一種利用聚合物薄膜自卷曲制備纖維材料的方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用聚合物薄膜自卷曲制備纖維材料的方法。本發明通過在酸性水溶液中對圖案化的聚-4-乙烯基嘧啶薄膜進行可控自卷曲制備了一種新型的纖維材料；在進行卷曲之前，聚合物薄膜用不同的表面處理技術進行處理(如等離子體化學激活，金屬濺射，納米顆粒沉積等等)，然后用金屬刀片在薄膜上單向刮傷間隔為幾百微米的刮痕，卷曲從平行的刮痕開始最終形成雙軸纖維。本發明每50cm2的圖案化薄膜可以產出1cm3的纖維材料，提高了纖維材料的產量，具有大規模工業應用的前景。
【專利說明】 一種利用聚合物薄膜自卷曲制備纖維材料的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新型納米纖維的制備方法，尤其涉及一種利用圖案化的聚合物薄膜自卷曲制備纖維材料的方法。
【背景技術】
[0002]具有先進功能的纖維材料在醫學、化學工程、細胞動力學等領域都有非常廣泛的應用，智能纖維及其產品能夠被開發成用于活體組織再生的支架材料、可控藥物釋放的容器、電活性人造肌肉的構件元素、傳感器和光電子器件等。在大部分的應用中，功能纖維的先進功能依賴于其復雜的結構和精確的制造程序。電活性纖維由導電聚合物，電解質和電極形成的連續外殼構成，具有空心結構的纖維可以利用核-殼靜電紡絲的方法制備，或者通過在具有微孔結構的模板膜的內部沉積聚合物的方法制備。這種纖維具有非常廣泛的應用如藥物傳遞，催化和紅外傳導。
[0003]具有不同自然屬性的微拉伸薄膜的自卷曲近年來已經被廣泛研究用于一種制備微米或亞微米寬的管狀和卷軸狀材料的方法；伴隨著起皺和膨脹，薄膜的卷曲構成一種內部的面內壓力的松弛模式，對于脫離基底的通常會有結構多相性的薄膜來說卷曲是非常常見的；對于聚合物來說，多相性與薄膜的上部和外面的不同的化學組成有關系。現有技術中，附著有功能性微納米顆粒的纖維狀材料的開發方面的研究較少，且這類纖維材料的產量很低。
【發明內容】
[0004]本發明制備了一種新型的纖維材料，這種材料是利用刺激相應型聚合物如交聯聚-4-乙烯基嘧啶的微卷曲制備的，微卷曲是通過在亞毫米寬的條紋中圖案化處理的聚-4-乙烯基嘧啶的薄膜的自卷曲形成的。在進行卷曲之前，聚合物薄膜可以用不同的表面處理技術進行處理(如等離子體化學激活，金屬濺射，納米顆粒沉積等等)。本發明表明，自卷曲程序可以用來開發大量制備具有卷軸狀內部結構的聚合物纖維材料，也制備磁性微米顆粒(Fe3O4)功能化的纖維材料并用于過氧化氫降解的催化劑，纖維材料的力學性能可以通過在乙醇中用氯化銅溶液著色進行增強。
[0005]具體制備方法如下:
[0006](I)基底的制備:首先制備3%的聚-4-乙烯基嘧啶(w / V)的三氯甲烷溶液，然后在玻璃基底上利用旋涂的方法(旋涂參數為:速度1000?3500tpm，時間50?100s)制備出0.32?0.45微米厚的聚4-乙烯基嘧啶薄膜，薄膜先用紫外照射(波長=254nm，照射強度=2.0?2.5J / cm2)進行交聯，再用空氣等離子體(0.065Torr)處理50?IOOs進行親水性改性，用金屬刀片在薄膜上單向刮傷間隔為80?300微米的刮痕。
[0007](2)纖維材料的制備:基底用一層酸性溶液(pH=2 ；0.1 %的HCl水溶液)浸泡，纖維在酸性溶液的作用下20?40s就會形成并且肉眼可見，纖維用巴氏滅菌的移液管收集到試管中，然后將懸浮物與2?5wt%的氯化銅乙醇溶液混合，這時會發現纖維團聚成相對緊湊的塊狀結構，將纖維的團聚體轉移到蒸餾水中，然后冷凍干燥，最后，樣品在N2浴中-80°C低壓(10~15Torr)冷凍干燥。
[0008]本發明中，通過在酸性水溶液中對圖案化的聚-4-乙烯基嘧啶薄膜進行可控自卷曲制備了一種新型的纖維材料。卷曲從平行的刮痕開始最終形成雙軸纖維，纖維通過用CuCl2鹽溶液著色和冷凍干燥的方法進行固定，纖維材料的產量每50cm2的圖案化薄膜可以產出Icm3的纖維材料。
【具體實施方式】
[0009]為了加深對本發明的理解，下面結合具體實例做進一步的說明。
[0010](I)基底的制備:首先制備3%的聚-4-乙烯基嘧啶(w / V)的三氯甲烷溶液，然后在玻璃基底上利用旋涂的方法(速度2000tpm，時間70s)制備出0.43微米厚的聚4-乙烯基嘧啶薄膜；薄膜先用紫外照射(波長=254nm，照射強度為2.3J / cm2)進行交聯，用空氣等離子體(0.065ΤΟ1r)處理60s進行親水性改性，再用金屬刀片在薄膜上單向刮傷間隔為120微米的刮痕。[0011](2)纖維材料的制備:基底用一層酸性溶液(pH=2 ；0.1 %的HCl水溶液)浸泡，纖維在酸性溶液的作用下25秒鐘就會形成并且肉眼可見，纖維用巴氏滅菌的移液管收集到試管中，然后將懸浮物與3wt%的氯化銅乙醇溶液混合，這時會發現纖維團聚成相對緊湊的塊狀結構，將纖維的團聚體轉移到蒸餾水中，然后冷凍干燥。最后，樣品在N2浴中-80°C低壓(12Torr)冷凍干燥。
【權利要求】
1.一種聚合物薄膜自卷曲制備新型纖維材料的方法，步驟如下: (1)基底的制備: 制備3%的聚-4-乙烯基嘧啶(W / V)的三氯甲烷溶液，然后在玻璃基底上利用旋涂的方法(速度1000~3500tpm，時間50~100s)制備出0.32~0.45微米厚的聚4-乙烯基嘧啶薄膜，薄膜先用紫外照射(波長=254nm，照射強度=2.0~2.5J / cm2)進行交聯，再用空氣等離子體(0.065Torr)處理50~IOOs進行親水性改性，用金屬刀片在薄膜上單向刮傷間隔為80~300微米的刮痕； (2)纖維材料的制備: 基底用一層酸性溶液(pH=2 ;0.1%的HCl水溶液)浸泡，纖維在酸性溶液的作用下20~40s就會形成并且肉眼可見，纖維用巴氏滅菌的移液管收集到試管中，然后將懸浮物與2~5?七％的氯化銅乙醇溶液混合，將纖維的團聚體轉移到蒸餾水中，在N2浴中-80°C低壓(10~15Torr)冷凍干燥。
2.如權利要求1所述的制備新型纖維材料的方法，其特征在于:所述旋涂方法的參數為:速度2500tpm，時間70s，制備出的聚4-乙烯基嘧啶薄膜厚度為0.41微米。
3.如權利要求1所述的制備新型纖維材料的方法，其特征在于:金屬刀片在薄膜上造成的單向刮痕間隔為20 0微米。
【文檔編號】B29C69/00GK103624990SQ201310586346
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】韓志超, 許杉杉 申請人:無錫中科光遠生物材料有限公司