[发明专利]高压静电纺丝技术制备自旋交叉复合纤维膜

说明书

技术领域

本发明涉及自旋交叉复合纤维膜材料的制备，特别利用静电纺丝技术直接制备自旋交叉配合物/聚乙烯吡咯烷酮复合纤维膜的方法。

背景技术

自旋交叉材料在一种持久外界微扰(如温度、压力、光辐射等)下，能够发生一种稳定态向另一种稳定态的转变的材料。从而起到信息存储和开关的作用，利用其自旋转变性质，自旋交叉材料可用于显示器的活性元件、温度传感器、光开关及信息记忆存储等多种分子基材料器件。然而，目前所制备的自旋交叉材料多以晶体状态或粉末形式存在，限制了其在各个领域的广泛应用。

为实现自旋交叉材料向功能器件转化的终极目标，人们逐渐将研究目光投向自旋交叉薄膜材料的制备及应用研究中，主要利用层层自组装法、L-B膜法等方法合成了自旋交叉薄膜材料。然而，这些制备方法适用于构筑Fe^II-M(CN)₄配位聚合物体系的自旋交叉化合物的薄膜，而对于其他类型的自旋交叉化合物尚没有通用的制备成薄膜材料的方法。近年，将自旋交叉材料与高分子相复合的复合材料为自旋交叉薄膜材料的研究提供了新的思路，复合材料中一方面高分子可为自旋交叉化合物的粒子提供稳定的化学环境，使其能较均匀地分散在高分子中，保留其自旋交叉性质；另一方面，将自旋交叉材料的自旋转变性质与功能高分子优良的机械加工性能有机地结合在一起，可制备出功能化的聚合物复合材料。目前，溶胶凝胶法和水凝胶浇注法已被用于自旋交叉/高分子复合纤维膜材料的制备中。

高压静电纺丝技术作为制备连续一维纳米材料的简单、有效的手段长期受到研究人员的关，高压静电纺丝技术已广泛用于制备无机、有机、有机/无机复合纳米纤维材料。然而，利用静电纺丝技术合成自旋交叉/高分子复合薄膜还尚未见报道。基于上述研究的启示，本发明利用静电纺技术，将自旋交叉化合物与高分子聚合物相复合，得到具有自旋转变性质的复合纤维膜材料。这使得自旋交叉分子材料距实用化更进了一步。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低廉、操作简单，同时可以大批量生产的制备自旋交叉化合物/聚合物复合纤维膜材料的方法。

本发明采用具有自旋交叉性质的单核Fe^II-N₄O₂型自旋交叉化合物和易溶于水、易成膜的聚合物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，通过高压静电纺丝技术直接制备出具有自旋交叉性质的复合纤维膜材料，纤维膜的自旋转变温度T_1/2 = 325 K。

本发明中自旋交叉化合物由配体AP-Mesal (AP-Mesal=2-hydroxy-3 -methyl-N'-(1- (pyridin-2-ylethylid- ene)benzohydydrazide)合成。

本发明中自旋交叉化合物 Fe(AP-Mesal)₂的制备：

(1) 称取一定质量的Fe(ClO₄)₂·6H₂O，并加入少量的抗坏血酸，溶于一定量的蒸馏水，然后在搅拌下缓慢加入一定体积的表面活性剂PEG-400，继续搅拌几分钟；

(2) 称取一定质量的配体AP-Mesal和等摩尔量的NaOH，溶于一定量的无水甲醇，然后在搅拌下缓慢加入一定体积的表面活性剂PEG-400，继续搅拌几分钟；

(3) 常温搅拌下，将步骤(1)所得的Fe(Ⅱ)的水溶液缓慢滴加到步骤(2)所得的配体的甲醇溶液中，继续搅拌反应；

(4) 将上述反应液离心，用蒸馏水洗涤数次，室温干燥，得最终产物。

本发明的具体制备方法包括以下步骤：

(1) Fe(AP-Mesal)₂和PVP分别溶于DMF和蒸馏水；

(2) 搅拌下，将Fe(AP-Mesal)₂的DMF溶液缓慢加到PVP 的水溶液中，得墨绿色的悬浊液，室温下搅拌2 h使其混合均匀；

(3) 将所得均一的混合液装入10 mL医用注射器中，采用22号针头，置于传统的单针头静电纺丝仪上纺出目标自旋交叉/聚合物复合纤维膜材料。

本发明所制备的自旋交叉化合物/聚合物复合纤维膜材料弥补了目前粉末和晶体状态的自旋交叉化合物在实际应用中的不足，使自旋交叉分子材料距实用化更进了一步。

本发明采用高压静电纺丝法制备自旋交叉化合物/聚合物复合纤维膜材料，该方法具有简单，高效，成本低廉等优势，可以大量制备出具有自旋交叉性质的柔软复合纤维膜。    

附图说明