[发明专利]一种静电混纺含糖聚丙烯腈纳米纤维膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米纤维膜的制备领域，特别涉及一种静电混纺含糖聚丙烯腈纳米纤维膜的制备方法。

背景技术

静电纺丝是一种利用带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形制备纳米到亚微米尺寸聚合物纤维的技术。相对于一般方法制备的聚合物纤维，静电纺制备的纤维具有极大的比表面积，以及纤维表面具有小孔等特殊形态。这些特性使得该纤维在过滤、组织工程、超敏感传感器等方面有很大的潜在应用前景。静电纺丝还具有简单、方便、廉价等特点，从而激起了人们对其进行深入研究的浓厚兴趣。

聚丙烯腈(PAN)是一类通用聚合物材料，其成纤性好、耐一般溶剂、不易水解、抗氧化、化学稳定，并具有优异的耐细菌侵蚀性。利用静电纺丝技术，可以简单方便地制备PAN纳米纤维；PAN纳米纤维无序堆积所形成的纳米纤维膜，则具有极高的比表面积和孔隙率，同时具有较好的机械强度，其纤维形态还能通过制备条件来调控。这些特征使得该材料在生物工程、复合材料、过滤分离、传感器及光电器件等领域显示出潜在应用前景。

由于其表面相对惰性且亲水性较差，用作水溶液分离时，特别是用于生物医用领域以及其它与生物分子接触的环境时，聚丙烯腈微孔膜会与生物分子发生非特异性相互作用，导致蛋白质、血小板等在膜表面大量的吸附，造成膜污染，严重影响膜的服役稳定性。因此，有必要对聚丙烯腈微孔膜进行表面改性，一方面提高膜的亲水性，改善膜的抗污染能力，延长使用寿命；另一方面赋予膜以新的功能，拓宽其应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种静电混纺含糖聚丙烯腈纳米纤维膜的制备方法，该方法操作简单、产物易处理且经济环保，该纳米纤维膜克服了聚丙烯腈固有的缺陷，含有丰富的可反应亲水活性功能基团，提高了材料表面的非特异性吸附并改善材料表面的生物相容性。

本发明的一种静电混纺含糖聚丙烯腈纳米纤维膜的制备方法，包括：

(1)将二酸二乙烯酯与葡萄糖按摩尔比1∶1～4∶1溶于无水吡啶中，利用酶促合成技术合成葡萄糖乙烯脂；在上述葡萄糖乙烯脂中加入过硫酸铵作为引发剂，再加入H₂O作溶剂，然后于55-60℃氮气保护下搅拌反应3-5h，聚合反应结束后得到葡萄糖乙烯脂均聚物；

(2)将PAN溶于DMF得到浓度为0.05～0.07g/ml的PAN溶液，然后加入上述葡萄糖乙烯脂均聚物，搅拌至完全溶解，然后静置，得PAN/葡萄糖乙烯脂均聚物纺丝液；

(3)将上述PAN/葡萄糖乙烯脂均聚物纺丝液进行静电纺丝得PAN/葡萄糖乙烯脂超细纳米纤维膜，最后干燥，即得含糖聚丙烯腈纳米纤维膜。

步骤(1)中所述的酶促合成技术为：将二酸二乙烯酯与葡萄糖按摩尔比1∶1～4∶1溶于50～100mL无水吡啶，加入0.5～1.5g碱性蛋白酶，放入40～60℃恒温振荡培养箱中反应3～5天，转速为210rpm，合成葡萄糖乙烯脂；

步骤(1)中所述的葡萄糖乙烯脂，其粗产物用硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯，展开剂为体积比为17∶3∶1的乙酸乙酯/甲醇/水，用I₂显色。

步骤(1)中所述的过硫酸铵占葡萄糖乙烯脂质量分数为0.2～2％。

步骤(1)中所述的加入H₂O作溶剂后，葡萄糖乙烯脂的浓度为2-3mol/L。

步骤(1)中所述的聚合反应结束后，将产物经丙酮沉淀并除去没反应的葡萄糖乙烯脂。

步骤(2)中所述的PAN/葡萄糖乙烯脂均聚物纺丝液中葡萄糖乙烯脂均聚物的质量分数为10％～90％。

步骤(2)中所述的PAN/葡萄糖乙烯脂均聚物纺丝液中葡萄糖乙烯脂均聚物的质量分数为50％、55％、60％、65％或70％。

步骤(3)中所述的静电纺丝的工艺参数为：注射器规格为5ml，针头内径为0.4～0.7mm，喷出流速0.8～2ml/h，静电压10～18kv，接收屏采用铝箔接地接收，接受距离为10～20cm，采用正交方法(改变某一参数，固定其他的参数)调节纺丝参数进行电纺。

步骤(3)中所得的PAN/葡萄糖乙烯脂超细纳米纤维膜的直径随着葡萄糖乙烯脂均聚物质量分数增加而几乎不变，为80～250nm。

步骤(3)中所述的干燥为放入真空干燥箱中40～60℃恒温干燥24～48h。

糖是生物分子中的一种，广泛存在于生物体内，是一类多羟基化合物，具有极强的亲水性，因此，把糖引入材料的表面，将有效改善材料表面的生物相容性。因此，含糖聚合物经常被用来改善材料的亲水性及抑制蛋白质等物质在材料表面的非特异性吸附。