电纺丝技术制备分子印迹膜文献综述

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1、文献综述电纺丝技术制备分子印迹膜摘要：本文综述了电纺丝纳米纤维分子印迹膜制备中的近期应用研究进展。方法查阅国内外近年有关文献,详细介绍了电纺丝工作原理和部分关键设备,并总结了影响电纺纤维性能的因素和电纺丝的重要应用领域以及发展前景，对分子印迹膜的特点、电纺丝技术制备纳米纤维分子印迹膜的优点及研究进展,进行综合分析。结果电纺丝技术对纳米纤维分子印迹膜材料选择性分子识别能力和吸附动力学行为有很重要的影响。结论电纺丝技术有利于分子印迹膜材料在结构、形貌、组分和功能上满足要求,使其在分子印迹膜制备领域具有诱人的应用前景。关键词：电纺丝技术，纳米纤维，分子印迹膜材料，纺丝液粘度,电

2、导率,表面张力1引言电纺丝技术从20世纪末兴起之后,在短短十年里,其加工材料就从十几种发展到百种以上,应用领域也从早期的过滤等少数几个方向扩展到生物医药、组织工程、高效催化、光电器件、航天器材等多个部门和学科,在电子、催化、服装甚至其他工业领域具有广阔前景。[1]电纺丝法是通过高压电来制备连续的聚合物纳米纤维的重要方法。它是将高分子、纳米微粒/聚合物溶液或熔融体在几千至几万伏的高压电场作用下产生正电荷,带电荷的高分子或纳米微粒/,聚合物溶液或熔体首先在喷射孔处形成Taylor圆锥形液滴,在高压电场所产生的拉伸力克服了液滴的表面张力后,该带电液滴形成喷射流,由于电场的作用以

3、及自生电荷的相互排斥而发生劈裂,该喷射流进一步被拉伸,然后由于溶剂挥发或熔体冷却固化,最后以无纺布状的形式形成纤维状纳米材料。目前电纺丝技术逐渐转移到无机,有机纳米复合纤维的制备方面。电纺丝是继拉丝、模板合成、相分离和自组装后，最有希望用多种材料高速高效地生产长距纳米纤维的一项技术。[2]分子印迹技术(Molecularimprintingtechnique,MIT)是近年来迅速发展起来的是近年来集高分子合成、分子设计、分子识别等众多学科优势发展起来的边缘学科分支。一种对特定目标分子具有选择性结合能力的聚合物的制备技术,它通过单体、模板分子聚合成膜、除去模板分子后，在聚合

4、膜表面即可形成对待测分子有记忆、识别能力的三维孔穴结构，实现对目标分子的检测。分子印迹聚合物(MIP)的识别能力来源于移去模板分子后留下的形状、大小和识别位点均与模板分子相匹配的孔穴。[3]2电纺丝技术制备分子印迹膜的研究现状和发展2.1电纺丝技术2.1.1工作原理和部分关键设备（1）工作原理将聚合物溶液施加一定压力使毛细管喷丝口端含有液滴,但又不使其滴落,然后溶液通过金属电极与电源连接,聚合物溶液在毛细管喷丝口端受到表面张力和电场力的作用随着电场强度的增大,溶液中的同性电荷被迫聚集在液滴表面,表面电荷产生电场引起液滴变形,端部的溶液由半球形逐渐变为锥形,平衡时其顶端角度

5、为49.3。,称为Taylor锥,当临界电场力超过表面张力,带电的液流从Taylor锥顶端射出,不规则地射到接收装置上。射流在空气中运行,由于溶剂的挥发,射流直径变小,电荷密度增加,射流受到拉伸作用,可以使纤维拉伸1×106倍,因而直径较细。由于电荷密度增加,静电排斥力增加,导致弯曲不稳定射流或鞭动不稳定射流,纤维直径变得很细（有时纤维裂为若干条细纤维或喷流,纤维直径更细,溶剂挥发得更快）,最后带电的聚合物随机地落在接收屏上,得到连续的非织布或毡。（2）关键设备电纺丝装置一般分三部分高压电源、毛细管和金属接收装置。高压电源电压在1~50kv;毛细管采用金属、玻璃或塑料,其

6、内径为0.35~1.5mm;插人聚合物溶液中的金属电极一般为金属铂或铜等接收装置采用金属箔或金属网,根据不同要求可以是平面状、转盘状或圆辊状,直接接地或接负的直流电源。纺丝装置多采用卧式,毛细管管轴水平或与水平方向向下倾斜5。~10,避免液滴滴落在接收装置上,防止溶液的流出而造成喷丝头的堵塞,还能降低喷丝速率,获得均匀的纳米纤维。在同一套装置上,可对单一聚合物溶液或两种聚合物混合液进行纺丝。还有其它纺丝装置,如为了减少纺丝过程中的弯曲不稳定性,DeitzelJM等对装置进行改进,在纺丝通道上安装个偏转环,分别施加正电压,接收装置上连接负电压,纺制聚氧化乙烯纤维(PEO)的

7、轨迹接近直线;DingB等采用多头纺丝装置纺制了包含有聚乙烯醇（PVA)和CA混合的纳米纤维。目前大部分纺丝装置都采用直流电源,KessickR等采用交流电对梭甲基纤维素(CMC)和PEO进行电纺丝,2.（3）有针电纺丝技术和无针电纺丝技术电纺丝技术中，按照纺丝设备是发现交流电可以降低射流弯曲不稳定性,纤维排列有序性提高,但残留溶剂增加。否具有喷丝针头，可分为有针电纺丝技术和无针电纺丝技术这两种，这两种技术的共同点是都要有聚合物溶液或者熔体参与，在电场的作用下，发生喷射现象。①有针电纺丝技术有针电纺丝最大的特点就是有喷丝针头，