pH敏感型纳米纤维水凝胶毡及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种pH敏感型纳米纤维水凝胶毡及其制备方法，涉及响应型纳米水凝胶材料技术领域。本发明专利技术提供的一种pH敏感型纳米纤维水凝胶毡及其制备方法，通过采用聚天冬氨酸的中间体聚琥珀酰亚胺和聚丙烯腈溶于溶剂中进行静电纺丝，得到聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡；再分别用热交联法对聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡中聚丙烯腈组分进行交联，用交联剂对聚琥珀亚酰胺组分进行交联；将交联后的聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡进行水解，洗涤干燥，得到pH敏感型纳米纤维水凝胶毡。本发明专利技术提供的纳米水凝胶毡在具备较强pH敏感性的同时、兼具较强机械性能和吸水性能，且溶胀速率高，在药物缓释、传感器、驱动器等领域具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
pH敏感型纳米纤维水凝胶毡及其制备方法
本专利技术涉及响应型纳米水凝胶材料
，特别涉及一种pH敏感型纳米纤维水凝胶毡及其制备方法。
技术介绍
材料的智能化是现代高技术新材料发展的重要方向之一，响应型水凝胶作为一种智能软材料，不仅具有与生物组织相似的“软、湿”特性，而且在外界环境刺激，比如pH、温度、电场、光等作用下，会产生溶胀或收缩行为，因此在智能机器人、微流体阀门、生物医学、传感器等领域具有巨大的应用前景。近些年来，响应型水凝胶的应用取得了较大进展。然而，传统水凝胶响应速度慢，通常需要数分钟甚至数小时才能完成响应行为，严重阻碍了响应型水凝胶的应用。因此，构建具有快速响应特性的水凝胶具有重要意义。近些年来，静电纺丝技术因可制备直径较小的纳米纤维、方法简单、工艺可控等优点，在水凝胶制备领域得到应用。静电纺纳米纤维膜内部丰富的贯穿孔洞结构形成水分子扩散通道，可大大提高水凝胶的响应速度。目前，关于静电纺丝法构建温度、pH、电场等刺激响应型纳米纤维水凝胶毡的研究已有报道。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现相关技术至少存在以下问题：纳米纤维水凝胶毡由纳米纤维沉积而成，现有技术制备得到的纳米纤维水凝胶毡中，纳米纤维之间抱合力弱且纳米纤维内高分子分子链取向度差，导致纳米纤维水凝胶毡的机械性能普遍较差，尤其是其发生溶胀后机械性能进一步减弱。
技术实现思路
针对相关技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种pH敏感型纳米纤维水凝胶毡及其制备方法，通过制备工艺的改进，采用聚丙烯腈与聚琥珀酰亚胺进行溶液共混，经静电纺丝成型得到复合纳米纤维膜，再将复合纳米纤维膜进行热处理，使聚丙烯腈交联，然后将复合纳米纤维膜置于交联剂中对聚琥珀酰亚胺交联；最后将两组分中未交联部分水解，得到pH敏感型纳米纤维水凝胶毡，得到的pH敏感型纳米纤维水凝胶毡机械性能较高，且兼具较快的pH响应速度。本专利技术的技术方案如下：根据本专利技术实施例的第一个方面，提供一种pH敏感型纳米纤维水凝胶毡的制备方法，其特征在于，所述方法包括：（1）将聚琥珀酰亚胺、聚丙烯腈按预设质量比共同溶于溶剂后，搅拌并静止脱泡得到纺丝液，再将所述纺丝液加入溶液存储装置中，施加高压电进行静电纺丝，制备得到聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡；（2)将所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡置于150-300℃的加热装置内加热0.4-4h，使得所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡中的聚丙烯腈组分发生热交联，然后再将所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡置于交联剂中，使得所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡中的聚丙烯腈组分发生交联剂交联；（3）将交联后的所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡进行水解，再使用去离子水洗涤至中性，冷冻干燥处理后制得pH敏感型纳米纤维水凝胶毡。在一个优选的实施例中，所述聚琥珀酰亚胺与所述聚丙烯腈的质量比为1:99-99:1。在一个优选的实施例中，所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。在一个优选的实施例中，所述加热装置内气体为空气或氮气。在一个优选的实施例中，所述交联剂为二胺类化合物，交联剂交联工序采用的方式为蒸汽交联或溶液交联。在一个优选的实施例中，所述交联剂为乙二胺或己二胺。在一个优选的实施例中，所述将交联后的所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡进行水解，包括：将交联后的所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡置于碱性溶液中加热水解；或，将交联后的所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡置于酸性溶液中加热水解，再置于碱性溶液中常温水解。在一个优选的实施例中，静电纺丝工序的参数包括：注射泵推进速度为0.3-0.4mL/h，电压为15-18kV，纺丝距离为18cm。根据本专利技术实施例的第二个方面，提供一种pH敏感型纳米纤维水凝胶毡，其特征在于，所述pH敏感型纳米纤维水凝胶毡由上述任意所述的pH敏感型纳米纤维水凝胶毡的制备方法制备得到，所述pH敏感型纳米纤维水凝胶毡具备网络互穿结构。与现有技术相比，本专利技术提供的一种pH敏感型纳米纤维水凝胶毡及其制备方法具有以下优点：本专利技术提供的一种pH敏感型纳米纤维水凝胶毡及其制备方法，通过采用聚天冬氨酸的中间体聚琥珀酰亚胺和聚丙烯腈溶于溶剂中进行静电纺丝，得到聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡；再分别用热交联法对聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡中聚丙烯腈组分进行交联，用交联剂对聚琥珀亚酰胺组分进行交联；将交联后的聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡进行水解，洗涤干燥，得到pH敏感型纳米纤维水凝胶毡。本专利技术提供的纳米水凝胶毡在具备较强pH敏感性的同时、兼具较强机械性能和吸水性能，且溶胀速率高，在药物缓释、智能开关、传感器、驱动器等领域具有广泛的应用前景。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并于说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1是根据一示例性实施例示出的一种pH敏感型纳米纤维水凝胶毡的制备方法的方法流程图。图2是根据一示例性实施例示出的一种pH敏感型纳米纤维水凝胶毡的扫描电子显微镜照片。图3是一种现有技术通过静电纺制备得到的聚琥珀酰亚胺/聚天冬氨酸纳米纤维毡的扫描电子显微镜照片。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据一示例性实施例示出的一种pH敏感型纳米纤维水凝胶毡的制备方法的方法流程图，如图1所示，该pH敏感型纳米纤维水凝胶毡的制备方法包括：步骤1：将聚琥珀酰亚胺、聚丙烯腈按预设质量比共同溶于溶剂后，搅拌并静止脱泡得到纺丝液，再将所述纺丝液加入溶液存储装置中，施加高压电进行静电纺丝，制备得到聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡。步骤2：将所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡置于150-300℃的加热装置内加热0.4-4h，使得所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡中的聚丙烯腈组分发生热交联，然后再将所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡置于交联剂中，使得所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡中的聚丙烯腈组分发生交联剂交联。需要说明的是，本专利技术选用聚琥珀酰亚胺和聚丙烯腈作为静电纺原料，其中，聚丙烯腈为pH响应型聚丙烯腈基水凝胶前体，经过热处理交联后可形成网络，也可水解生成pH响应基团羧基；聚琥珀酰亚胺为聚天冬氨酸类水凝胶前体，可通过化学交联形成网络，也可水解生成pH响应基团羧基。步骤3：将交联后的所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡进行水解，再使用去离子水洗涤至中性，冷冻干燥处理后制得pH敏感型纳米纤维水凝胶毡。本专利技术通过双交联的手段，使得最终制得的pH敏感型纳米纤维水凝胶毡具备网络互穿结构，从而极大提高了聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡的机械性能，且选用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种pH敏感型纳米纤维水凝胶毡的制备方法，其特征在于，所述方法包括：/n（1）将聚琥珀酰亚胺、聚丙烯腈按预设质量比共同溶于溶剂后，搅拌并静止脱泡得到纺丝液，再将所述纺丝液加入溶液存储装置中，施加高压电进行静电纺丝，制备得到聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡；/n（2) 将所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡置于150-300℃的加热装置内加热0.4-4h，使得所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡中的聚丙烯腈组分发生热交联，然后再将所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡置于交联剂中，使得所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡中的聚丙烯腈组分发生交联剂交联；/n（3）将交联后的所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡进行水解，再使用去离子水洗涤至中性，冷冻干燥处理后制得pH敏感型纳米纤维水凝胶毡。/n

【技术特征摘要】
1.一种pH敏感型纳米纤维水凝胶毡的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
（1）将聚琥珀酰亚胺、聚丙烯腈按预设质量比共同溶于溶剂后，搅拌并静止脱泡得到纺丝液，再将所述纺丝液加入溶液存储装置中，施加高压电进行静电纺丝，制备得到聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡；
（2)将所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡置于150-300℃的加热装置内加热0.4-4h，使得所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡中的聚丙烯腈组分发生热交联，然后再将所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡置于交联剂中，使得所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡中的聚丙烯腈组分发生交联剂交联；
（3）将交联后的所述聚琥珀酰亚胺/聚丙烯腈纳米纤维毡进行水解，再使用去离子水洗涤至中性，冷冻干燥处理后制得pH敏感型纳米纤维水凝胶毡。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚琥珀酰亚胺与所述聚丙烯腈的质量比为1:99-99:1。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。


4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彩丹，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33