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CN107034586A - 一种聚羟基丁酸酯/聚吡咯复合导电纳米纤维膜及其制备方法 - Google Patents

一种聚羟基丁酸酯/聚吡咯复合导电纳米纤维膜及其制备方法 Download PDF

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宋现友
许菲菲
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Abstract

本发明公开一种聚羟基丁酸酯/聚吡咯复合导电纳米纤维膜及其制备方法，属于高分子材料领域。该方法包括以下过程：首先将聚吡咯进行掺杂处理，再将其加入到溶剂中进行超声分散；再将聚羟基丁酸酯加入到溶剂中搅拌至完全溶解；再将两种溶液以一定比例混合、摇匀，形成均一稳定的纺丝液，进行静电纺丝，高压静电调节范围10～30kV，注射泵流速0.05～0.3ml/h，接收距离10～20cm。本发明制备方法过程简单，所制备的聚羟基丁酸酯/聚吡咯复合纳米纤维膜具有良好的物理机械性能、生物相容性、生物降解性和良好的导电性。

Description

一种聚羟基丁酸酯/聚吡咯复合导电纳米纤维膜及其制备 方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种聚羟基丁酸酯/聚吡咯复合导电纳米纤维膜及其制备方法。
背景技术
静电纺丝是应用高压静电场来制备纳米级纤维的一种直观有效的生产技术，在高压电场力的作用下聚合物溶液或熔体伸长、变细，最终固化形成直径在几十纳米到几百纳米范围内的纳米纤维。静电纺丝法制备的纳米纤维比表面积大、孔隙率高、柔韧性好，被广泛应用于组织工程、医药载体、过滤材料、传感器、催化剂等众多领域。由于这种制备纳米纤维的技术具有简单、廉价、高效和环保等特点，受到科研人员的广泛关注，并得到迅速发展。
聚羟基脂肪酸酯(PHB)是一种细胞内聚酯主要由微生物合成，是热塑型天然的高分子生物材料。PHB的结构整齐度高，具有高结晶性、光学活性和压电性质，是立体规整的聚合物。PHB众多优良的特性，如环境友好、机械性能优异、可生物降解、结晶度高等，赋予了它在各种领域的不同应用。用静电纺丝方法制备的聚羟基丁酸酯纤维具有纤维直径小，比表面积高的特点，并且具有更好的生物相容性和生物降解性，可作为组织工程的支架、伤口包扎材料和药物释放的载体。聚吡咯是一种导电高分子合成材料。既有金属般的导电性，又兼具塑料的可加工性和优异的环境稳定性，在导电高分子材料领域倍受青睐。由于它单体价格低廉、合成工艺简单、具备高导电性和可调电位以及潜在的溶解、熔融加工特性，在电磁屏蔽材料和抗静电、防腐蚀涂料、气体传感器、特殊分离膜等领域具有广泛的应用前景。但是，聚吡咯的可纺性能较差，单独纺丝难以形成连续稳定的纳米纤维，通常需要添加其他聚合物进行混合纺丝。如果将聚吡咯与聚羟基丁酸酯首先进行复合，然后再进行静电纺丝，则有望得到具有良好导电性能的PHB复合纳米纤维膜，必将大大扩展PHB纳米纤维在生物医用领域中的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚羟基丁酸酯/聚吡咯复合导电纳米纤维膜及其制备方法，以该方法制备的聚羟基丁酸酯/聚吡咯复合纳米纤维膜具有良好的物理机械性能、生物相容性、生物降解性和良好的导电性。本发明是通过下述技术方案加以实现的。一种聚羟基丁酸酯/聚吡咯复合导电纳米纤维膜及其制备方法，该方法首先将聚吡咯进行掺杂处理，再将其加入到溶剂中进行超声分散；再将聚羟基丁酸酯加入到溶剂中搅拌至完全溶解；再将两种溶液以一定比例混合、摇匀，形成均一稳定的纺丝液，通过静电纺丝制备聚羟基丁酸酯/聚吡咯复合导电纳米纤维膜，该方法其特征在于包括以下过程：
(1)将聚吡咯与掺杂剂按摩尔比为1∶1～1∶6进行混合，分散在100ml的去离子水中，恒温30～60℃，密封搅拌4-12h，使两种原料充分接触并反应，然后进行真空抽滤同时不断用去离子水冲洗，再真空烘干，得到掺杂的聚吡咯；
(2)在室温下将掺杂的聚吡咯加入到二甲基甲酰胺溶剂中，超声处理2h，配置成质量体积分数为0.1～5％的溶液I；
(3)在室温下将分子量为20～50万的聚羟基丁酸酯溶解于溶剂中，磁力搅拌6h，配制成质量体积分数为1～5％的溶液II；
(4)将步骤(2)获得的溶液I和步骤(2)获得的溶液II按体积比为1∶10～5∶10混合，超声搅拌2小时获得纺丝溶液；
(5)将步骤(4)获得的纺丝溶液加入到注射器中，并将其固定在微量注射泵上，采用滚筒进行接收，高压静电调节范围10～30kV，注射泵流速0.05～0.3ml/h，接收距离10～20cm，获得直径为200～500nm复合导电纳米纤维膜。
本发明制备方法过程简单，所制备的聚羟基丁酸酯/聚吡咯复合纳米纤维膜具有良好的物理机械性能、生物相容性、生物降解性和良好的导电性。
具体实施方式
实施例1：
将聚吡咯与盐酸按摩尔比为1∶1进行混合，分散在100ml的去离子水中，恒温30℃，密封搅拌4h，使两种原料充分接触并反应，然后进行真空抽滤同时不断用去离子水冲洗，再真空烘干，得到掺杂的聚吡咯；在室温下将掺杂的聚吡咯加入到二甲基甲酰胺溶剂中，超声处理2h，配置成质量体积分数为0.1％的溶液I；在室温下将分子量为20万的聚羟基丁酸酯溶解于氯仿中，磁力搅拌6h，配制成质量体积分数为3％的溶液II；将溶液I和溶液II按体积比为1∶10混合，超声搅拌2小时获得纺丝溶液；将纺丝溶液加入到注射器中，并将其固定在微量注射泵上，采用滚筒进行接收，高压静电调节范围10kV，注射泵流速0.3ml/h，接收距离10cm，获得直径为500nm复合导电纳米纤维膜。
实施例2：
将聚吡咯与硫酸按摩尔比为1∶2进行混合，分散在100ml的去离子水中，恒温40℃，密封搅拌8h，使两种原料充分接触并反应，然后进行真空抽滤同时不断用去离子水冲洗，再真空烘干，得到掺杂的聚吡咯；在室温下将掺杂的聚吡咯加入到二甲基甲酰胺溶剂中，超声处理2h，配置成质量体积分数为0.5％的溶液I；在室温下将分子量为30万的聚羟基丁酸酯溶解于三氟乙酸中，磁力搅拌6h，配制成质量体积分数为5％的溶液II；将溶液I和溶液II按体积比为5∶10混合，超声搅拌2小时获得纺丝溶液；将纺丝溶液加入到注射器中，并将其固定在微量注射泵上，采用滚筒进行接收，高压静电调节范围15kV，注射泵流速0.15ml/h，接收距离15cm，获得直径为400nm复合导电纳米纤维膜。
实施例3：
将聚吡咯与二烷基苯磺酸按摩尔比为1∶4进行混合，分散在100ml的去离子水中，恒温50℃，密封搅拌10h，使两种原料充分接触并反应，然后进行真空抽滤同时不断用去离子水冲洗，再真空烘干，得到掺杂的聚吡咯；在室温下将掺杂的聚吡咯加入到二甲基甲酰胺溶剂中，超声处理2h，配置成质量体积分数为2％的溶液I；在室温下将分子量为40万的聚羟基丁酸酯溶解于氯仿中，磁力搅拌6h，配制成质量体积分数为1％的溶液II；将溶液I和溶液II按体积比为3∶10混合，超声搅拌2小时获得纺丝溶液；将纺丝溶液加入到注射器中，并将其固定在微量注射泵上，采用滚筒进行接收，高压静电调节范围20kV，注射泵流速0.1ml/h，接收距离20cm，获得直径为300nm复合导电纳米纤维膜。
实施例4：
将聚吡咯与磺基水杨酸按摩尔比为1∶6进行混合，分散在100ml的去离子水中，恒温60℃，密封搅拌12h，使两种原料充分接触并反应，然后进行真空抽滤同时不断用去离子水冲洗，再真空烘干，得到磺基水杨酸掺杂的聚吡咯；在室温下将磺基水杨酸掺杂的聚吡咯加入到二甲基甲酰胺溶剂中，超声处理2h，配置成质量体积分数为2％的溶液I；在室温下将分子量为50万的聚羟基丁酸酯溶解于二甲基甲酰胺中，磁力搅拌6h，配制成质量体积分数为3％的溶液II；将溶液I和溶液II按体积比为2∶10混合，超声搅拌2小时获得纺丝溶液；将纺丝溶液加入到注射器中，并将其固定在微量注射泵上，采用滚筒进行接收，高压静电调节范围30kV，注射泵流速0.05ml/h，接收距离20cm，获得直径为200nm复合导电纳米纤维膜。

Claims (4)

1.一种聚羟基丁酸酯/聚吡咯复合导电纳米纤维膜，其特征为，它由聚羟基丁酸酯和聚吡咯在溶剂中先分散混合，再通过静电纺丝制备复合纳米纤维膜。
2.一种聚羟基丁酸酯/聚吡咯复合导电纳米纤维膜的制备方法，其特征是它包括下列步骤：
(1)将聚吡咯与掺杂剂按摩尔比为1∶1～1∶6进行混合，分散在100ml的去离子水中，恒温30～60℃，密封搅拌4-12h，使两种原料充分接触并反应，然后进行真空抽滤同时不断用去离子水冲洗，再真空烘干，得到掺杂的聚吡咯；
(2)在室温下将掺杂的聚吡咯加入到二甲基甲酰胺溶剂中，超声处理2h，配置成质量体积分数为0.1～5％的溶液I；
(3)在室温下将分子量为20～50万的聚羟基丁酸酯溶解于溶剂中，磁力搅拌6h，配制成质量体积分数为1～5％的溶液II；
(4)将步骤(2)获得的溶液I和步骤(2)获得的溶液II按体积比为1∶10～5∶10混合，超声搅拌2小时获得纺丝溶液；
(5)将步骤(4)获得的纺丝溶液加入到注射器中，并将其固定在微量注射泵上，采用滚筒进行接收，高压静电调节范围10～30kV，注射泵流速0.05～0.3ml/h，接收距离10～20cm，获得直径为200～500nm复合导电纳米纤维膜。
3.根据权利要求2所述的一种聚羟基丁酸酯/聚吡咯复合导电纳米纤维膜的制备方法，其特征是：所述的掺杂剂可以是盐酸、硫酸、磺基水杨酸、二烷基苯磺酸中的一种。
4.根据权利要求2所述的一种聚羟基丁酸酯/聚吡咯复合导电纳米纤维膜的制备方法，其特征是：所述的溶剂可以是氯仿、二甲基甲酰胺、三氟乙酸中的一种，也可以是二种溶剂的混合物。
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