高孔隙率、可快速且高效地進行油水分離等特性，在油液清除領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注^［5-7］。然而，傳統(tǒng)不可再生氣凝膠（如硅基、碳基氣凝膠等）材料普遍存在原材料價格昂貴、工藝能耗高等問題，較難實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用^［8-10］。而以資源豐富、廉價易得、可再生的天然生物質(zhì)材料纖維素為原料，制備的生物質(zhì)基氣凝膠具有可生物降解、環(huán)境友好等特性，吸引了大量研究者的關(guān)注^［11-14］。但此類材料仍存在制備工藝復(fù)雜和力學(xué)性能差等問題，在外力作用下極易發(fā)生不可逆形變導(dǎo)致內(nèi)部三維多孔結(jié)構(gòu)坍塌，難以循環(huán)使用^［15-17］。

蠶絲是一種純天然蛋白質(zhì)纖維，它具有柔軟、細長、吸濕、親膚和富有光澤等特點，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生用品、醫(yī)療敷料、智能紡織品等領(lǐng)域中^［18-22］。高品質(zhì)蠶絲類紡織產(chǎn)品的制作工藝流程是一個復(fù)雜而又精細的過程，其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的蠶絲下腳料，由于長度有限或含有較多瑕疵而無法滿足加工需求，但仍然具備蠶絲的優(yōu)良特性。因此，本文以清除油類污染物造成的水域污染和廢棄資源再利用需求為導(dǎo)向，以紡織工廠廢棄的天然蠶絲纖維為原料，芳綸纖維為增強材料，硅烷偶聯(lián)劑為疏水改性劑，利用真空冷凍干燥技術(shù)制備了具有良好吸附性能和循環(huán)使用特性的高性能天然蠶絲基氣凝膠吸附材料。主要研究微纖化蠶絲纖維濃度對氣凝膠的多孔結(jié)構(gòu)、疏水親油性、吸油性能和重復(fù)使用性能的影響規(guī)律。

1 實 驗

1.1 材料與儀器

材料：蠶絲纖維（岫巖滿族自治縣鳳興繅絲廠），芳綸微纖絲（天津市木精靈生物科技有限公司），氫氧化鈉（麥克林試劑有限公司），冰乙酸（麥克林試劑有限公司），乙烯基三甲氧基硅烷（上海泰坦科技股份有限公司），植物油（金龍魚糧油食品股份有限公司）。

儀器：Spectrum Two型傅里葉變換紅外光譜儀（珀金埃爾默股份有限公司），JSM-6460LV型掃描電子顯微鏡（日本電子株式會社），F(xiàn)W100型多功能纖維粉碎機（天津泰斯特儀器有限公司），DSA25S接觸角測量儀（德國克呂士公司），

INSTRON5944拉力機（英斯特朗（上海）試驗設(shè)備貿(mào)易有限公司），SNG500-75UC超高速攝像機（深圳市英視科技有限公司）。

1.2 方 法

1.2.1 蠶絲纖維預(yù)處理

將蠶絲放入多功能纖維粉碎機中進行粉碎開松處理，獲得更加蓬松、纖維長度分布為400～1 400 μm的短纖維。將短纖維放入8%氫氧化鈉溶液中，在溫度為80 ℃條件下脫膠處理1 h。蠶絲原纖維的絲膠含量為25.0%～30.0%，通過測量計算得到處理后蠶絲纖維的脫膠率約為23.2%。接下來，將處理后的蠶絲纖維粉末用去離子水清洗干凈至中性后抽濾出大部分游離水分，放入自封袋中密封，置于冰箱內(nèi)均衡水氣24 h后測量含水率。配制質(zhì)量分數(shù)為2%的蠶絲纖維懸浮液，放入NO2505打漿機中處理30 min，得到蠶絲纖維懸浮液備用。

1.2.2 蠶絲/芳綸纖維混合液制備與疏水化改性

將所制備的蠶絲纖維分散在去離子水中，使用磁力攪拌器以900 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1 h，得到質(zhì)量分數(shù)分別為0.2%、0.4%、0.6%和0.8%的均勻纖維懸浮液。繼續(xù)向懸浮液中分別加入質(zhì)量分數(shù)為0.1%的芳綸微纖絲（直徑10～18 μm，長度100～300 μm），并磁力攪拌2 h以獲得均勻的混合纖維懸

浮液。使用冰乙酸將懸浮液的pH值調(diào)至4.0～5.0后，再向其中緩慢滴入0.4%的乙烯基三甲氧基硅烷并攪拌4 h，得到硅烷化改性后的蠶絲/芳綸纖維混合懸浮液。

1.2.3 蠶絲/芳綸纖維氣凝膠制備

將懸浮液倒入模具中，在-22 ℃條件下冷凍10 h后，使用真空冷凍干燥機在-60 ℃的條件下對樣品進行48 h冷凍

干燥處理，制備得到蠶絲纖維基氣凝膠（圖1），標記為SAAn，其中n表示微纖化蠶絲纖維的質(zhì)量分數(shù)。本文將使用0.2%、0.4%、0.6%和0.8%的混合纖維懸浮液所制備的氣凝膠分別標記為SAA0.2、SAA0.4、SAA0.6和SAA0.8。

1.3 性能測試與表征

1.3.1 密度和孔隙率的計算

氣凝膠的質(zhì)量密度（ρA）計算公式如下：

ρA=mAVA（1）

式中：mA為樣品的質(zhì)量，g;VA為樣品的體積，cm3。

樣品的孔隙率（P）可用下式計算：

P/%=1-ρAρS×100（2）

式中：ρS為樣品固體骨架的密度，ρA為樣品的質(zhì)量密度。

1.3.2 SEM測試

使用液氮對樣品進行冷凍后，使用鑷子撕取少量氣凝膠小樣，使用導(dǎo)電膠將所測樣品固定到掃描電鏡專用載物臺上。將固定好的樣品進行噴金處理，使用JSM-6460LV型掃描電鏡對樣品內(nèi)部形態(tài)結(jié)構(gòu)進行觀察。同時，纖維長度和直徑分布測試是將所制備纖維利用SEM觀察并使用Nano Measure軟件進行測量統(tǒng)計得到。

1.3.3 FTIR測試

使用Spectrum Two型傅里葉變換紅外光譜儀，在掃描波數(shù)為400～4 000 cm^-1的條件下對被測樣品進行分析。

1.3.4 表面接觸角測試

利用懸滴法，使用DSA25S接觸角測量儀對樣品的疏水性能進行測量（測試溫度為25 ℃±2 ℃，相對濕度為60%±5%）。把被測樣品放置在載物臺上，利用機器精確控制微量

注射器在樣品待測區(qū)域滴加4 μL大小的液滴，利用SNG500-75UC超高速攝像機拍攝和計算機擬合的方式來測量樣品的接觸角。每個試樣至少選取4個測試點進行測試。

1.3.5 力學(xué)性能測試

使用INSTRON5944拉力機對樣品進行壓縮性能實驗，壓縮速率為0.1 mm/s。

1.3.6 吸附性能測試

稱量樣品的重量后，將其置于被測油液中（5±0.5）min進行吸附實驗，樣品達到吸附平衡狀態(tài)后，取出并瀝干60 s后再次稱重。根據(jù)下式可計算氣凝膠的吸油倍率。

C=m15-m0m0（3）

式中：C為樣品的吸油倍率，g/g;m0為樣品的初始質(zhì)量，g;m15為樣品的飽和吸附質(zhì)量，g。

將樣品繼續(xù)放置在鐵絲網(wǎng)上，使其靜置并自由滴油24 h后稱量重量。根據(jù)下式可計算樣品的保油率。

R=m24-m0m15-m0（4）

式中：R為測得的保油率，%;m24為樣品靜置滴油24 h后的質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 形貌分析

圖2為微纖化蠶絲纖維的纖維長度和直徑分布，所制備的微纖化蠶絲纖維的長度分布為200～1 200 μm，直徑分布主要在4～12 μm。同時，對氣凝膠的孔隙率和密度進行測試，結(jié)果如圖3所示。隨著微纖化蠶絲纖維質(zhì)量分數(shù)的降低，纖維的孔隙率由99.5%增大至99.7%，密度由5.59 mg/cm3降低至4.85 mg/cm3，表現(xiàn)出超輕質(zhì)特性。圖4為天然蠶絲基氣凝膠多孔材料的實物數(shù)碼照片和掃描電鏡圖。由圖4（a～d）可知，所制備氣凝膠均表現(xiàn)出較好成型性，其內(nèi)部的微纖化蠶絲和芳綸纖維相互隨機纏結(jié)成均勻且相互連通的多層次多孔網(wǎng)絡(luò)骨架。氣凝膠內(nèi)部的骨架結(jié)構(gòu)通常與其冷凍過程中冰晶的生長密切相關(guān)，低溫冷凍處理會使懸浮液中的水迅速成核形成小冰晶，并對懸浮液中的微纖化蠶絲和芳綸纖維產(chǎn)生擠壓，纖維表面的微纖絲開始在微觀尺度下發(fā)生相互作用從而接觸并纏結(jié)在一起^［23-24］。當(dāng)懸浮液完全凝固后，微纖化纖維間發(fā)生不可逆的纏結(jié)并固化，形成纖維多孔骨架。在冷凍干燥過程中，冰晶升華后的微纖化纖維仍保持被擠壓后的孔隙結(jié)構(gòu)，從而形成氣凝膠的三維多孔骨架，成功構(gòu)建出均勻連續(xù)的開放通道。且隨著微纖化蠶絲纖維的質(zhì)量分數(shù)由02%增加至

0.8%，氣凝膠內(nèi)部由纖維纏結(jié)形成的多孔結(jié)構(gòu)逐漸緊密。由圖4（e）中氣凝膠的高倍率放大也可觀察到，微纖化蠶絲纖維和芳綸纖維的微纖絲均緊密纏結(jié)在一起，微纖絲束聚集纏繞成片狀并彼此牢固地纏繞黏結(jié)。在氣凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，芳綸纖維可以作為增強材料賦予材料的多孔骨架良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使其可以承受一定的外力作用而不易發(fā)生形變或結(jié)構(gòu)坍塌。同時，圖4（f）顯示氣凝膠可立于花蕊上且未使其發(fā)生明顯的彎曲變化，進一步表現(xiàn)出氣凝膠具有較好的成型性和超輕特性。

2.2 化學(xué)成分分析

疏水性能是油污吸附材料所需具備的基本性能。在硅烷化改性過程中，氣凝膠中微纖化蠶絲纖維上羥基中的氫原子被乙烯基硅烷中的自由基所取代，從而達到疏水化改性目的。本文使用Spectrum Two型傅里葉變換紅外光譜儀對疏水化改性前后氣凝膠的主要官能團進行測試分析，如圖5所示。由圖5可以觀察到，改性前后兩種氣凝膠特征峰的位置和強度基本相同，如在3 293、2 965、2 930 cm^-1和2 855 cm^-1處的吸收峰均代表絲素蛋白酰胺結(jié)構(gòu)的特征基團：3 293 cm^-1處為酰胺結(jié)構(gòu)中典型的N—H基團的伸縮振動峰，2 930 cm^-1附近為C—H的伸縮振動峰。1 634 cm^-1處的吸收峰由酰胺結(jié)構(gòu)中C—O振動所引起，1 520 cm^-1處出現(xiàn)的峰歸屬于酰胺結(jié)構(gòu)中C—N的伸縮振動。上述表明硅烷化改性并沒有破壞氣凝膠原有的氨基酸結(jié)構(gòu)。存在差異的地方包括：硅烷改性后氣凝膠的紅外圖譜中，在3 450 cm^-1處為硅烷化改性后Si—OH的伸縮振動引起;在774、1 037 cm^-1和1 271 cm^-1的峰位出現(xiàn)了新的吸收峰，分別為Si—O—Si、Si—O—C和Si—C基團。以上結(jié)果可證明氣凝膠已被成功疏水化改性。

2.3 表面潤濕性能分析

為了進一步檢測所制備天然蠶絲纖維基氣凝膠的疏水性能，本文對幾種氣凝膠進行水接觸角測試，如圖6（a）所示。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氣凝膠均表現(xiàn)出良好的疏水性能，接觸角均達到140°以上。且隨著微纖化蠶絲纖維質(zhì)量分數(shù)由0.2%增加至0.8%，氣凝膠的水接觸角呈現(xiàn)逐漸增大趨勢，最高可達154°，表現(xiàn)出超疏水特性。以上結(jié)果證明，改性后氣凝膠具有優(yōu)異的疏水性能。由圖6（a）還可觀察到，未改性的氣凝膠具有較好的親水性，將其放到水面后氣凝膠會迅速吸附水并沉到水平面以下。而改性后氣凝膠放到水面后能夠不吸附水且漂浮于水面上超過48 h，表現(xiàn)出優(yōu)異的疏水性和超輕特性。取一塊改性后的氣凝膠SAA0.4來清理水面上使用蘇丹Ⅲ染色劑染成紅色的植物油，如圖6（b）所示，發(fā)現(xiàn)氣凝膠僅在5 s內(nèi)就可以選擇性地將水面上漂浮的植物油完全吸附而不吸附水，表現(xiàn)出優(yōu)異的選擇吸附性能。同時，氣凝膠優(yōu)異的疏水性賦予其良好的自清潔性能。將咖啡傾倒在氣凝膠表面，如圖6（c）所示，可以觀察到液體從氣凝膠表面流下，且其表面仍舊保持干凈而未被潤濕，表現(xiàn)出優(yōu)異的自清潔能力。

2.4 力學(xué)性能分析

為了進一步研究所制備的氣凝膠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，本文對天然蠶絲基氣凝膠的壓縮性能進行測試。圖7（a）為不同微纖化蠶絲纖維質(zhì)量分數(shù)氣凝膠的壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線。由測試結(jié)果可知，在應(yīng)變?yōu)?～40%時，氣凝膠的應(yīng)力應(yīng)變曲線主要表現(xiàn)為線彈性變形區(qū)，而當(dāng)應(yīng)變超過50%后，則逐漸向致密化區(qū)域過渡。同時，由壓縮性能測試結(jié)果可知，隨著微纖化蠶絲纖維質(zhì)量分數(shù)由0.2%提升至0.8%，氣凝膠的密度逐漸增大，其抗壓強度和楊氏模量均得到提升。其中，氣凝膠在80%應(yīng)變時的壓縮應(yīng)力由4.17 kPa逐漸增大至12.10 kPa（表1）。

這主要是由于隨著氣凝膠密度和所受壓力的增大，氣凝膠內(nèi)部由微纖化纖維隨機聚集纏結(jié)形成的多層次平面片狀纖維結(jié)構(gòu)開始相互接觸，形成了能夠抵抗更多應(yīng)力壓迫的承載區(qū)所導(dǎo)致。此外，隨著微纖化蠶絲纖維質(zhì)量分數(shù)的增加，氣凝膠的密度顯著提升，其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸變得緊密，孔洞尺寸也逐漸減小。纖維質(zhì)量分數(shù)越高的氣凝膠內(nèi)部孔洞結(jié)構(gòu)越緊密，單位面積內(nèi)會有更多的纏結(jié)纖維來抵抗外力壓縮，這對提升氣凝膠的抗壓縮性能有積極影響，也是所測得應(yīng)力隨微纖化蠶絲纖維質(zhì)量分數(shù)增大而升高的主要原因。同時，氣凝膠具有良好的穩(wěn)定性，可以被裁剪成多種形狀（如心形、花瓣形）而不發(fā)生坍塌和破壞，如圖7（b）所示。

2.5 吸油性能分析

在上述研究基礎(chǔ)上，本文對天然蠶絲纖維基氣凝膠的吸油性能進行測試分析。圖8為氣凝膠對植物油（密度為0.943 g/cm3）的吸油倍率和保油率測試結(jié)果。由圖8（a）可知，隨著微纖化蠶絲纖維質(zhì)量分數(shù)由0.8%降低至0.2%，氣凝膠的吸附倍率由128 g/g增加至164 g/g，表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附性能，遠高于純的芳綸纖維氣凝膠（0.2%的芳綸纖維氣凝膠吸油倍率為47.3 g/g）。同時，發(fā)現(xiàn)不同微纖化蠶絲纖維質(zhì)量分數(shù)的氣凝膠均可保持較高的油液保持能力，最高可達84%，即使在纖維質(zhì)量分數(shù)為0.2%時，氣凝膠保油率仍高于70%，具有良好的油液保持能力（圖8（b））。纖維質(zhì)量分數(shù)較低的天然蠶絲纖維基氣凝膠具有較高吸油倍率的主要原因是，微纖化處理后的蠶絲纖維具有獨特的微纖化結(jié)構(gòu)和良好的分散穩(wěn)定性，即使在纖維質(zhì)量分數(shù)較低的情況下仍可形成并維持氣凝膠良好的形態(tài)和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。低質(zhì)量分數(shù)的微纖化蠶絲纖維基氣凝膠具有更低的密度和更高的孔隙率，其內(nèi)部具有相對較大的空間來容納和存儲油液，因而具有更高的吸油倍率。另一方面，改性后的微纖化蠶絲纖維具有超疏水親油特性。在吸附過程中，油液可以在氣凝膠內(nèi)部的孔洞中滲透或運動，最終黏附并保留在氣凝膠多孔骨架或微纖化蠶絲纖維的表面，這也是氣凝膠油液保持能力較高的重要因素。另外，氣凝膠保油率略微下降的主要原因是，微纖化蠶絲纖維質(zhì)量分數(shù)降低時氣凝膠整體骨架結(jié)構(gòu)疏松，孔徑尺寸過大，導(dǎo)致在靜置過程中氣凝膠內(nèi)部少部分油液流出。

2.6 循環(huán)使用性能分析

吸附材料重復(fù)使用方法主要包含燃燒法、蒸餾法、直接擠壓法和溶劑萃取法四類^［25-26］。其中，蒸餾法的實際操作方法復(fù)雜，對操作條件要求較高;燃燒法環(huán)保性較差，且無法采集回收吸附劑內(nèi)所吸附的油液以進行二次利用。另外，一些力學(xué)性能較好的碳基吸附材料可通過外力擠壓的方法來回收所吸附的油液，但碳基材料生產(chǎn)成本高，設(shè)備價格昂貴，較難大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用^［27-28］。大部分纖維素基吸附材料因其相對較差的力學(xué)性能，通常需要通過溶劑萃取的方式來實現(xiàn)材料重復(fù)使用。但此類方法操作步驟復(fù)雜且極易造成資源浪費^［29-31］。

由于所制備的天然蠶絲纖維基氣凝膠具有較好的成型性和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，因此為了提高氣凝膠的重復(fù)使用性并回收利用所吸附的油液，本文嘗試直接通過擠壓氣凝膠的方式來實現(xiàn)油液回收和材料的循環(huán)使用。以植物油為主要測試油液，對天然纖維基氣凝膠進行10次油液吸附擠壓釋放吸附循環(huán)實驗來測試其可重復(fù)使用性能，并記錄每次循環(huán)試驗過程中氣凝膠的吸油倍率，如圖9所示。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，吸附飽和的氣凝膠SAA0.8可以在外力擠壓作用下迅速釋放出其內(nèi)部的植物油，且累計釋油率高達97.16%。經(jīng)過10次油液吸附釋放循環(huán)后，油液釋放性能發(fā)生輕微下降但逐漸趨于穩(wěn)定，累計釋油率僅下降約2%，表現(xiàn)出優(yōu)異的油液回收和循環(huán)使用特性。

3 結(jié) 論

本文以工廠廢棄蠶絲和芳綸纖維為原料，通過簡單的工藝流程，成功制備出高孔隙、低密度和高吸附倍率的天然蠶絲基氣凝膠材料。以硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三甲氧基硅烷（VTMO）為疏水改性劑，通過溶液改性法構(gòu)筑一種具有良好成型性和力學(xué)性能，且具有超疏水超親油特性的天然蠶絲纖維基氣凝膠吸附材料。掃描電鏡測試結(jié)果表明，所構(gòu)筑的氣凝膠具有均勻的多層三維多孔網(wǎng)絡(luò)骨架。紅外光譜分析表明，氣凝膠已經(jīng)被成功硅烷化改性，水接觸角高達154°，表現(xiàn)出良好的疏水性能。力學(xué)性能測試表明，材料具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和力學(xué)性能，壓縮應(yīng)力最高可達12.10 kPa。所構(gòu)筑氣凝膠具有優(yōu)異的吸油性能，吸附倍率高達164 g/g，保油率可達84%，且氣凝膠可通過直接外力擠壓的方式進行油液回收和循環(huán)使用。

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Research on the preparation and oil absorption of silk fiber aerogels

ZHANG Chi， WANG Xiangrong

CHEN Yitong1， YAN Jun1， GUO Meifeng1， QIN Wei1， HUANG Jialing1， WANG Jilong2， ZHANG Huimin^1，2

（1.School of Textile and Material Engineering， Dalian Polytechnic University， Dalian 116034， China; 2.Key Laboratory ofClean Dyeing and Finishing Technology of Zhejiang Province， Shaoxing University， Shaoxing 312000， China）

Abstract： Aerogels， recognized as the lightest solid material in the world， possess outstanding characteristics such as low mass， low density， high specific surface area， high porosity， high adsorption capacity， and low thermal conductivity. They are widely used in various fields including petrochemicals， insulation， construction materials， outdoor apparel， aerospace， military applications， and oil spill adsorption. In recent years， aerogels have increasingly been utilized as oil absorbents in the field of liquid oil adsorption. Typically， aerogels are synthesized from organic， inorganic， or hybrid molecular precursors through sol-gel processes and specific drying techniques. However， the preparation of most aerogels is often hindered by high raw material costs， complex processing procedures， and poor mechanical properties. Therefore， developing aerogels which are cost-effective， easy to process， exhibit good mechanical properties and have high adsorption efficiency has become a research trend. With the rapid advancement of industrialization， the demand for petroleum has surged across various industries， leading to an increase in oil spill incidents during extraction and transportation. Oil spills can cause irreversible damage to natural ecosystems， severely polluting marine environments， impacting human health， and devastating the habitats of marine animals. This can result in significant marine biodiversity loss. The leakage of crude oil leads to extensive contamination in affected areas， disrupting maritime transportation and causing substantial economic repercussions. In addition to oil spill accidents， improper handling of industrial oily wastewater and organic solvents poses a serious threat to environmental safety and human health.

Microfibrillated silk fibers and microfibrillated aramid fibers were added to deionized water and stirred at room temperature to obtain a uniform suspension. Acetic acid was then introduced to adjust the pH （34） of the suspension， followed by the addition of a silane coupling agent （VTMO） while stirring at 700 r/min for 3 h. The suspension was poured into molds and frozen at -22 ℃ for 10 h. Subsequently， a vacuum freeze-drying process was conducted at -60 ℃ for 48 h to prepare silk fiber-based aerogels. This study presented an innovative approach to fabricating multifunctional composite aerogels by recycling waste silk fibers and mixing them with microfibrillated aramid fibers. The composite aerogels were constructed through the entanglement of fibers， demonstrating excellent oil absorption properties and reusability. This made them as a sustainable product. Natural fiber-based aerogel materials were successfully fabricated from silk and aramid microfibers. Using VTMO as a hydrophobic modifier， a naturally-derived silk fiber-based aerogel adsorbent material was developed through a solution modification method， exhibiting excellent formability， mechanical properties， and superhydrophobic characteristics. Scanning electron microscopy indicated that the constructed aerogel possessed a uniform multilayered three-dimensional porous network framework. Infrared spectroscopy analysis confirmed successful silanization of the aerogel， with a water contact angle of up to 154°， reflecting good hydrophobic performance. Mechanical property tests demonstrated that the material maintained structural stability， with a maximum compressive stress of 12.10 kPa. The constructed aerogel exhibited exceptional oil absorption capacity， with an adsorption ratio reaching 164 g/g and an oil retention rate of 84%. The aerogel can be recovered and reused through direct external force.

The research introduces an innovative method for assembling waste fibers into aerogels applicable to various areas including self-cleaning and oil absorption. This strategy may also be extended to other waste fiber-based porous materials to faciliate the production of multifunctional aerogels with desirable application properties.

Key words： silk fiber; aramid fiber; hydrophobic modification; aerogel; oil absorption materials; recyclability