一種靜電紡絲製備丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的方法
2023-06-25 07:06:41
一種靜電紡絲製備丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的方法
【專利摘要】本發明涉及一種靜電紡絲製備丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的方法：包括（1）酶促合成含糖單體6-O-乙烯基癸二酸-D-吡喃型葡萄糖酯（OVSEG）；（2）自由基聚合合成丙烯腈基含糖共聚物Poly(AN-co-OVSEG)；（3）以DMF為溶劑，將Poly(AN-co-OVSEG)共聚物配置成紡絲液進行靜電紡絲，即得丙烯腈基含糖共聚物納米纖維。本發明的製備方法簡單，所用共聚物將糖基的生物功能和聚丙烯腈優良的物理性能結合起來，改善了纖維材料的親水性與生物相容性，拓寬了該材料的應用領域。
【專利說明】一種靜電紡絲製備丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於納米纖維的製備領域，特別涉及一種靜電紡絲製備丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的方法。
【背景技術】
[0002]人工合成含糖聚合物是通過不同的化學反應途徑將糖組分引入到聚合物分子鏈中而形成的。由於糖組分中含有豐富的羥基，可以改善聚合物的親水性、生物相容性和生物可降解性，含糖聚合物在藥物緩釋、細胞識別等方面的應用越來越廣泛。
[0003]靜電紡絲技術製備的納米纖維具有比表面積大、孔隙率高、空洞連通性好等特點，而納米纖維的三維結構上又與天然細胞外基質相似，因此，靜電紡納米纖維在生物醫用材料、傳感和催化等領域有著潛在應用價值。
[0004]靜電紡絲製備納米纖維的影響參數很多，具體可以概括為三大類:(1)體系參數，包括聚合物分子結構、相對分子質量及質量分布和溶液性質(粘度、電導率、表面張力等)；
(2)過程參數，包括紡絲液濃度、噴頭直徑、施加的電場強度(電壓)、紡絲液流速、噴頭與收集板之間的收集距離等；(3)環境參數，如溫度、溼度和空氣流速等。其中紡絲液濃度、外力口電壓、接收距離是最重要的可控參數。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種靜電紡絲製備丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的方法，該方法操作簡單，應用靜電紡絲技術將合成的丙烯腈基含糖共聚物製備成納米纖維，含糖聚合物中既含有糖基的成分，又有聚丙烯腈的主要結構，通過這種方法製備的纖維材料不只具有比表面積大、孔隙率高、空洞連通性好的特點，同時有良好的親水性與生物相容性。
[0006]本發明的一種靜電紡絲製備丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的方法，包括:
[0007](I)按1:1?4:1的摩爾比分別將癸二酸乙烯酯和葡萄糖加入到無水有機溶劑中，放置於40_60°C的搖床至底物完全溶解；
[0008](2)在步驟(I)得到溶液中按10?30mg/mL加入鹼性蛋白酶，然後按0.2g/mL溶劑加入分子篩，密封后反應，得到6-0-乙烯基癸二酸-D-吡喃型葡萄糖酯(OVSEG)；
[0009](3)按照摩爾比為1:10?1:30將OVSEG和丙烯腈(AN)混合，以偶氮二異丁腈(AIBN)作為引發劑，以DMF作溶劑，然後於氮氣保護下攪拌，聚合反應結束後得到Poly(AN-co-OVSEG)共聚物；
[0010](4)配製上述Poly (AN-CO-0VSEG)共聚物的DMF溶液作為紡絲液，然後進行靜電紡絲，即得丙烯腈基含糖共聚物納米纖維。
[0011]步驟(I)中所述的癸二酸乙烯酯是利用市售癸二酸酸合成的，具體方法為:以癸二酸和乙酸乙烯酯為原料，醋酸汞、乙酸銅為催化劑，60°C反應得藍色澄清溶液，柱層析分離提取產物，純度高達90%。[0012]步驟(1)中所述的無水有機溶劑為無水吡啶。
[0013]上述無水吡啶的製備方法為利用4A分子篩將吡啶進行脫水處理48h。
[0014]步驟(2)中所述的反應條件為:30~50°C的搖床，150~220r/min反應4~5d。
[0015]步驟(2)中所述的反應的後處理操作為:用濾紙過濾除去酶，將濾液通過旋轉蒸發儀去除有機溶劑，後利用矽膠柱提取純。
[0016]步驟(3)中所述的引發劑偶氮二異丁腈的用量為單體總摩爾量的1/500~1/800，聚合反應溫度為40~70°C，反應時間為4~8h。
[0017]步驟(4)中所述的靜電紡絲的最佳紡絲條件為電壓14KV、距離15cm、流速0.5mL/h、紡絲液濃度30%，此條件下丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的纖維粗細均勻，平均直徑為146nm。
[0018]本發明中採用正交試驗探索最佳紡絲條件。正交因素及水平表見表1，具體實驗操作如表2所示。樣品經噴金後，通過JSM-5600LV掃描電鏡(SEM)觀察形貌，並採用ImageJ軟體測量纖維直徑。
[0019]表1.正交因素及水平表
[0020]
【權利要求】
1.一種靜電紡絲製備丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的方法，包括: (1)按1:1?4:1的摩爾比分別將癸二酸乙烯酯和葡萄糖加入到無水有機溶劑中，放置於40-60°C的搖床至底物完全溶解； (2)在步驟(I)得到溶液中按10?30mg/mL加入鹼性蛋白酶，然後按0.2g/mL溶劑加入分子篩，密封后反應，得到6-0-乙烯基癸二酸-D-吡喃型葡萄糖酯OVSEG ； (3)按照摩爾比為1:10?1:30將OVSEG和丙烯腈混合，以偶氮二異丁腈作為引發劑，以DMF作溶劑，然後於氮氣保護下攪拌，聚合反應結束後得到P0Iy(AN-C0-OVSEG)共聚物； (4)以為溶劑，配製上述Poly(AN-co-OVSEG)共聚物的DMF溶液作為紡絲液，然後進行靜電紡絲，即得丙烯腈基含糖共聚物納米纖維。
2.根據權利要求1所述的一種靜電紡絲製備丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的方法，其特徵在於:步驟(I)中所述的癸二酸乙烯酯是利用市售癸二酸酸合成的，具體方法為:以癸二酸和乙酸乙烯酯為原料，醋酸汞、乙酸銅為催化劑，60°C反應得藍色澄清溶液，柱層析分離提取產物。
3.根據權利要求1所述的一種靜電紡絲製備丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的方法，其特徵在於:步驟(I)中所述的無水有機溶劑為無水吡啶。
4.根據權利要求3所述的一種靜電紡絲製備丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的方法，其特徵在於:所述無水吡啶的製備方法為利用41分子篩將吡啶進行脫水處理48h。
5.根據權利要求1所述的一種靜電紡絲製備丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的方法，其特徵在於:步驟(2)中所述的反應條件為:30?50°C的搖床，150?220r/min反應4?5d。
6.根據權利要求1所述的一種靜電紡絲製備丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的方法，其特徵在於:步驟(2)中所述的反應的後處理操作為:用濾紙過濾除去酶，將濾液通過旋轉蒸發儀去除有機溶劑，後利用矽膠柱提取純。
7.根據權利要求1所述的一種靜電紡絲製備丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的方法，其特徵在於:步驟(3)中所述的引發劑偶氮二異丁腈的用量為單體總摩爾量的1/500?1/800，聚合反應溫度為40?70°C，反應時間為4?8h。
8.根據權利要求1所述的一種靜電紡絲製備丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的方法，其特徵在於:步驟(4)中所述的靜電紡絲的紡絲條件為電壓14KV、距離15cm、流速0.5mL/h、紡絲液濃度30%，此條件下丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的纖維粗細均勻，平均直徑為146nm。
【文檔編號】C08F220/44GK103668525SQ201310656566
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】朱利民, 劉中青, 權靜, 石萌 申請人:東華大學