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聚乙烯吡咯烷酮(PVP)静电纺丝配方参数

实验指南    2022-05-13 09:50

一、背景

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是由单体N-乙烯基吡咯烷酮在引发剂作用下聚合而成的一种非离子型高分子化合物。聚乙烯吡咯烷酮是一种白色树脂状固体,分子式C6H9NO,有K15、K30、K60、K90等种类,其相对分子质量分为10000、40000、160000、360000四个等级。在PVP分子中,亚甲基是非极性基团,具有亲油性,能形成链和吡咯烷酮环,内酰胺是强极性基团,具有亲水作用。这种结构特征使PVP既能溶于水,又能溶于醇、烷烃、羧酸、胺等极性有机溶剂。

聚乙烯吡咯烷酮的结构式

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是一种绿色高分子产品,是重要的水溶性酰胺类精细化学品,广泛用于医药医疗卫生、新材料、悬浮及乳液聚合分散稳定剂等领域。PVP超细纤维具有重要的潜在应用价值。北京火狐官网登录入口科技发展有限公司专注于纳米纤维的制备与应用研究,其合作者产生一系列重要成果。刘青青等采用静电纺丝技术制备了聚己内酯(PCL)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)共混纤维膜,研究了PCL/PVP配比、纺丝液浓度和PVP相对分子质量对纤维形貌及直径的影响,并测定了纤维膜的亲疏水性能[1]。王莹熇等采用静电纺丝技术将聚苯胺和稀土配合物Eu(BA)3phen掺杂到聚乙烯吡咯烷酮中,制各出新型的具有光电双功能的Eu(BA),phen/PANI/PVP复合纳米纤维[2]。Belenkaya等将磺胺嘧啶银添加到聚乙丙交酯(PCL)和聚乙烯毗略烷酮(PVP)混合溶液中进行静电纺丝,结果得到含有1%磺胺嘧啶银的纳米纤维,纤维膜厚度为1.5-2um,其中药物含量大约为5mg/cm2,PCL和PVP在几天内完全降解[3]。郭远征等人以PVP的乙酸溶液为助纺剂,采用静电纺丝法制备BaFe12O9/PVP复合纤维并对其进行磁性研究[4]。

二、纳米纤维的制备

2.1 仪器和试剂

    仪器:SS-2535 型静电纺丝装置 (火狐官网登录入口);磁力搅拌器 ;电 子天平;扫描电镜。

    试剂:聚乙烯吡咯烷酮 (      ,火狐官网登录入口);去离子水;

2.2 聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜的制备

    使用北京火狐官网登录入口科技发展有限公司SS-2535静电纺丝装置制备纳米纤维膜,先取聚乙烯吡咯烷酮加入去离子水中,在室温下搅拌,配制成浓度为15% (w/v)的溶液。将溶液装入具不锈钢针头 (20号) 的注射器中,调节溶液推进速度为0.1mm/min,用导线将喷针与正高压电源相连,接收滚筒与负高压相连。调节正电压为10KV,负高压2KV,喷射距离12cm。液滴在静电力作用下在喷针形成Taylor 锥形成射流和纤维。纺丝时间为8~10h后制得聚乙烯吡咯烷酮纤维膜。

三、结构表征

    扫描电子显微镜广泛应用于对静电纺纤维表面形貌的观察。在实际的应用中能够有效地反映具有不同表面形貌的静电纺纤维,包括光滑表面、珠串结构、带状结构和粗糙表面等。扫描电子显微镜的试样制备可分为两种:对于导电性良好的试样,可以直接用于电镜观察且能够保持其原始形貌;对于不导电或导电性差的试样,则需要对试样表面进行喷金或喷碳处理后才能够用于电镜观察。在具体实验中,当要对试样进行高放大倍数和高分辨率观察时,需要喷金或碳厚度在10nm,而一般情况下厚度在10~30nm范围为宜。

    采用扫描电镜观察对不同试样的纤维表面特征进行观察(见Fig1)。

Fig. 1  质量为12%PVP乙醇溶液通过静电纺丝法制备的PVP纳米纤维

 

参考文献

[1]刘青青,贾永堂,朱湘英,汤卓郎.产业用纺织品,2012(3):11-15

[2]王莹熇,王进贤,董相廷,于文生,刘桂霞.高等学校化学学报,2012,33(8):1657-1662

[3]Belenkaya Bronislava,vjacheslav Polevov,Valentina Sakharova.USA,US785883782.2010,12-28

[4]郭远征,李从举,王娇娜.无机化学学报,2009.25(6):1018-1021.