CN101704933B - 热响应型超细纤维膜材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种热响应型超细纤维膜材料，其配方：(按摩尔百分含量计算)聚N-异丙基丙烯酰胺：93％～98％；长链烷基丙烯酸盐：2％～7％。热响应型超细纤维膜材料的制备方法，步骤：a)将上述配比的共聚物溶于甲醇中，室温搅拌，配制成均一透明溶液；b)将上述均一透明溶液，注入静电纺丝装置中，进行静电纺丝。其优点在于，它可控制电纺后纤维内的物理交联点密度，制备出具有不同温度响应范围及不同体积变化尺度的热响应型超细纤维膜材料。该材料具有良好的生物相容性，同时具有质轻柔软，透气好等优点，可用做温敏性的药物载体。制备方法简单有效，采用常规自由基聚合合成具有疏水侧链的共聚物，有效的延长了LCST温度范围，使热响应过程更可控。

Description

热响应型超细纤维膜材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物相容性高分子无纺布材料领域，特别是一种热响应型超细纤维膜材料及其制备方法。
背景技术
高分子凝胶的体积会受各种环境因素影响而发生变化，例如温度、溶剂环境、pH值、外加电场、光照等。聚N-异丙基丙烯酰胺(P-NIPA)是一种典型的热响应型高分子，在水溶液中的低临界溶液温度(LCST，即lower criticalsolution temperature)为32℃。而凝胶体积的快速转变在实际应用中十分重要，如传感器、传动器、药物载体、细胞工程等，因此P-NIPA在这些领域也有广泛的应用前景。
静电纺丝是一种简单有效的制备纳米尺度纤维的方法，通过将各种聚合物溶液或熔体置于高压静电场下，改变接收装置便可以制备无纺或取向的超细纤维膜。若将P-NIPA电纺成超细纤维膜，由于其具有超细的纤维直径及超大的比表面积，改变温度应能观察到纤维膜巨大的体积变化。虽然很多溶剂都能够实现P-NIPA的电纺，但由于缺乏分子内及纤维内的交联点，得到的纤维材料在低于LCST的温度下会很快溶解在水中，即使高于LCST，纤维膜也会破裂分散在水中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对上述现有技术现状，而提供提供一种具有良好的生物相容性，同时具有质轻柔软，透气性好等特点的热响应型聚N-异丙基丙烯酰胺类高分子的超细纤维膜材料。
本发明的另一目的是，提供一种制备热响应型聚N-异丙基丙烯酰胺类高分子超细纤维膜材料的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种热响应型超细纤维膜材料，其特征在于，其配方的基本组成如下：(以下按摩尔百分含量计算)聚N-异丙基丙烯酰胺：93％～98％；长链烷基丙烯酸盐：2％～7％；
优选地，其配方的基本组成如下：(以下按摩尔百分含量计算)聚N-异丙基丙烯酰胺：95％；长链烷基丙烯酸盐：5％；
优选地，其配方的基本组成如下：(以下按摩尔百分含量计算)聚N-异丙基丙烯酰胺：97％；长链烷基丙烯酸盐：3％。；
所述的长链烷基丙烯酸盐为n烷基丙烯酸盐，其中12≤n≤20。
合成聚N-异丙基丙烯酰胺与十八烷基丙烯酸盐的共聚物，利用常规自由基聚合方法合成；所述共聚物的重均分子量(Mw)为3～10万；热响应型超细纤维膜中的复合纤维的直径为200nm～1μm。
热响应型超细纤维膜材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a)将自由基聚合后的聚N-异丙基丙烯酰胺与长链烷基丙烯酸盐的共聚物溶于甲醇中，室温搅拌，配制成均一透明溶液；其中，共聚物中的聚N-异丙基丙烯酰胺的摩尔百分含量为93％～98％，长链烷基丙烯酸盐的摩尔百分含量为2％～7％；b)将上述均一透明溶液，注入静电纺丝装置中，进行静电纺丝，得到热响应型聚N-异丙基丙烯酰胺类高分子超细纤维膜材料；步骤b)中，所述的静电纺丝的条件：电压为15～30kV，溶液流量为10～100μL/min，接收距离为5cm～25cm。
与现有技术相比，本发明的优点在于，它利用自由基聚合合成P-NIPA与长链烷基丙烯酸盐的共聚物，改变长链烷基丙烯酸盐的投料量即可控制共聚物中两组份的摩尔比，从而控制电纺后纤维内的物理交联点密度，就可制备出具有不同温度响应范围及不同体积变化尺度的热响应型超细纤维膜材料。它具有良好的生物相容性，同时具有质轻柔软，透气好等优点，该材料可用做温敏性的药物载体。本发明提供的方法简单有效，采用常规自由基聚合合成具有疏水侧链的共聚物，有效的延长了LCST温度范围，使热响应过程更可控。
具体实施方式
下面根据实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一
将摩尔百分含量为97％的聚N-异丙基丙烯酰胺与摩尔百分含量为3％的十八烷基丙烯酸盐使用常规自由基聚合方法，合成聚N-异丙基丙烯酰胺与十八烷基丙烯酸盐的共聚物，共聚物的重均分子量(Mw)为4.7万。将该共聚物溶于甲醇，室温搅拌配制成质量百分浓度为25％的均一透明溶液；将上述均一透明的混合液注入静电纺丝装置中进行静电纺丝，在电压为20kV、溶液流量为50μL/min、接收距离为15cm，得到能够作为温敏性药物载体使用的聚N-异丙基丙烯酰胺类高分子超细纤维膜材料。该超细纤维膜是由光滑的纤维构成，纤维的平均直径为0.3μm。该膜材料的低临界溶液温度LCST为23℃。
实施例二
将摩尔百分含量为95％的聚N-异丙基丙烯酰胺与摩尔百分含量为5％的十八烷基丙烯酸盐使用常规自由基聚合方法，合成聚N-异丙基丙烯酰胺与十八烷基丙烯酸盐的共聚物，共聚物的重均分子量(Mw)为4.7万。将该共聚物溶于甲醇，室温搅拌配制成质量百分浓度为25％的均一透明溶液；将上述均一透明的混合液注入静电纺丝装置中进行静电纺丝，在电压为20kV、溶液流量为50μL/min、接收距离为15cm，得到能够作为温敏性药物载体使用的聚N-异丙基丙烯酰胺类高分子超细纤维膜材料。该超细纤维膜是由光滑的纤维构成，纤维的平均直径为0.3μm。该膜材料的低临界溶液温度LCST为23℃。

Claims (4)

1.一种热响应型超细纤维膜材料，其特征在于，其配方的基本组成按摩尔百分含量计算如下：
聚N-异丙基丙烯酰胺：93％～98％；
长链烷基丙烯酸盐：2％～7％；
所述的长链烷基丙烯酸盐为n烷基丙烯酸盐，其中12≤n≤20；
所述的热响应型超细纤维膜材料的制备方法包括如下步骤：
a)将自由基聚合后的聚N-异丙基丙烯酰胺与长链烷基丙烯酸盐的共聚物溶于甲醇中，室温搅拌，配制成均一透明溶液；其中，共聚物中的聚N-异丙基丙烯酰胺的摩尔百分含量为93％～98％，长链烷基丙烯酸盐的摩尔百分含量为2％～7％；
b)将上述均一透明溶液，注入静电纺丝装置中，进行静电纺丝，得到热响应型聚N-异丙基丙烯酰胺类高分子超细纤维膜材料；所述的静电纺丝的条件：电压为15～30kV，溶液流量为10～100μL/min，接收距离为5cm～25cm。
2.如权利要求1所述的热响应型超细纤维膜材料，其特征在于，其配方的基本组成按摩尔百分含量计算如下：
聚N-异丙基丙烯酰胺：95％；
长链烷基丙烯酸盐：5％。
3.如权利要求1所述的热响应型超细纤维膜材料，其特征在于，其配方的基本组成按摩尔百分含量计算如下：
聚N-异丙基丙烯酰胺：97％；
长链烷基丙烯酸盐：3％。
4.如权利要求1所述的热响应型超细纤维膜材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)将自由基聚合后的聚N-异丙基丙烯酰胺与长链烷基丙烯酸盐的共聚物溶于甲醇中，室温搅拌，配制成均-透明溶液；其中，共聚物中的聚N-异丙基丙烯酰胺的摩尔百分含量为93％～98％，长链烷基丙烯酸盐的摩尔百分含量为2％～7％；
b)将上述均一透明溶液，注入静电纺丝装置中，进行静电纺丝，得到热响应型聚N-异丙基丙烯酰胺类高分子超细纤维膜材料；所述的静电纺丝的条件：电压为15～30kV，溶液流量为10～100μL/min，接收距离为5cm～25cm。
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