[发明专利]一种界面靶向膜和界面靶向纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种界面靶向膜和界面靶向纤维的制备方法，属于功能材料技术领域。具体涉及一种以疏水性高分子聚合物为原料制备界面靶向膜和界面靶向纤维的方法，所制备的膜或纤维能自发分布至油水两相界面，可广泛应用于生物催化、油水分离和稳定乳液等领域。

背景技术

早在1907年，Pickering便阐述了胶体粒子可吸附至油水两相界面的现象，并指出若将胶体颗粒加入油水乳液中，自组装在两相界面处的颗粒可起到稳定液滴的功能。自此，颗粒的界面自发分布及界面自组装渐成研究热点。迄今已知，无论颗粒的尺寸属于纳米级别或微米级别，也不管颗粒由无机材料或有机材料制成，只要其具有适宜的亲疏水性，具有足够高的界面吸附能，即可自发分布至油水界面(Soft Matter，2007，3，1231-1248)。包括氧化硅、氧化铁颗粒、炭黑粉末等的界面自组装行为均已被证实(Langmuir，2004，20，11821-11823)，美国专利US 7470840 B2也公开了纳米颗粒在界面自组装行为的调控方法。

至1991年，诺贝尔奖得主De Gennes提出Janus颗粒的概念，从化学角度来看，这种颗粒的两个半球具有完全不同的表面性质。若两半球表面分别具亲水性和疏水性，与均质颗粒相比，这种Janus颗粒更易被吸附并稳定存在于油水界面(Langmuir，2004，20，11821-11823；Langmuir，2001，17，4708-4710)。正如美国专利US 7875654 B2所述，最为成熟的Janus颗粒制备方法是对均质的纳米或微米颗粒进行局部表面改性，从而获得聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸颗粒、氧化硅/聚丙烯酸颗粒(J.Am.Chem.Soc.，2003，125，3260-3267)等。此外，利用颗粒功能基团间的交联反应还可获得独特的界面膜。

另有一种在油水界面处原位生成的Janus无机膜，同样具备自发分布于界面的功能。将制备无机氧化物或硫化物的前驱体溶解在有机相，催化前驱体水解和缩聚的物质溶解在水相，两相混合后可在界面处反应并原位生成无机薄膜，膜干燥后表现出特有的两亲性，该法适于制备氧化硅、氧化钛、氧化锆、硫化镉、硫化锌和硫化铜等界面膜(J.Mater.Chem.，2008，18，1021-1028；J.Colloid Interf.Sci.，2009，333，404-410)。

界面颗粒和界面膜的应用领域广泛，Janus颗粒和均质颗粒都可作为颗粒状表面活性剂用于稳定乳液(US 2010/0305219 A1)，负载金属或生物催化剂的界面颗粒也已在催化油水两相反应这一领域显示出高效作用。而Janus交联膜或无机膜则在油水分离和微流控领域具较好的应用前景(J.Mater.Chem.，2008，18，1021-1028)。但现有界面颗粒或由颗粒交联而成的界面膜，其制备过程复杂，制备规模难以放大(J.Mater.Chem.，2005，15，3745-3760)。无机Janus膜又存在机械强度差，在制备和干燥过程中极易破损的问题，应用也由此受限。可见，有必要开发一种新型且简便的界面材料制备方法。

静电纺丝是一种简便且高效的纳米纤维制备方法，所得纤维材料在宏观上呈膜的形貌，厚度可在微米级别自由调控，由于纤维直径在纳米级别，常具有普通膜材料无法比拟的独特性质。尽管纳米纤维膜已被用于空气过滤和传感器等领域，却未见利用静电纺丝纳米纤维制备界面膜的报道。

发明内容

针对现有界面膜制备过程繁琐，无机界面膜机械强度差的问题，本发明提供一种界面靶向膜的制备方法，以疏水性有机高分子聚合物为原材料，通过静电纺丝和亲水改性的方法制备界面靶向膜，还可进一步通过冷冻切片的方法获得界面靶向纤维。

一种界面靶向膜和界面靶向纤维的制备方法具体包括以下步骤：

(1)制备疏水性纳米纤维膜：将疏水性高分子聚合物溶于有机溶剂配制成电纺液，利用静电纺丝法制备膜厚度为20～200μm，纤维平均直径介于100～1000nm的膜，电纺时间为1～10h，待溶剂完全挥发后膜与水的接触角＞110°；

(2)疏水性纳米纤维膜的亲水改性：将纳米纤维膜浸泡于水、甲醇溶液或乙醇溶液中，使膜完全润湿，再通过水洗除去膜上残留的醇溶液；将膜转移至浓度为0.5～10mg/mL的蛋白质溶液中，振荡0.5～24h使蛋白质偶联或吸附至膜上，用去离子水充分洗涤除去未结合至膜上的蛋白质，膜干燥后与水的接触角为70～100°；