[發(fā)明專利]芯殼型聚乙撐二氧噻吩/聚乙烯醇纖維復(fù)合膜及制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910069315.0
• 申請日: 2009-06-18
• 公開（公告）號: CN101586289A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 封偉;許慶蕾;侯聞婷
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: D04H3/16
• 分類號: D04H3/16;D01D5/34;D01F8/10;D01F11/04;D01F8/16
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 王小靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種芯殼型聚乙撐二氧噻吩/聚乙烯醇纖維復(fù)合膜及制備方法，具體說是將靜電紡絲和納米反應(yīng)器結(jié)合起來制備芯殼型聚乙撐二氧噻吩/聚乙烯醇纖維復(fù)合膜。

背景技術(shù)

模板法是制備高分子納米材料很重要的一種方法，模板法又可稱為納米反應(yīng)器聚合法，目前用作納米反應(yīng)器即模板的物質(zhì)主要有(反相)微乳液、多孔材料和層狀硅酸鹽，其中，微乳液和多孔材料用于制備高分子納米材料，需要破乳和除去多孔模板等復(fù)雜的后續(xù)處理(J.Joo，B.H.Kim?and?D.H.Park?Synth.Met.19968010)，層狀硅酸鹽只能用于制備高分子與硅酸鹽的納米復(fù)合材料(M.R.Karim?and?J.H.Yeum?J.Polym.Sci.，PartB：Polym.Phys.2008?46?2279)。因而，開發(fā)一種新穎、簡單、可用于制備多種高分子納米復(fù)合材料的納米反應(yīng)器具有很重要的意義。

靜電紡絲是近些年來出現(xiàn)的一種制備納米材料的方法，除了制備均勻纖維以外，芯殼型纖維(X.L.Xu，L.X.Yang?and?X.Y.Xu?J.of?Controlled?Release?20053433)及納米管也可以通過紡絲方法制備。通過混合紡絲或在紡絲纖維表面進行原位聚合的方法可以制備納米復(fù)合材料。將單體引入紡絲液進行紡絲，然后進行原位聚合的相關(guān)報道還很少，先紡絲后聚合的方法可以用于制備各種復(fù)合材料。

聚乙撐二氧噻吩[poly(3，4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT]具有電導(dǎo)率高，環(huán)境穩(wěn)定性良好及氧化態(tài)薄膜透明等優(yōu)點而成為最具發(fā)展前景的導(dǎo)電高分子之一，廣泛用于傳感器(H.Yamato，M.Ohwa?and?W.Wernet?Electrochim.Acta.1997422517)和有機光伏電池(R.P.Kingsborough?and?T.M.Swager?J.Am.Chem.Soc.1999?121?8825)等領(lǐng)域。PEDOT與生物相容性材料的復(fù)合材料在生物傳感器領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景，然而由于PEDOT極差的溶解性，很大的阻礙了其與其他材料的復(fù)合。將單體引入生物相容性材料內(nèi)部，再進行原位聚合是一種制備高PEDOT含量的PEDOT/生物相容性材料復(fù)合材料的重要方法。聚乙烯醇(PVA)為水溶性生物相容性材料，原料易得，應(yīng)用廣泛。本發(fā)明開發(fā)了一種制備高PEDOT含量的PEDOT/PVA纖維復(fù)合膜的方法，此纖維復(fù)合膜有望用于生物傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種芯殼型聚乙撐二氧噻吩/聚乙烯醇纖維復(fù)合膜及制備方法，芯殼型聚乙撐二氧噻吩/聚乙烯醇纖維復(fù)合膜的制備方法，將靜電紡絲和納米反應(yīng)器聚合思想結(jié)合起來制備了纖維復(fù)合膜，此纖維復(fù)合膜有望用于生物傳感器領(lǐng)域。該方法在制備其他領(lǐng)域的纖維復(fù)合膜方面同樣具有很廣泛的適用性。

本發(fā)明提供的芯殼型聚乙撐二氧噻吩/聚乙烯醇纖維復(fù)合膜是以聚乙烯醇和3，4-乙烯二氧噻吩(EDOT)和氯氣為原料，按照質(zhì)量濃度比EDOT為PVA的15％-45％配料，靜電紡絲成纖維，再置于氯氣環(huán)境中制備而成。

具體工藝：聚乙烯醇(PVA)溶于水并加入表面活性劑十二烷基硫酸鈉制成水溶液，加入EDOT超聲分散和攪拌，得到均勻的乳液進行靜電紡絲，然后置入氯氣中放置，最終得到藍色的芯殼型聚乙撐二氧噻吩/聚乙烯醇纖維復(fù)合膜。

本發(fā)明中靜電紡絲所得纖維具有不連續(xù)的芯殼型紡錘狀結(jié)構(gòu)，EDOT位于紡錘狀結(jié)構(gòu)的芯層。纖維平均直徑為350-480nm，紡錘狀結(jié)構(gòu)芯層直徑為680-800nm，殼層厚度為40-80nm。由氯氣處理后的膜在5mM鐵氰化鉀溶液中測得的循環(huán)伏安曲線計算出的膜的電子遷移率為0.75-1.25×10^-11cm²V^-1S^-1。

本發(fā)明提供的芯殼型聚乙撐二氧噻吩/聚乙烯醇纖維復(fù)合膜的制備方法是通過靜電紡絲開發(fā)新型納米反應(yīng)器及在此納米反應(yīng)器中進行乙撐二氧噻吩的原位聚合，具體步驟包括：

1)將聚乙烯醇(PVA)溶解于去離子水中，配制濃度為7％-10％(w/v)的水溶液，將十二烷基硫酸鈉(SDS)加入到上述溶液之中，配制成濃度為1-5g/L的溶液。

2)EDOT在攪拌下緩慢加入到步驟1)的溶液中，EDOT的濃度為15％-45％(w/w?PVA)。超聲分散30min，然后常溫攪拌6h，形成均勻的乳液。

3)步驟2)所配制的乳液進行靜電紡絲，得到含有不連續(xù)芯殼型紡錘狀結(jié)構(gòu)的纖維，均勻纖維部分及紡錘狀結(jié)構(gòu)殼層為PVA，芯層為EDOT。