[发明专利]一种制备一维有序PAMPS/PNIPAAm微/纳米纤维的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备一维有序微/纳米纤维的方法。

背景技术

一维纳米材料，如纳米管、纳米棒、纳米线和纳米纤维等，由于其独特的光、电、磁 等性质，是近年来科学研究的热门，特别是具有一定有序的一维纳米线被认为能应用于纳 电子器件领域。在制备一维纳米材料的方法中，静电纺丝技术被认为是最简单、最经济有 效的方法之一。

静电纺丝技术始于上个世纪30年代，是制备纳米纤维的主要方法之一。由于操作工 艺的简便性以及较广泛的适用性，近年来引起了人们越来越高的重视。由于静电纺丝制备 出的纳米纤维有着特殊的电学、磁学以及光学等方面的性质，因而在医药、工业、国防等 方面具有巨大的应用潜力。到目前为止，人们已经成功的将许多材料，例如碳、陶瓷、聚 合物等有机、无机、生物材料制成了相应的纳米纤维。然而，传统静电纺丝装置收集到的 一维纳米纤维往往是无规则排列的，制作一维有序纳米纤维仍然存在很大难度。

目前已有的文献报道了几种典型的静电纺丝制备一维定向有序纳米纤维的方法。转轴 法：Matthews等(J A Matthews，G E Wnek.Electrospinning of collagen  nanofibers[J].Biomacromolecules，2002，3：232-238.《生物大分子》期刊上刊登的电纺 法制备胶原纤维)借鉴传统纺织工艺的方法，在电纺装置中用一转速可调的转轴作为接收 极，落下的纤维缠绕在转轴上，当转速合适时可以得到平行于转速方向的纤维。通过这种 方法，他们制备了有序的胶原质纤维，但排列效果不是太好。平行电极法：Li等人(D Li， Y L Wang，Y N Xia.Electrospinning of polymeric and ceramic nanofibers as uniaxially aligned  arrays[J].Nano Letters，2003，3：1167-1171.《纳米快报》上刊登的电纺法制备有序高分 子和陶瓷纳米纤维)将两个电极平行放置，纤维在下落过程中受到静电力的作用，被拉直 在垂直于电极的方向沉积，最终搭载在两个电极之间。这种方法所得的纤维排列程度有很 大提高，排列纤维面积也有很大增加，是一种简单而行之有效的方法。转盘法：Theron 等(A Theren，E Zussman，AL，Yarin.Electrostatic field-assisted alignment of electrospun  nanofibers[J].Nanotechnology，2001，12：384-390。电场辅助法制备有序电纺纳米纤维， 《纳米科技》)为了制备少量平行度很高的排列纤维，将接收装置改为转盘。转盘的厚度 为5mm，在电纺过程中，纤维会缠绕在转盘上。转盘作为负极改变了平板电极时的电场 分布。他们将排列的原因归结于电场分布的改变。这种方法的局限性是制备的排列纤维的 面积比较小，而且纤维排列控制有限。

2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，是制备吸水性聚合物的重要原料。其分子式 为：C₇H₁₃ NSO₄，它是一种带有磺酸基团的乙烯基单体，具有良好的络合性、吸附性、生 物活性、水解稳定性，可用于共聚或均聚，其均聚物具有良好的热稳定性，分解温度可达 210℃，而其钠盐均聚物的分解温度可高达329℃。可广泛应用于水处理、合成纤维、印 染、塑料、吸水涂料、造纸等诸多领域。由于其结构中含有强亲水的磺酸基(-SO₃H)故其 均聚物以PAMPS具有很高的吸水能力和溶胀比，同时磺酸基和酰胺基的存在决定了 PAMPS具有pH敏感性。N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)，其分子式为：C₆H₁₁NO，结构中含 有极性酰胺基团和疏水性异丙基侧基；其均聚物PNPIAAm的体积相变具有温度敏感性， 是典型的温敏性材料，具有较低的最低临界共溶温度(LCST)，为32.5℃。NIPAAm可被 应用于药物输送、生物活性分子分离、催化反应等领域。然而，目前还没有将PAMPS和 PNPIAAm结合应用于制备得到一维纤维的研究报道。

发明内容