温度响应性纳米纤维是一种用静电纺丝工艺制备的智能纳米纤维,其平均直径小于1000 nm[1]
温度是容易改变和控制的环境条件,因此这类智能纳米纤维在生物医学、传感与检测、分离与纯化、自动化等领域有广阔的应用前景[2,3]
主要的温度响应性纳米纤维有三种:第一种,是在聚合物纳米纤维表面接枝温度响应性聚合物制备的纳米纤维[4],可响应环境温度变化改变表面的亲疏水性
这种温度响应性纳米纤维在油水分离等方面有潜在的应用价值[5];第二种,是以温度响应性聚合物为成纤聚合物制备的纳米纤维[6],响应环境温度变化时不仅改变表面的亲疏水性,在水中还发生收缩或溶胀,可应用在生物医学领域[7,8];第三种温度响应性纳米纤维,在环境温度变化发生形态改变,在智能微驱动器等方面有潜在的应用前景[9]
对前两种温度响应性纳米纤维研究的较多,对后一种的研究较少[9]
他们采用并列静电纺丝工艺制备了由聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)和甲基丙烯酸酯类共聚物(poly(MMA-co-BMA))构成的双面纳米纤维
这种纳米纤维在低温(0℃)下处于卷曲形态,在40℃变为伸直形态,这种温度响应具有可逆性
目前低温下处于伸直形态、升温后变为卷曲形态的温度响应性纳米纤维,还未见报道
这种智能纳米纤维不仅在智能微驱动器等方面有更高的潜在应用价值,还可利用其卷曲形成的纤维之间的缠结作用制备可注射水凝胶以取代传统的可注射化学交联水凝胶[10]
传统的可注射化学交联水凝胶有毒和韧性差,且其稳定性不高和拉伸强度较低[11]
鉴于此,本文采用自由基共聚反应合成分子侧链带可引发光交联反应的二苯基甲酮基团的温度响应性聚合物(poly(NIPAM-co-ABP), PNA)和用甲基丙烯酸缩水甘油酯改性聚乙烯醇(PVA),制备分子侧链带可光交联的甲基丙烯酰氧基团的PVA(MPVA),然后以PNA和MPVA为成纤聚合物分别配制纺丝液采用并列静电纺丝和紫外(UV)光辐照相结合的工艺制备一种具有双面结构的纳米纤维,研究纺丝工艺条件对双面纳米纤维产率及其平均直径的影响以及在水中的稳定性温度响应性
1 实验方法1.1 实验用原料
N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)(纯度99%),使用前用体积比为1∶1的正己烷/甲苯混合溶剂进行重结晶纯化
聚乙烯醇(PVA)(聚合度为1700,醇解度为88%)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)(分析
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