一种结构可控的醋酸纤维素/聚苯胺纳米纤维静电纺丝制备方法技术

本发明专利技术属于静电纺丝技术领域，公开了一种结构可控的醋酸纤维素/聚苯胺纳米纤维静电纺丝制备方法。所述的制备方法如下：1.分别把不同配比的醋酸纤维素与聚苯胺加入溶剂中，搅拌，得到纺丝前驱液。2.利用注射器抽取5毫升前驱液，放置于推进泵上。3.设置推进速度，纺丝电压，距离等参数。4.利用平行铜丝作为接收器接收纳米纤维。5.高压电源的正极连接注射器针头，负极连接平行铜丝。6.接通电源，纺丝一段时间，得到具有一定规则排列的纤维。本方法工艺简单，能耗低，基体材料的生物相容性较好，制备的纳米纤维排列可控，有利于细胞的吸附与增殖，在生物医药领域有更广阔的应用前景。

Method for preparing electrospun cellulose acetate / polyaniline nanofiber with controllable structure

The invention belongs to the technical field of electrostatic spinning, and discloses a method for preparing electrospun cellulose acetate / polyaniline nanofibers with controllable structure. The preparation method is as follows: 1. cellulose acetate and polyaniline in different proportions are added into the solvent, and the precursor of the spinning is agitated. 2. use the syringe to extract 5 ml of precursor solution and place it on the pump. 3. set speed, spinning voltage, distance and other parameters. 4. use parallel copper wire as receiver to receive nanofiber. 5. the positive electrode of the high voltage power supply is connected with the syringe needle, and the negative electrode is connected with the parallel copper wire. 6., the power supply, spinning for a period of time, to obtain a regular arrangement of fibers. The method has the advantages of simple process, low energy consumption, good biocompatibility of the base material, controllable arrangement of nano fibers, favorable adsorption and proliferation of the cells, and wide application prospect in the biological medicine field.

【技术实现步骤摘要】
一种结构可控的醋酸纤维素/聚苯胺纳米纤维静电纺丝制备方法
本专利技术属于静电纺丝
，涉及一种结构可控的醋酸纤维素/聚苯胺纳米纤维静电纺丝制备方法。
技术介绍
静电纺丝技术是制备纳米级纤维的一种简单且经济的方法。在近几年的研究中，由于静电纺丝纤维膜与天然细胞外基质的结构相似，越来越多的研究者开始关注并研发具有特定结构以及取向的纤维膜产品用以模拟天然细胞外基质结构。在生物应用方面，具有特殊的静电纺丝纤维结构可以促进组织再生过程中的生物响应，例如促进蛋白质吸附、细胞的吸附与增殖等。除此之外，研发有序排列的纳米纤维在复合增强、纳电子学、光电子及传感器方面具有更广泛的应用。在之前国内外的研究中，旋转轮鼓作为制备结构可控电纺纤维的常用接收装置被大量使用，但必须设定合理的旋转速度以得到连续而没有断裂的纤维，实验操作具有一定难度。此外，旋转轮鼓在纺丝过程中为高耗能产品，会提高工业化成本。Zhang等(ZhangD,ChangJ.Patterningofelectrospunfibersusingelectroconductivetemplates[J].AdvancedMaterials,2007,19(21):3664-3667.)利用具有特殊结构的接收装置制备了具有拓扑排列的纤维，此方法为得到有序排列的电纺纤维开辟了一条新的途径。然而，该纺丝设备和接收装置的设计能够实现可控电纺，但当接收纤维量增大时，可控性较差。良好的导电性能在电场的作用下会促进纤维排列，有助于得到结构可控的纳米纤维膜。醋酸纤维素因其拥有良好的水解稳定性，低毒性，良好的生物降解性和优异的相容性等优点，进而选取醋酸纤维素作为复合纤维的基体。与此同时，鉴于低温制造，良好的机械强度和环境稳定性等要求，聚苯胺作为极性组分添加于醋酸纤维素/聚苯胺复合纳米纤维中。聚苯胺是一种具有导电性能的高分子聚合物。因其导电率高、环境稳定性强、生物相容性好、氧化还原性好、合成方法简单、成本低廉等优点而备受青睐，已经在不同的领域中得到应用。例如，传感器，生物医学，电子和电致变色器件等方面。本专利技术针对电纺前驱液的电导率，接收距离，收集时间作为重要参数在本专利技术中做了详细分析。此外，引入有限元分析法来分析电场的分布，以更好的解释电场力分布与复合纤维之间的作用关系。利用具有生物相容性、导电性的高分子聚合物聚苯胺作为添加剂改性，醋酸纤维素复合纳米纤维将在生物医学领域有更广阔的应用前景。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种结构可控的醋酸纤维素/聚苯胺纳米纤维静电纺丝制备方法。本专利技术提供的制备方法得到的纳米纤维膜结构具有有序排列，改善加工性能的特点。本专利技术提供了一种结构可控的醋酸纤维素/聚苯胺纳米纤维静电纺丝制备方法，包括如下步骤并结合附图说明如下：本专利技术包括纺丝前驱液的配置，电纺参数的设定，接收基板的设计三大步骤，具体实施步骤如下:步骤1：配制纺丝前驱液以丙酮与蒸馏水的混合物为溶剂，丙酮的质量分数为50～90％，将醋酸纤维素与上述溶剂混合配制8～15wt％的醋酸纤维素溶液，利用超声清洗器超声1～2小时得到无色澄清且有一定粘度的醋酸纤维素溶液，再将聚苯胺加入到醋酸纤维素溶液中，聚苯胺质量分数为0～0.5％，在常温下磁力搅拌10～14小时，得到纺丝前驱液；步骤2：将纺丝前驱液注入注射器中，再将注射器固定于推进泵上，高压电源正极连接注射器针头，负极连接平行铜丝；步骤3：设置电放参数：外加电压10～20千伏，注射器的针头与平行铜丝的距离为10～15厘米，推进速度设定为0.5～1.5毫升每小时，平行铜丝间距为0.2～2厘米，纺丝时间2～5分钟。接通电源，电纺纤维被接收器平行铜丝接收。步骤4：电纺纤维膜冷冻干燥保存。步骤1所述的醋酸纤维素密度1.2～1.4克每立方厘米，熔点在230～300摄氏度之间，亲水且无毒；所述的聚苯胺是一种具有导电性能的高分子聚合物。步骤2所述注射器针头为5毫升医用注射器针头内径0.41毫米。步骤3所述静电纺丝过程在室温下，空气湿度为20～50％。步骤4所述的冷冻干燥保存是利用冷冻干燥机除去纤维膜中残余的溶剂，设置工作温度-50摄氏度，真空度10帕，冷冻干燥24～36小时。本接收器是将平行铜丝至于载玻片上方，铜丝两端用绝缘胶带固定。与现有技术相比本专利技术的有益效果是：利用电纺丝技术，有效的将醋酸纤维素与聚苯胺两种物质优点结合，改善加工性能，通过改变聚合物的导电性实现材料的可控电纺，为电纺纤维膜的进一步应用奠定基础。本专利技术方法具有工艺简单，易操作，成本低，可以用于工业化生产。本专利技术所制备的复合纤维膜在生物医学领域有更广阔的应用前景。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明：图1为本专利技术实施采用的静电纺丝设备结构示意图；图2为本专利技术实施得到的(a)醋酸纤维素-0.05％聚苯胺电纺纤维；(b)醋酸纤维素-0.1％聚苯胺电纺纤维；(c)醋酸纤维素-0.5％聚苯胺电纺纤维；(d)醋酸纤维素-0.5％聚苯胺-樟脑磺酸电纺纤维；在距离为2cm的平行铜丝之间排布的电子显微镜图片；图3为本专利技术实施得到的醋酸纤维素-0.1％聚苯胺电纺纤维在不同的铜丝间距(a)0.2cm；(b)0.5cm；(c)1cm；(d)2cm排布的电子显微镜图片；图4为本专利技术实施得到的铜丝间模拟电场强度向量图片(箭头表示电场线方向)；具体实施方式下面结合附图对本专利技术作详细的描述:实施例1一种结构可控的醋酸纤维素/聚苯胺纳米纤维静电纺丝制备方法,具体包括以下步骤：(1)以丙酮与蒸馏水的混合物为溶剂，丙酮与水的质量比为50:50，配制10wt％醋酸纤维素溶液。利用超声清洗器超声1小时得到无色澄清且有一定粘度的醋酸纤维素溶液，称取0.1wt％聚苯胺加入到醋酸纤维素溶液中，在常温下磁力搅拌12小时，得到纺丝前驱液。(2)将纺丝前驱液注入注射器中，再将注射器固定于推进泵上：设置纺丝电压U＝20千伏，平行铜丝与喷丝头之间的距离L＝15厘米，平行铜丝间距为0.2厘米，推进速率R＝2毫升每小时，纺丝时间2分钟，电纺纤维被平行铜丝接收。电纺纤维膜冷冻干燥后保存。实施例2一种结构可控的醋酸纤维素/聚苯胺纳米纤维静电纺丝制备方法,具体包括以下步骤：(1)以丙酮与蒸馏水的混合物为溶剂，丙酮与水的质量比为85:15，配制10wt％醋酸纤维素溶液。利用超声清洗器超声2小时得到无色澄清且有一定粘度的醋酸纤维素溶液。称取0.5wt％聚苯胺加入到醋酸纤维素溶液中，在常温下磁力搅拌14小时，得到纺丝前驱液。(2)将纺丝前驱液注入注射器中，再将注射器固定于推进泵上：设置纺丝电压U＝15kv，平行铜丝与喷丝头之间的距离L＝15厘米，推进速率R＝1.5毫升每小时，平行铜丝间距为0.2厘米，纺丝时间2分钟，电纺纤维被平行铜丝接收。电纺纤维膜冷冻干燥后保存。实施例3一种结构可控的醋酸纤维素/聚苯胺纳米纤维静电纺丝制备方法，具体包括以下步骤：(1)以丙酮与蒸馏水的混合物为溶剂，丙酮与水的质量比为85:15，配制10wt％醋酸纤维素溶液。利用超声清洗器超声2小时得到无色澄清且有一定粘度的醋酸纤维素溶液。称取0.1wt％聚苯胺加入到醋酸纤维素溶液中。在常温下磁力搅拌10小时，得到纺丝前驱液。(2)将纺丝前驱液注入注射器中，再将注射器固定于推进泵上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构可控的醋酸纤维素/聚苯胺纳米纤维静电纺丝制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：配制纺丝前驱液以丙酮与蒸馏水的混合物为溶剂，丙酮的质量分数为50～90wt％，将醋酸纤维素与上述溶剂混合配制8～15wt％的醋酸纤维素溶液，利用超声清洗器超声1～2小时得到无色澄清且有一定粘度的醋酸纤维素溶液，再将聚苯胺加入到醋酸纤维素溶液中，聚苯胺质量分数为0～0.5wt％，在常温下磁力搅拌10～14小时，得到纺丝前驱液；步骤2：将5毫升纺丝前驱液注入注射器中，再将注射器固定于推进泵上，高压电源正极连接注射器针头，负极连接平行铜丝；步骤3：设置电纺参数：外加电压10～20千伏，注射器的针头与平行铜丝的距离为10～15厘米，推进速度设定为0.5～1.5毫升每小时，平行铜丝间距为0.2～2厘米，纺丝时间2～5分钟，接通电源，电纺纤维被接收器平行铜丝接收；步骤4：电纺纤维膜冷冻干燥后保存。

【技术特征摘要】
1.一种结构可控的醋酸纤维素/聚苯胺纳米纤维静电纺丝制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：配制纺丝前驱液以丙酮与蒸馏水的混合物为溶剂，丙酮的质量分数为50～90wt％，将醋酸纤维素与上述溶剂混合配制8～15wt％的醋酸纤维素溶液，利用超声清洗器超声1～2小时得到无色澄清且有一定粘度的醋酸纤维素溶液，再将聚苯胺加入到醋酸纤维素溶液中，聚苯胺质量分数为0～0.5wt％，在常温下磁力搅拌10～14小时，得到纺丝前驱液；步骤2：将5毫升纺丝前驱液注入注射器中，再将注射器固定于推进泵上，高压电源正极连接注射器针头，负极连接平行铜丝；步骤3：设置电纺参数：外加电压10～20千伏，注射器的针头与平行铜丝的距离为10～15厘米，推进速度设定为0.5～1.5毫升每小时，平行铜丝间距为0.2～2厘米，纺丝时间2～5分钟，接通电源，电纺纤维被接收器平行铜丝接收；步骤4：电纺纤维膜冷冻干燥后保存。2.根据权利要求1所述的一种结构可控的醋酸纤维素/聚苯胺纳米纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛海龙，侯甲子，李莉莉，金波，张万喜，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22