CN102978730B - 一种无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜的制备方法 - Google Patents

一种无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜的制备方法，包括：（1）以可溶性三价铁盐、二价铁盐为原料，通过化学共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米颗粒；（2）将大豆卵磷脂PC和聚乙烯吡咯烷酮PVP加入三氯甲烷中，振荡至完全溶解；（3）将所得磁性Fe3O4纳米颗粒加入上述溶液中，振荡至混匀，得纺丝液，然后高压静电纺丝，干燥，即得无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜。本发明制备原料易得，方法简单，条件温和，可成功制备混合均匀的无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜，易于工业化生产；本发明所得纤维表面光滑，粗细均匀，纤维直径约为1000nm。

Description

一种无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜的制备方法
技术领域
本发明属于脂质体纳米纤维膜的制备领域，特别涉及一种无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜的制备方法。
背景技术
磁性纳米材料作为一种新材料，因其具有特殊的超顺磁性和纳米尺寸的效应，使它在航空、电子、信息、石油、冶金、化工等领域都具有广泛的应用前景，其中以隐身吸波材料、屏蔽材料、巨磁电阻材料和磁制冷技术关键材料为这些领域内较为突出的代表。近几年来，磁性纳米材料在生物工程、靶向药物、临床诊断、精细化工、固定化酶、环境监测及治理等领域显示出了巨大的应用潜力。这些应用都是由于磁性纳米微粒具有尺寸小、比表面积大、表面活性高以及在外加磁场作用下快速响应等优良特性。
近年来应用高压静电纺丝技术制备功能纳米纤维的报道也越来越多。研究人员试图将各种各样的聚合物材料（包括天然的与合成的高分子、蛋白质、甚至小分子等）通过静电纺丝工艺制备纳米纤维膜，发挥材料在纳米尺度下的功能效能。同时这些纳米纤维在医药、分离提纯、能源、环保、催化反应等众多领域进行常识性应用。高压静电纺丝技术是一种自上而下的纳米制造技术，通过外加电场力克服喷头毛细管尖端液滴的液体表面张力和粘弹力而形成射流，在静电斥力、库仑力和表面张力共同作用下，被雾化后的液体射流被高频弯曲、拉延、分裂，在几十毫秒内被牵伸千万倍，经溶剂挥发或熔体冷却在接收端得到纳米级纤维。该技术工艺过程简单、操控方便、选择材料范围广泛、可控性强、并且可以通过喷头设计制备具有微观结构特征的纳米纤维，被认为是具有可能实现连续纳米纤维工业化生产的一种方法。应有该技术制备功能纳米纤维具有良好的前景预测。而将磁性物质与静电纺丝相结合制备复合纳米纤维，方法是一种创新，并且其制备的纤维包含了磁性性质与纳米尺寸效应，将具有更广阔的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜的制备方法。该制备方法简单，制备条件温和，所得纤维膜表面光滑，纤维粗细均匀，纤维直径约为1000nm。
本发明的一种无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜的制备方法，包括：
（1）以可溶性三价铁盐、二价铁盐为原料，通过化学共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米颗粒：首先，分别称取6.7g FeCl3·6H2O和3.06g FeCl2(Fe3+与Fe2+摩尔比为2:1)，依次溶解在200ml去离子水中，充分搅拌使之混匀，转移至500ml的三口烧瓶中。随后置于40℃恒温水浴中，伴随着强力机械搅拌，逐滴的加入一定量的5mol/L NaOH，至溶液pH值为10，此时溶液中生成大量黑色颗粒。再升温至80℃，搅拌30min。在外加磁场的作用下，将制得的黑色颗粒分离，随后冷冻干燥，即得磁性Fe3O4纳米颗粒备用；
（2）将大豆卵磷脂PC和聚乙烯吡咯烷酮PVP加入三氯甲烷溶剂中，振荡至完全溶解；其中聚乙烯吡咯烷酮PVP与大豆卵磷脂PC的质量比为0.4~2.0:1.0，三氯甲烷与大豆卵磷脂PC的体积质量比为20.0ml:1.0g；
（3）将所得磁性Fe3O4纳米颗粒加入上述溶液中，振荡至混匀，得纺丝液，然后高压静电纺丝，干燥，即得无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜，其中磁性纳米颗粒与大豆卵磷脂PC的质量比为0.04-0.20:1.0。
所述步骤（1）中的可溶性三价铁盐为FeCl3·6H2O，可溶性二价铁盐为FeCl2·4H2O。
所述步骤（2）中聚乙烯吡咯烷酮PVP型号为K90，重均分子量为M=36w。
所述步骤（2）中振荡时间为8~12小时。
所述步骤（3）中振荡时间为10~16小时。
所述步骤（3）中高压静电纺丝采用5mL注射器作为溶液储存器；采用削平的针头作为喷射细流的毛细管，所述的针头为5号不锈钢注射针头，内径0.5mm；纺丝液流量由微量注射泵控制；采用铝箔平板接收纤维。
所述步骤（3）中静电纺丝工艺参数为：推进速率0.5-1.0mL/h，接收板离喷丝口距离20-25cm，电压12-16kv，环境温度为20-25℃，环境湿度67±4%。
所述步骤（3）中干燥温度为37℃，干燥时间为2~3天。
所述步骤（3）中得到的磁性脂质体纳米纤维膜中纤维直径为1000nm。
有益效果
（1）本发明制备原料易得，方法简单，条件温和，可成功制备混合均匀的无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜，易于工业化生产；
（2）本发明所得纤维表面光滑，粗细均匀，纤维直径约为1000nm。
附图说明
图1为实施例1静电纺丝高压为16kv，PVP:PC为1.2:1.0时磁性脂质体纳米纤维扫描电镜图(a)及光学显微镜图(b)；
图2为实施例2静电纺丝高压为14kv，PVP:PC为1.2:1.0时磁性脂质体纳米纤维扫描电镜图(a)及光学显微镜图(b)；
图3为实施例3静电纺丝高压为16kv，PVP:PC为1.4:1.0时磁性脂质体纳米扫描电镜图(a)及光学显微镜图(b)；
图4为实施例4静电纺丝高压为14kv，PVP:PC为1.4:1.0时磁性脂质体纳米纤维扫描电镜图(a)及光学显微镜图(b)。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
（1）无机磁性纳米颗粒的制备：以可溶性三价铁盐、二价铁盐为原料，通过化学共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米颗粒。
（2）纺丝液的调配：将大豆卵磷脂PC 0.25g与聚乙烯吡咯烷酮PVP 0.3g装入棕色样品瓶中，再加入三氯甲烷5mL，振荡8-12h至完全溶解制得1号纺丝液；将制备好的磁性Fe3O4纳米颗粒0.02g放入1号纺丝液中，振荡10-16h至混合均匀，得2号纺丝液。
（3）静电纺丝：将上述2号纺丝液装入溶液储存器，采用削平的针头（5号不锈钢注射针头，内径0.5mm）作为喷射细流的毛细管，连接高压发生器（ZGF2000型，上海苏特电器有限公司），纺丝液流量由微量注射泵（美国公司）控制，采用铝箔平板接受纤维。电纺工艺参数：推进速率0.5mL/h，接收板离喷丝口距离25cm，电压16kv。其他条件：环境温度为25℃，环境湿度67±4%。
（4）收集纤维，并放于真空干燥箱（恒温37℃）干燥2d，后通过扫描电镜测试如图1(a)，光学显微镜图见图1(b)。
实施例2
（1）无机磁性纳米颗粒的制备：以可溶性三价铁盐、二价铁盐为原料，通过化学共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米颗粒。
（2）纺丝液的调配：将大豆卵磷脂PC 0.25g与聚乙烯吡咯烷酮PVP 0.3g装入棕色样品瓶中，再加入三氯甲烷5mL，振荡8-12h至完全溶解制得1号纺丝液；将制备好的磁性Fe3O4纳米颗粒0.02g放入1号纺丝液中，振荡10-16h至混合均匀，得2号纺丝液。
（3）静电纺丝：将上述2号纺丝液装入溶液储存器，采用削平的针头（5号不锈钢注射针头，内径0.5mm）作为喷射细流的毛细管，连接高压发生器（ZGF2000型，上海苏特电器有限公司），纺丝液流量由微量注射泵（美国公司）控制，采用铝箔平板接受纤维。电纺工艺参数：推进速率0.5mL/h，接收板离喷丝口距离25cm，电压14kv。其他条件：环境温度为25℃，环境湿度67±4%。
（4）收集纤维，并放于真空干燥箱（恒温37℃）干燥2d，后通过扫描电镜测试如图2(a)，光学显微镜图见图2(b)。
实施例3
（1）无机磁性纳米颗粒的制备：以可溶性三价铁盐、二价铁盐为原料，通过化学共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米颗粒。
（2）纺丝液的调配：将大豆卵磷脂PC 0.25g与聚乙烯吡咯烷酮PVP 0.4g装入棕色样品瓶中，再加入三氯甲烷5mL，振荡8-12h至完全溶解制得1号纺丝液；将制备好的磁性Fe3O4纳米颗粒0.02g放入1号纺丝液中，振荡10-16h至混合均匀，得2号纺丝液。
（3）静电纺丝：将上述2号纺丝液装入溶液储存器，采用削平的针头（5号不锈钢注射针头，内径0.5mm）作为喷射细流的毛细管，连接高压发生器（ZGF2000型，上海苏特电器有限公司），纺丝液流量由微量注射泵（美国公司）控制，采用铝箔平板接受纤维。电纺工艺参数：推进速率0.5mL/h，接收板离喷丝口距离25cm，电压16kv。其他条件：环境温度为25℃，环境湿度67±4%。
（4）收集纤维，并放于真空干燥箱（恒温37℃）干燥2d，后通过扫描电镜测试如图3(a)，光学显微镜图见图3(b)。
实施例4
（1）无机磁性纳米颗粒的制备：以可溶性三价铁盐、二价铁盐为原料，通过化学共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米颗粒。
（2）纺丝液的调配：将大豆卵磷脂PC 0.25g与聚乙烯吡咯烷酮PVP 0.4g装入棕色样品瓶中，再加入三氯甲烷5mL，振荡8-12h至完全溶解制得1号纺丝液；将制备好的磁性Fe3O4纳米颗粒0.02g放入1号纺丝液中，振荡10-16h至混合均匀，得2号纺丝液。
（3）静电纺丝：将上述2号纺丝液装入溶液储存器，采用削平的针头（5号不锈钢注射针头，内径0.5mm）作为喷射细流的毛细管，连接高压发生器（ZGF2000型，上海苏特电器有限公司），纺丝液流量由微量注射泵（美国公司）控制，采用铝箔平板接受纤维。电纺工艺参数：推进速率0.5mL/h，接收板离喷丝口距离25cm，电压14kv。其他条件：环境温度为25℃，环境湿度67±4%。
（4）收集纤维，并放于真空干燥箱（恒温37℃）干燥2d，后通过扫描电镜测试如图4(a)，光学显微镜图见图4(b)。

Claims (9)

1.一种无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜的制备方法，包括：
（1）以可溶性三价铁盐、二价铁盐为原料，通过化学共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米颗粒；
（2）将大豆卵磷脂PC和聚乙烯吡咯烷酮PVP加入三氯甲烷中，振荡至完全溶解；其中聚乙烯吡咯烷酮PVP与大豆卵磷脂PC的质量比为0.4~2.0:1.0，三氯甲烷与大豆卵磷脂PC的体积质量比为20.0ml:1.0g；
（3）将所得磁性Fe3O4纳米颗粒加入上述溶液中，振荡至混匀，得纺丝液，然后高压静电纺丝，干燥，即得无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜，其中磁性纳米颗粒与大豆卵磷脂PC的质量比为0.04~0.20:1.0。
2.根据权利要求1所述的一种无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的可溶性三价铁盐为FeCl3·6H2O，可溶性二价铁盐为FeCl2·4H2O。
3.根据权利要求1所述的一种无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中聚乙烯吡咯烷酮PVP型号为K90，重均分子量为M=36w。
4.根据权利要求1所述的一种无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中振荡时间为8~12小时。
5.根据权利要求1所述的一种无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中振荡时间为10~16小时。
6.根据权利要求1所述的一种无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中高压静电纺丝采用5mL注射器作为溶液储存器；采用削平的针头作为喷射细流的毛细管，所述的针头为5号不锈钢注射针头，内径0.5mm；纺丝液流量由微量注射泵控制；采用铝箔平板接收纤维。
7.根据权利要求1所述的一种无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中静电纺丝工艺参数为：推进速率0.5-1.0mL/h，接收板离喷丝口距离20-25cm，电压12-16kv，环境温度为20-25℃，环境湿度67±4%。
8.根据权利要求1所述的一种无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中干燥温度为37℃，干燥时间为2~3天。
9.根据权利要求1所述的一种无机/有机磁性脂质体纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中得到的磁性脂质体纳米纤维膜中纤维直径为1000nm。
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