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PNIPAm 温敏纳米纤维膜:交联作用下的形貌稳定性和响应行为


1、摘要

本文全面综述了PNIPAm温敏纳米纤维膜近二十年来国内外的突破性进展和非交联作用下PNIPAm温敏纳米纤维膜的形貌变化和响应性,重点综合分析了物理和化学交联中交联反应类型、交联度、交联时间和交联分子量对PNIPAm温敏纳米纤维膜的形貌稳定性和响应行为的影响,为之后纤维膜的交联处理提供了理论支持,并对PNIPAm温敏纳米纤维膜的发展及应用前景进行了展望。

 

2、发展进程

在过去的几十年里,PNIPAm水凝胶得到了广泛的研究,但这些水凝胶一般具有较大的尺寸,这些大尺寸的水凝胶极大地降低了PNIPAm的温度响应敏感性。自2004年起,研究人员才将目光逐渐转移到PNIPAm温敏纳米纤维膜上来,Chen11首次N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,制备了 PNIPAm/聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯酸 (PAA)温敏纳米

 

3、非交联作用下PNIPAm温敏纳米纤维膜的形貌稳定性及响应行为

由于 PNIPAm 其自 ( 如羧基、氨基或羟基),在引入的物质也无交联基团的情况下,并不能进行后交联;而是利用引入物质自身分 PNIPAm本身的性质,提高配制纺丝液的“电可纺性”。

 

 

4、物理交联作用下PNIPAm温敏纳米纤维膜的形貌稳定性及响应行为

         物理交联是通过非共价键,即物理作用力(如氢键、范德华力、静电作用力和离子相互作用等超分子作用力和链缠绕或疏水相互作用等)形成相对无规的三维网络。离子键和氢键在纤维膜中形成能量耗散机制提高机械性能,可逆离子键、疏水相互作用使纤维膜在室温条件下具备形状记忆和快速自修复性能。

 

5、化学交联方法及原理

化学交联指在光、热、高能辐射、机械力、超声波和交联剂等作用下,大分子链间通过化学键联结起来,形成网状或体形结构高分子的过程,反之化学交联网络的形成也受温度、辐射、pH、交联剂含量等因素的影响。按交联方式可分为交联剂交联、有机化学反应交联和其它交联。

PNIPAm温敏纳米纤维膜由于比表面积大、体积小、纳米级纤维6062的特点,容易受到溶剂的侵蚀,结构易发生溶胀塌陷。化学交联能够使与其他有机物共聚后的PNIPAm产生交联网络,使纤维膜具有耐水性,能够在溶剂中保持良好的形貌稳定性,可多次循环使用,降低应用成本。化学交联中的交联反应类型、交联度、交联时间均能影响交联网络的形成,进而影响纤维膜的形貌稳定性。

6、总结与展望

本文综述了PNIPAm温敏纳米纤维膜的研究进展以及交联和非交联作用下PNIPAm温敏纳米纤维膜的形貌稳定性和响应行为。交联作用使PNIPAm温敏纳米纤维膜具备了 (OpePOSSEDCNHSBP)或通过化学反应(酯化反应、自缩合反应、酯胺反应)产生交联网络的化学交联和分子链缠结产生交联网络的的物理交联。不同的交联方式、交联时间和交联剂的比例均对PNIPAm温敏纳米纤维膜的形貌稳定性和响应 PNIPAm交联温敏纳米纤维膜发展时间轴行为产生了不同的影响。在目前已知的研究成果中未能将PNIPAm交联温敏纳米纤维膜研究的透彻,对其温敏行为的探究和应用仍然又长的路要走。作者认为在以下方面仍存在较大的困难和挑战。

原文链接:https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2024/V40/I4/2304037

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