[发明专利]芯壳型聚乙撑二氧噻吩/聚乙烯醇纤维复合膜及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种芯壳型聚乙撑二氧噻吩/聚乙烯醇纤维复合膜及制备方法，具体说是将静电纺丝和纳米反应器结合起来制备芯壳型聚乙撑二氧噻吩/聚乙烯醇纤维复合膜。

背景技术

模板法是制备高分子纳米材料很重要的一种方法，模板法又可称为纳米反应器聚合法，目前用作纳米反应器即模板的物质主要有(反相)微乳液、多孔材料和层状硅酸盐，其中，微乳液和多孔材料用于制备高分子纳米材料，需要破乳和除去多孔模板等复杂的后续处理(J.Joo，B.H.Kim and D.H.Park Synth.Met.19968010)，层状硅酸盐只能用于制备高分子与硅酸盐的纳米复合材料(M.R.Karim and J.H.Yeum J.Polym.Sci.，PartB：Polym.Phys.2008 46 2279)。因而，开发一种新颖、简单、可用于制备多种高分子纳米复合材料的纳米反应器具有很重要的意义。

静电纺丝是近些年来出现的一种制备纳米材料的方法，除了制备均匀纤维以外，芯壳型纤维(X.L.Xu，L.X.Yang and X.Y.Xu J.of Controlled Release 20053433)及纳米管也可以通过纺丝方法制备。通过混合纺丝或在纺丝纤维表面进行原位聚合的方法可以制备纳米复合材料。将单体引入纺丝液进行纺丝，然后进行原位聚合的相关报道还很少，先纺丝后聚合的方法可以用于制备各种复合材料。

聚乙撑二氧噻吩[poly(3，4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT]具有电导率高，环境稳定性良好及氧化态薄膜透明等优点而成为最具发展前景的导电高分子之一，广泛用于传感器(H.Yamato，M.Ohwa and W.Wernet Electrochim.Acta.1997422517)和有机光伏电池(R.P.Kingsborough and T.M.Swager J.Am.Chem.Soc.1999 121 8825)等领域。PEDOT与生物相容性材料的复合材料在生物传感器领域具有很大的应用前景，然而由于PEDOT极差的溶解性，很大的阻碍了其与其他材料的复合。将单体引入生物相容性材料内部，再进行原位聚合是一种制备高PEDOT含量的PEDOT/生物相容性材料复合材料的重要方法。聚乙烯醇(PVA)为水溶性生物相容性材料，原料易得，应用广泛。本发明开发了一种制备高PEDOT含量的PEDOT/PVA纤维复合膜的方法，此纤维复合膜有望用于生物传感器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种芯壳型聚乙撑二氧噻吩/聚乙烯醇纤维复合膜及制备方法，芯壳型聚乙撑二氧噻吩/聚乙烯醇纤维复合膜的制备方法，将静电纺丝和纳米反应器聚合思想结合起来制备了纤维复合膜，此纤维复合膜有望用于生物传感器领域。该方法在制备其他领域的纤维复合膜方面同样具有很广泛的适用性。

本发明提供的芯壳型聚乙撑二氧噻吩/聚乙烯醇纤维复合膜是以聚乙烯醇和3，4-乙烯二氧噻吩(EDOT)和氯气为原料，按照质量浓度比EDOT为PVA的15％-45％配料，静电纺丝成纤维，再置于氯气环境中制备而成。

具体工艺：聚乙烯醇(PVA)溶于水并加入表面活性剂十二烷基硫酸钠制成水溶液，加入EDOT超声分散和搅拌，得到均匀的乳液进行静电纺丝，然后置入氯气中放置，最终得到蓝色的芯壳型聚乙撑二氧噻吩/聚乙烯醇纤维复合膜。

本发明中静电纺丝所得纤维具有不连续的芯壳型纺锤状结构，EDOT位于纺锤状结构的芯层。纤维平均直径为350-480nm，纺锤状结构芯层直径为680-800nm，壳层厚度为40-80nm。由氯气处理后的膜在5mM铁氰化钾溶液中测得的循环伏安曲线计算出的膜的电子迁移率为0.75-1.25×10^-11cm²V^-1S^-1。

本发明提供的芯壳型聚乙撑二氧噻吩/聚乙烯醇纤维复合膜的制备方法是通过静电纺丝开发新型纳米反应器及在此纳米反应器中进行乙撑二氧噻吩的原位聚合，具体步骤包括：

1)将聚乙烯醇(PVA)溶解于去离子水中，配制浓度为7％-10％(w/v)的水溶液，将十二烷基硫酸钠(SDS)加入到上述溶液之中，配制成浓度为1-5g/L的溶液。

2)EDOT在搅拌下缓慢加入到步骤1)的溶液中，EDOT的浓度为15％-45％(w/w PVA)。超声分散30min，然后常温搅拌6h，形成均匀的乳液。

3)步骤2)所配制的乳液进行静电纺丝，得到含有不连续芯壳型纺锤状结构的纤维，均匀纤维部分及纺锤状结构壳层为PVA，芯层为EDOT。