DOI:10.1016/j.polymer.2020.122594
本文報告了由聚(4-乙烯基吡啶)(P4VP)與兩親性表面活性劑3-十五烷基苯酚(PDP)通過氫鍵絡合形成的超分子梳形聚合物的電紡性。結果表明,溶劑的選擇對這種超分子梳形聚合物的流變特性有著深遠的影響,因此決定了其電紡性。溶液粘度在溶劑體系中增加,但對P4VP與PDP之間氫鍵的形成沒有顯著的影響。P4VP/PDP超分子梳形聚合物溶液粘度的增加可能是由于在表面活性劑尾部之間的非極性相互作用驅動下,P4VP鏈之間形成了物理交聯。然而,在屏蔽了聚合物與兩親物之間氫鍵的溶劑體系中,未觀察到溶液粘度的增加。此外,溶液粘度的增加不像先前報道的離子鍵超分子梳形聚合物那么明顯(ACS Omega 2018;3:15666-78)。這可能是由于溶液中氫鍵的時間性質所致,因此所形成的物理網絡的弛豫時間比離子鍵超分子系統的弛豫時間短得多。此外,與純P4VP相比,溶液粘度的增加導致超分子梳形聚合物的電紡性提高。這些超分子梳形聚合物在電紡納米纖維中進一步展示了其典型的介晶結構,并通過SAXS和DSC對其進行了表征。而且,可以從電紡納米纖維中選擇性地除去PDP,從而形成多孔納米纖維。本研究進一步揭示了超分子相互作用在電紡性中的作用,也為制備多孔納米纖維提供了一種有趣的方法。
圖1.(聚-4-乙烯基吡啶)P4VP和(3-十五烷基苯酚)PDP之間的氫鍵鍵合。
圖2.(a)P4VP濃度為1%時NM-DMF中P4VP(PDP)x的電導率,(b)P4VP濃度為10%時NM-DMF中P4VP(PDP)x的表面張力,與含16%純P4VP的NM/DMF 60/40進行比較,其中x=0.00、0.10、0.50和1.00。
圖3.不同P4VP濃度(即4、8、10、12、16、20、25、30%(w/v))的P4VP(PDP)0.5/DMF溶液制備的電紡纖維的SEM圖像。
圖4.比粘度隨P4VP濃度變化的對數曲線圖:(a)DMF中的純P4VP和P4VP(PDP)0.5;(b)DMF和NM-DMF中的純P4VP;(c)DMF中的純P4VP和P4VP(PDP)x,其中x=0.10、0.50和1.00。
圖5.(a)DMF對PDP分子附著于P4VP的屏蔽效應。(b)共溶劑法規避DMF分子的屏蔽效應。
圖6.由不同P4VP濃度(即4、8、10、12、16、20、25、30%(w/v))的P4VP/NM-DMF溶液制備的電紡纖維的SEM圖像。
圖7.由不同P4VP濃度(即4、8、10、12、16、20、25、30%(w/v))的P4VP(PDP)0.10/NM-DMF溶液制備的電紡纖維的SEM圖像。
圖8.由不同P4VP濃度(即4、8、10、12、16、20、25、30%(w/v))的P4VP(PDP)0.50/NM-DMF溶液制備的電紡纖維的SEM圖像。
圖9.由不同P4VP濃度(即4、8、10、12、16、20、25、30%(w/v))的P4VP(PDP)1.00/NM-DMF溶液制備的電紡纖維的SEM圖像。
圖10.NM/DMF中P4VP(PDP)0.5、P4VP(DDO)0.5和P4VP(DDA)0.5復合溶液的零剪切粘度與P4VP濃度的關系。
圖11.由P4VP(PDP)x復合物制備的電紡纖維直徑與(a)PDP/4VP摩爾比、(b)P4VP濃度和(c)零剪切粘度的關系。
圖12.純3-PDP和P4VP(PDP)x納米纖維(a)冷卻循環、(b)加熱循環的DSC熱分析圖,(c)這種梳形超分子組件中熱轉變的示意圖。
圖13.P4VP(PDP)x復合電紡纖維的SAXS,其中x=0.10、0.50和1.00。
圖14.(a)使用環己烷選擇性去除PDP兩親物的示意圖,(b)清洗PDP之前和之后P4VP(PDP)0.5納米纖維的DSC加熱曲線,(c)純P4VP以及未清洗和清洗的P4VP(PDP)0.5復合纖維的FTIR譜帶。