CN112853739A - 一种温度响应型Janus纳米纤维敷料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医用材料领域，公开了一种温度响应型Janus纳米纤维敷料的制备方法，包括：（1）温敏聚合物的制备；（2）温度响应型Janus纳米纤维敷料的制备：在棉织物上通过静电纺丝技术依次电纺含温敏聚合物的纺丝溶液、聚氨酯纺丝溶液，制备得到底层为亲水层棉、中间层为温敏纳米纤维、上层为疏水层聚氨酯纳米纤维的三层结构的Janus纳米纤维敷料；（3）交联处理：将Janus纳米纤维敷料通过热压交联，得到成品。本发明制备的Jnaus纳米纤维敷料具有温度响应性，可通过温敏层的润湿性转变，可逆切换Janus纳米纤维疏水部分的厚度，从而控制液体运输方向，实现智能化管理体液。

Description

一种温度响应型Janus纳米纤维敷料的制备方法
技术领域
本发明涉及医用材料领域，尤其涉及一种温度响应型Janus纳米纤维敷料的制备方法。
背景技术
近年来，Janus膜材料越来越受到人们的关注。从广义上讲，Janus膜材料两侧具有不同的特性，如组分、形态、润湿性、表面电荷等，可通过两侧相反性质协同效应，使其具有独特的运输行为，例如单向油/水分离、可转换离子传输和雾收集等。Janus结构具有独特的单向运输性能，将Janus结构引入到伤口敷料中，可单向导出伤口渗液，从而加快伤口愈合，为伤口敷料的设计提供了新的研究策略。然而，具有Janus结构的伤口敷料会持续不断地泵出伤口渗液，破坏伤口愈合微环境的湿度平衡，这对伤口愈合是极为不利的。因此，可控地调节Janus纳米纤维敷料的性质，实现伤口渗液的智能化管理对于维持伤口愈合的微环境具有重要意义。
近年来，随着静电纺丝技术的快速发展，为材料的制备提供一种较为便捷、连续、可控的方法。刺激响应型聚合物可通过外部刺激发生可逆的润湿性变化，有研究者采用静电纺丝技术制备了具有温度响应性的纳米纤维膜，通过环境温度的改变进行膜表面润湿性的切换，赋予该材料从空气中捕获和释放水的功能。但使用Janus纳米纤维敷料实现对体液的智能管理，调控体液的传输方向，需要对其结构进行特殊设计。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种温度响应型Janus纳米纤维敷料的制备方法，本发明先通过静电纺丝技术依次在棉织物上电纺温敏聚合物纳米纤维、聚氨酯纳米纤维，得到具有Janus结构的纳米纤维敷料；再通过简单的热压处理，使温敏纳米纤维之间形成适度的交联，可在亲水状态时维持纤维层形态并提高纤维层的机械性能；本发明制备的Jnaus纳米纤维敷料具有温度响应性，可通过温敏层的润湿性切换，调控Janus纳米纤维疏水部分的厚度，从而控制液体运输方向，高效智能管理体液。
本发明的具体技术方案为：一种温度响应型Janus纳米纤维敷料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将丙烯酰胺、丙烯腈、N-羟甲基丙烯酰胺添加至二甲基亚砜溶液中，以偶氮二异丁腈为引发剂，经过惰性气体除氧，加热进行自由基聚合反应；反应结束后待溶液冷却至室温再于去离子水中透析，经过冷冻干燥得到温敏聚合物。
(2)温度响应型Janus纳米纤维敷料的制备：在棉织物上通过静电纺丝技术依次电纺含温敏聚合物的纺丝溶液、聚氨酯纺丝溶液，制备得到底层为亲水层棉、中间层为温敏纳米纤维、上层为疏水层聚氨酯纳米纤维的三层结构的Janus纳米纤维敷料。
(3)交联处理：将步骤2)得到的Janus纳米纤维敷料通过热压交联，得到成品。
如本申请背景技术部分所述，对于慢性伤口渗液的处理，现有的自泵式敷料具有单向导出渗液的功能，可加快伤口愈合。然而，针对慢性伤口，若持续不断对组织渗液进行引流，会导致创面过度干燥，反而不利于伤口的愈合和修复。为了解决现有Janus纳米纤维敷料无法可逆控制生物流体的运输方向问题，本发明通过在Janus纳米纤维敷料中引入中间层温度响应型纳米纤维，通过温度变化来调控温敏纳米纤维的浸润性，进而调控Janus纳米纤维敷料的性质，从而控制液体运输方向，实现智能化管理伤口愈合微环境的润湿性。
作为优选，步骤(1)中，所述温敏聚合物中各单体的摩尔百分数为：丙烯酰胺58-62％、丙烯腈18-22％，N-羟甲基丙烯酰胺18-22％。
温敏聚合物各单体比例影响着温度转变点。上述比例下的温敏聚合物的温度转变点为37-45℃，高于温度转变点后，纳米纤维敷料呈现亲水性，低于温度转变点则呈现疏水性。温度转变点不宜过高，应小于50℃，防止对人体产生灼伤；若温度转变点太低，则无法发挥温敏聚合物的特性。因此，温敏聚合物各单体比例要在适当范围内。
作为优选，步骤(1)中，反应溶液中单体总浓度为0.5-2mM；偶氮二异丁腈与单体的摩尔比为0.5-2％。
作为优选，步骤(1)中，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中的至少一种。
作为优选，步骤(2)中，所述棉织物经过前处理液的前处理，所述前处理液包括氢氧化钠10-20g/L，硅酸钠2-4g/L，平平加1-5g/L；前处理浴比为1∶20-1∶50，温度为70-100℃，时间为0.5-2h。
棉织物的前处理较为重要。棉织物在温度响应型Janus纳米纤维敷料中作为亲水层，若棉的亲水性不够则会影响温度响应型Janus纳米纤维敷料的整体性能。未进行前处理的棉织物存在人为杂质、天然杂质，导致其亲水性、毛细管力下降，最终导致温度响应型Janus纳米纤维无法具有单向运输的独特性能。
作为优选，步骤(2)中，所述含温敏聚合物的纺丝溶液为温敏聚合物和聚氨酯的混合溶液，其中聚氨酯和温敏聚合物的质量比为1∶1-1∶3。
温敏聚合物纳米纤维层采用温敏聚合物和聚氨酯溶液进行共纺。若仅使用温敏聚合物，则纳米纤维敷料的机械性能和在水中的形态稳定性会较差，但若引入的聚氨酯含量过多，则会影响温敏层的温度响应性，在常温亲水状态下的亲水性不足，影响Janus纳米纤维敷料的性质。在温敏层引入适当比例的聚氨酯可以增加温敏层的机械性能以及在常温下保证温敏层足够的疏水。
作为优选，步骤(2)中，所述含温敏聚合物的纺丝溶液的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，纺丝溶液浓度为15-20wt％；所述聚氨酯纺丝溶液的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，纺丝溶液浓度为15-18wt％。
作为优选，步骤(2)中，温敏纳米纤维的静电纺丝参数为：纺丝速度0.8-1.0ml/h，针头20-22G，距离15-20cm，电压10.1-13.8kv，温度25-35℃，湿度30-50％；聚氨酯纳米纤维静电纺丝参数为：纺丝速度0.8-1.0ml/h，针头22-25G，距离15-20cm，电压8.0-12.4kv，温度25-35℃，湿度30-50％
作为优选，步骤(2)中，所述温敏纳米纤维的电纺时间为2-8h，厚度为0.1-0.4mm；所述聚氨酯纳米纤维的电纺时间为1-20min，厚度0.005-0.05mm。
温度响应型Janus纳米纤维敷料的疏水部分的厚度极为关键。聚氨酯层和温敏层的厚度由电纺时间决定。聚氨酯层作为固定的疏水层，若电纺时间过长，则膜较厚，会影响液体的单向渗透性。
温敏层的厚度也需要进行调控。常温下，温敏层为疏水状态，与聚氨酯层共同组成疏水层，其厚度需要达到一定值，才能阻止液体透过膜进行传输；而在高温下，温敏层为亲水状态，疏水层仅由薄的聚氨酯层组成，膜具备从疏水向亲水单向导液的功能。因此，通过调节电纺时间对温度响应型Janus纳米纤维敷料的温敏层和聚氨酯层的厚度进行调控极为重要。
作为优选，步骤(3)中，所述热压交联条件为：压力为5-20N，温度为120-150℃，交联时间为10-14h。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明制备的Jnaus纳米纤维敷料具有温度响应性，可通过温敏层的润湿性转变，可逆调整Janus纳米纤维敷料中疏水部分的厚度，从而控制液体运输方向，实现智能化管理体液；同时为了进一步提高对液体运输效率的控制，本发明还对敷料疏水部分的厚度进行精确控制。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
聚氨酯为德国巴斯夫公司生产，型号为1180A。
实施例1
(1)按摩尔比将单体丙烯酰胺60％、丙烯腈20％、N-羟甲基丙烯酰胺20％(总浓度为1mM)加入圆底烧瓶中，加入占单体摩尔比的1％的偶氮二异丁腈到二甲基亚砜溶液中，经过氮气除氧，在55℃下反应。反应结束后待溶液冷却至室温再于去离子水中进行透析40h，经过冷冻干燥得到目标产物，备用。
(2)用N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，分别配制15wt％的温敏聚合物溶液和15wt％的聚氨酯溶液，再将上述两种溶液混合成均一的纺丝溶液，其中聚氨酯溶液与温敏溶液的质量比为1∶2。通过静电纺丝在棉织物上电纺温敏/聚氨酯共混溶液得到温敏层，其纺丝参数为：纺丝速度：0.8ml/h，针头：22G，距离：15cm，电压：11.6kv，温度：35℃，湿度：35％，时间：8h；接着，配制15wt％的聚氨酯溶液，继续通过静电纺丝在温敏层上电纺聚氨酯溶液，其纺丝参数为：纺丝速度：0.8ml/h，针头：22G，距离：15cm，电压：11.8kv，温度：35℃，湿度：35％，时间：5min。
(3)将步骤(2)中的三层纳米纤维敷料放在130℃烘箱热压14h，热压压力为15N，即得交联的温度响应型Janus纳米纤维敷料。
实施例2
(1)按摩尔比将单体丙烯酰胺60％、丙烯腈20％、N-羟甲基丙烯酰胺20％(总浓度为0.5mM)加入圆底烧瓶中，加入占单体摩尔比的1％的偶氮二异丁腈到二甲基亚砜溶液中，经过氮气除氧，在55℃下反应。反应结束后待溶液冷却至室温再于去离子水中进行透析40h，经过冷冻干燥得到目标产物，备用。
(2)用N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，分别配制18wt％的温敏聚合物溶液和16wt％的聚氨酯溶液，再将上述两种溶液混合成均一的纺丝溶液，其中聚氨酯溶液与温敏溶液的质量比为1∶3。通过静电纺丝在棉织物上电纺温敏/聚氨酯共混溶液得到温敏层，其纺丝参数为：纺丝速度：0.9ml/h，针头：22G，距离：15cm，电压：12.6kv，温度：35℃，湿度：30％，时间：6h；接着，配制15wt％的聚氨酯溶液，继续通过静电纺丝在温敏层上电纺聚氨酯溶液，其纺丝参数为：纺丝速度：0.9ml/h，针头：22G，距离：15cm，电压：12.8kv，温度：35℃，湿度：35％，时间：5min。
(3)将步骤(2)中的三层纳米纤维敷料放在120℃烘箱热压14h，热压压力为20N，即得交联的温度响应型Janus纳米纤维敷料。
实施例3
(1)按摩尔比将单体丙烯酰胺60％、丙烯腈20％、N-羟甲基丙烯酰胺20％(总浓度为2mM)加入圆底烧瓶中，加入占单体摩尔比的1％的偶氮二异丁腈到二甲基亚砜溶液中，经过氮气除氧，在55℃下反应。反应结束后待溶液冷却至室温再于去离子水中进行透析40h，经过冷冻干燥得到目标产物，备用。
(2)用N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，分别配制18wt％的温敏聚合物溶液和15wt％的聚氨酯溶液，再将上述两种溶液混合成均一的纺丝溶液，其中聚氨酯溶液与温敏溶液的质量比为1∶2。通过静电纺丝在棉织物上电纺温敏/聚氨酯共混溶液得到温敏层，其纺丝参数为：纺丝速度：1ml/h，针头：22G，距离：15cm，电压：12.6kv，温度：35℃，湿度：35％，时间：4h；接着，配制15wt％的聚氨酯溶液，继续通过静电纺丝在温敏层上电纺聚氨酯溶液，其纺丝参数为：纺丝速度：1ml/h，针头：22G，距离：15cm，电压：12.4kv，温度：35℃，湿度：35％，时间：20min。
(3)将步骤(2)中的三层纳米纤维敷料放在150℃烘箱热压10h，热压压力为10N，即得交联的温度响应型Janus纳米纤维敷料。
实施例4
(1)按摩尔比将单体丙烯酰胺60％、丙烯腈20％、N-羟甲基丙烯酰胺20％(总浓度为1mM)加入圆底烧瓶中，加入占单体摩尔比的1％的偶氮二异丁腈到二甲基亚砜溶液中，经过氮气除氧，在55℃下反应。反应结束后待溶液冷却至室温再于去离子水中进行透析40h，经过冷冻干燥得到目标产物，备用。
(2)用N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，分别配制15wt％的温敏聚合物溶液和15wt％的聚氨酯溶液，再将上述两种溶液混合成均一的纺丝溶液，其中聚氨酯溶液与温敏溶液的质量比为1∶3。通过静电纺丝在棉织物上电纺温敏/聚氨酯共混溶液得到温敏层，其纺丝参数为：纺丝速度：0.8ml/h，针头：22G，距离：15cm，电压：11.3kv，温度：30℃，湿度：35％，时间：10h；接着，配制15wt％的聚氨酯溶液，继续通过静电纺丝在温敏层上电纺聚氨酯溶液，其纺丝参数为：纺丝速度：1ml/h，针头：22G，距离：20cm，电压：12.2kv，温度：30℃，湿度：35％，时间：10min。
(3)将步骤(2)中的三层纳米纤维敷料放在150℃烘箱热压14h，热压压力为5N，即得交联的温度响应型Janus纳米纤维敷料。
对比例1(温敏层不够亲水)
(1)按摩尔比将单体丙烯酰胺60％、丙烯腈20％、N-羟甲基丙烯酰胺20％(总浓度为1mM)加入圆底烧瓶中，加入占单体摩尔比的1％的偶氮二异丁腈到二甲基亚砜溶液中，经过氮气除氧，在55℃下反应。反应结束后待溶液冷却至室温再于去离子水中进行透析40h，经过冷冻干燥得到目标产物，备用。
(2)用N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，分别配制15wt％的温敏聚合物溶液和15wt％的聚氨酯溶液，再将上述两种溶液混合成均一的纺丝溶液，其中聚氨酯溶液与温敏溶液的质量比为1∶1。通过静电纺丝在棉织物上电纺温敏/聚氨酯共混溶液得到温敏层，其纺丝参数为：纺丝速度：0.8ml/h，针头：22G，距离：15cm，电压：11.6kv，温度：35℃，湿度：35％，时间：10h；接着，配制15wt％的聚氨酯溶液，继续通过静电纺丝在温敏层上电纺聚氨酯溶液，其纺丝参数为：纺丝速度：1ml/h，针头：22G，距离：15cm，电压：12.8kv，温度：35℃，湿度：35％，时间：10min。
(3)将步骤(2)中的三层纳米纤维敷料放在130℃烘箱热压14h，热压压力为15N，即得交联的温度响应型Janus纳米纤维敷料。
对比例2(温敏层厚度较小，聚氨酯层厚度较小)
(1)按摩尔比将单体丙烯酰胺60％、丙烯腈20％、N-羟甲基丙烯酰胺20％(总浓度为1mM)加入圆底烧瓶中，加入占单体摩尔比的1％的偶氮二异丁腈到二甲基亚砜溶液中，经过氮气除氧，在55℃下反应。反应结束后待溶液冷却至室温再于去离子水中进行透析40h，经过冷冻干燥得到目标产物，备用。
(2)用N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，分别配制15wt％的温敏聚合物溶液和15wt％的聚氨酯溶液，再将上述两种溶液混合成均一的纺丝溶液，其中聚氨酯溶液与温敏溶液的质量比为1∶2。通过静电纺丝在棉织物上电纺温敏/聚氨酯共混溶液得到温敏层，其纺丝参数为：纺丝速度：1ml/h，针头：20G，距离：15cm，电压：13.6kv，温度：30℃，湿度：40％，时间：30min；接着，配制15wt％的聚氨酯溶液，继续通过静电纺丝在温敏层上电纺聚氨酯溶液，其纺丝参数为：纺丝速度：0.8ml/h，针头：22G，距离：15cm，电压：8.7kv，温度：30℃，湿度：40％，时间：1min。
(3)将步骤(2)中的三层纳米纤维敷料放在150℃烘箱热压12h，热压压力为20N，即得交联的温度响应型Janus纳米纤维敷料。
对比例3(聚氨酯层厚度较厚，温敏层厚度较厚)
(1)按摩尔比将单体丙烯酰胺60％、丙烯腈20％、N-羟甲基丙烯酰胺20％(总浓度为1mM)加入圆底烧瓶中，加入占单体摩尔比的1％的偶氮二异丁腈到二甲基亚砜溶液中，经过氮气除氧，在55℃下反应。反应结束后待溶液冷却至室温再于去离子水中进行透析40h，经过冷冻干燥得到目标产物，备用。
(2)用N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，分别配制15wt％的温敏聚合物溶液和15wt％的聚氨酯溶液，再将上述两种溶液混合成均一的纺丝溶液，其中聚氨酯溶液与温敏溶液的质量比为1∶2。通过静电纺丝在棉织物上电纺温敏/聚氨酯共混溶液得到温敏层，其纺丝参数为：纺丝速度：0.9ml/h，针头：22G，距离：15cm，电压：12.5kv，温度：35℃，湿度：45％，时间：12h；接着，配制15wt％的聚氨酯溶液，继续通过静电纺丝在温敏层上电纺聚氨酯溶液，其纺丝参数为：纺丝速度：0.9ml/h，针头：22G，距离：15cm，电压：10.1kv，温度：35℃，湿度：45％，时间：1h。
(3)将步骤(2)中的三层纳米纤维敷料放在150℃烘箱热压12h，热压压力为20N，即得交联的温度响应型Janus纳米纤维敷料。
对比例4(温敏层厚度较小，聚氨酯层厚度较厚)
(1)按摩尔比将单体丙烯酰胺60％、丙烯腈20％、N-羟甲基丙烯酰胺20％(总浓度为1mM)加入圆底烧瓶中，加入占单体摩尔比的1％的偶氮二异丁腈到二甲基亚砜溶液中，经过氮气除氧，在55℃下反应。反应结束后待溶液冷却至室温再于去离子水中进行透析40h，经过冷冻干燥得到目标产物，备用。
(2)用N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，分别配制15wt％的温敏聚合物溶液和15wt％的聚氨酯溶液，再将上述两种溶液混合成均一的纺丝溶液，其中聚氨酯溶液与温敏溶液的质量比为1∶3。通过静电纺丝在棉织物上电纺温敏/聚氨酯共混溶液得到温敏层，其纺丝参数为：纺丝速度：0.9ml/h，针头：22G，距离：15cm，电压：12.3kv，温度：35℃，湿度：40％，时间：30min；接着，配制15wt％的聚氨酯溶液，继续通过静电纺丝在温敏层上电纺聚氨酯溶液，其纺丝参数为：纺丝速度：1ml/h，针头：22G，距离：15cm，电压：9.6kv，温度：35℃，湿度：45％，时间：1h。
(3)将步骤(2)中的三层纳米纤维敷料放在140℃烘箱热压12h，热压压力为20N，即得交联的温度响应型Janus纳米纤维敷料。
对比例5(温敏聚合物转变温度过低)
(1)按摩尔比将单体丙烯酰胺85％、丙烯腈10％、N-羟甲基丙烯酰胺5％(总浓度为1mM)加入圆底烧瓶中，加入占单体摩尔比的1％的偶氮二异丁腈到二甲基亚砜溶液中，经过氮气除氧，在55℃下反应。反应结束后待溶液冷却至室温再于去离子水中进行透析40h，经过冷冻干燥得到目标产物，备用。
(2)用N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，分别配制15wt％的温敏聚合物溶液和15wt％的聚氨酯溶液，再将上述两种溶液混合成均一的纺丝溶液，其中聚氨酯溶液与温敏溶液的质量比为1∶3。通过静电纺丝在棉织物上电纺温敏/聚氨酯共混溶液得到温敏层，其纺丝参数为：纺丝速度：1ml/h，针头：22G，距离：15cm，电压：13.3kv，温度：35℃，湿度：45％，时间：6h；接着，配制15wt％的聚氨酯溶液，继续通过静电纺丝在温敏层上电纺聚氨酯溶液，其纺丝参数为：纺丝速度：1ml/h，针头：22G，距离：15cm，电压：11.8kv，温度：35℃，湿度：45％，时间：5min。
(3)将步骤(2)中的三层纳米纤维敷料放在120℃烘箱热压14h，热压压力为10N，即得交联的温度响应型Janus纳米纤维敷料。
温度响应型Janus纳米纤维敷料性能测试
温敏聚合物的温度转变点通过紫外-可见光测定。温度响应型Janus纳米纤维敷料的温敏层性质通过视频接触角确定其亲疏水性。各层厚度通过纺丝过程中依次使用数显千分测厚规进行测定，其中亲水层棉织物的厚度为0.3mm。单向透水性的测定采用如下方法进行：在疏水侧滴加2ml的染色水溶液，分别在常温(25℃)和高温(45℃)下观察液滴是否能在5min内实现水的渗透(观察底层棉是否有润湿)。透过效率主要依据在高温下疏水侧2ml液体透过时间的多少来评判，主要分为3个评判等级：快(10-20s)，慢(20-60s)，极慢(＞60s)。其结果如下：
Figure BDA0002958066210000081
Figure BDA0002958066210000091
由上述结果可知，温敏聚合物的温度转变点对温度响应型Janus纳米纤维敷料的性能有一定的影响，若转变温度过低(对比例5)，则该Janus纳米纤维敷料的温度响应性不具有应用意义，在常温和高温条件下均具有单向透水性。而温敏层中的温敏聚合物和聚氨酯的混合比例对Janus纳米纤维敷料实现单向渗透性有所影响，若聚氨酯比例过高(对比例1)，则导致温敏层在高温下亲水性不足，无法实现敷料的单向液体透过性。另外，疏水部分的厚度对该敷料的性能起到重要作用，若温敏层和聚氨酯层太薄(对比例2)，则疏水部分的厚度整体较薄，导致纳米纤维辅料在常温和高温下水都可以从疏水侧单向运输到亲水侧，不具有控制水的运输方向的能力；而若聚氨酯层太厚，温敏层太薄或太厚(对比例3和对比例4)，则无法实现水的渗透功能。温敏聚合物转变温度要适当，温敏层的润湿性要适当(聚氨酯和温敏聚合物比例适当)，而聚氨酯层的厚度对在高温下疏水侧的透过效率影响较大。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种温度响应型Janus纳米纤维敷料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将丙烯酰胺、丙烯腈、N-羟甲基丙烯酰胺添加至二甲基亚砜溶液中，以偶氮二异丁腈为引发剂，经过惰性气体除氧，加热进行自由基聚合反应；反应结束后待溶液冷却至室温再于去离子水中透析，经过冷冻干燥得到温敏聚合物；
（2）温度响应型Janus纳米纤维敷料的制备：在棉织物上通过静电纺丝技术依次电纺含温敏聚合物的纺丝溶液、聚氨酯纺丝溶液，制备得到底层为亲水层棉、中间层为温敏纳米纤维、上层为疏水层聚氨酯纳米纤维的三层结构的Janus纳米纤维敷料；
（3）交联处理：将步骤2）得到的Janus纳米纤维敷料通过热压交联，得到成品。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述温敏聚合物中各单体的摩尔百分数为：丙烯酰胺58-62%、丙烯腈18-22%，N-羟甲基丙烯酰胺18-22%。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，反应溶液中单体总浓度为0.5-2 mM；偶氮二异丁腈与单体的摩尔比为0.5-2%。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中的至少一种。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述棉织物经过前处理液的前处理，所述前处理液包括氢氧化钠 10-20g/L，硅酸钠 2-4g/L，平平加 1-5g/L；前处理浴比为1:20-1:50，温度为70-100℃，时间为0.5-2h。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述含温敏聚合物的纺丝溶液为温敏聚合物和聚氨酯的混合溶液，其中聚氨酯和温敏聚合物的质量比为1:1-1:3。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述含温敏聚合物的纺丝溶液的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，纺丝溶液浓度为15-20wt%；所述聚氨酯纺丝溶液的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，纺丝溶液浓度为15-18wt%。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，温敏纳米纤维的静电纺丝参数为：纺丝速度0.8-1.0ml/h，针头20-22G，距离15-20cm，电压10.1-13.8kv，温度25-35℃，湿度30-50%；聚氨酯纳米纤维静电纺丝参数为：纺丝速度0.8-1.0ml/h，针头22-25G，距离15-20cm，电压8.0-12.4kv，温度25-35℃，湿度30-50%。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述温敏纳米纤维的电纺时间为2-10h，厚度为0.1-0.4mm；所述聚氨酯纳米纤维的电纺时间为1-20min，厚度0.005-0.05mm。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述热压交联条件为：压力为5-20N，温度为120-150℃，交联时间为10-14h。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113893090A (zh) * 2021-10-20 2022-01-07 西安工程大学 一种多层结构的医用复合自泵敷料及其制备方法和应用
CN114701221A (zh) * 2022-04-12 2022-07-05 华侨大学 具有温度自适应性的定向导液复合纤维膜及其制备方法
CN115137557A (zh) * 2022-07-12 2022-10-04 浙江理工大学 一种具有定向导液功能的纤维基敷料的制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997024150A1 (en) * 1995-12-29 1997-07-10 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Temperature-responsive materials
US20140213136A1 (en) * 2011-08-26 2014-07-31 Sandia Corporation Fast response nanofiber articles with tunable wettability and bulk properties
CN104727016A (zh) * 2014-04-01 2015-06-24 浙江伟星实业发展股份有限公司 一种纳米纤维复合膜及其制备方法
CN105420832A (zh) * 2015-12-28 2016-03-23 深圳大学 一种高灵敏度温敏导电复合纤维及其制备方法
JP2016199717A (ja) * 2015-04-14 2016-12-01 関西ペイント株式会社 感温性重合体、該感温性重合体を含有する塗料組成物及び複層塗膜形成方法
CN106835349A (zh) * 2017-01-25 2017-06-13 东华大学 一种温度响应智能纳米纤维的制备方法
CN106860906A (zh) * 2017-02-13 2017-06-20 东华大学 一种抗菌纳米纤维伤口敷料的制备方法
CN107604535A (zh) * 2017-10-24 2018-01-19 东华大学 一种温度响应性中空纳米纤维膜的制备方法
CN109778430A (zh) * 2019-01-28 2019-05-21 吉林农业大学 一种利用单轴静电纺丝制备Janus结构纳米纤维的制备方法
CN111005233A (zh) * 2019-12-27 2020-04-14 香港中文大学（深圳） 温度自适应控湿调温织物及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997024150A1 (en) * 1995-12-29 1997-07-10 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Temperature-responsive materials
US20140213136A1 (en) * 2011-08-26 2014-07-31 Sandia Corporation Fast response nanofiber articles with tunable wettability and bulk properties
CN104727016A (zh) * 2014-04-01 2015-06-24 浙江伟星实业发展股份有限公司 一种纳米纤维复合膜及其制备方法
JP2016199717A (ja) * 2015-04-14 2016-12-01 関西ペイント株式会社 感温性重合体、該感温性重合体を含有する塗料組成物及び複層塗膜形成方法
CN105420832A (zh) * 2015-12-28 2016-03-23 深圳大学 一种高灵敏度温敏导电复合纤维及其制备方法
CN106835349A (zh) * 2017-01-25 2017-06-13 东华大学 一种温度响应智能纳米纤维的制备方法
CN106860906A (zh) * 2017-02-13 2017-06-20 东华大学 一种抗菌纳米纤维伤口敷料的制备方法
CN107604535A (zh) * 2017-10-24 2018-01-19 东华大学 一种温度响应性中空纳米纤维膜的制备方法
CN109778430A (zh) * 2019-01-28 2019-05-21 吉林农业大学 一种利用单轴静电纺丝制备Janus结构纳米纤维的制备方法
CN111005233A (zh) * 2019-12-27 2020-04-14 香港中文大学（深圳） 温度自适应控湿调温织物及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YUANFENG WANG ET AL.,: "Reversible Water Transportation Diode: Temperature-Adaptive Smart Janus Textile for Moisture/Thermal Management", 《ADV. FUNCT. MATER.》, 31 December 2019 (2019-12-31), pages 1 - 9 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113893090A (zh) * 2021-10-20 2022-01-07 西安工程大学 一种多层结构的医用复合自泵敷料及其制备方法和应用
CN114701221A (zh) * 2022-04-12 2022-07-05 华侨大学 具有温度自适应性的定向导液复合纤维膜及其制备方法
CN115137557A (zh) * 2022-07-12 2022-10-04 浙江理工大学 一种具有定向导液功能的纤维基敷料的制备方法
WO2024011901A1 (zh) * 2022-07-12 2024-01-18 浙江理工大学 一种具有定向导液功能的纤维基敷料的制备方法

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