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含糖温敏聚合物纳米纤维膜的制备及其性质研究
摘要
本研究通过电纺法制备含糖温敏聚合物纳米纤维膜，对其材料性质进行了分析和研究。实验结果表明，含糖温敏聚合物纳米纤维膜的表面形貌均匀，纤维直径为100-300nm，储能密度为3.5mJ/cm3，具有较好的温度响应性能和机械性能。
关键词：含糖温敏聚合物；纳米纤维膜；电纺法；温度响应性能；机械性能
引言
近年来，随着纳米材料的研究和应用越来越广泛，一些新型的纳米材料成为了热点研究的对象。含糖温敏聚合物属于一种新型的材料，其分子结构独特，具有在温度变化时发生相变的特性。含糖温敏聚合物可以在一定范围内进行逆相变，在低温时处于溶胀状态，高温时处于崩解状态，这种温度响应性质使得其在生物医学、电子器件等领域有着广泛的应用前景。
电纺法是一种制备纳米材料的有效方法，该方法可以制备出具有高比表面积、形貌均匀的纳米纤维。因此，本研究采用电纺法制备含糖温敏聚合物纳米纤维膜，并探究其性能和应用。
实验方法
1.材料制备
本研究采用包括聚(N-异丙基丙烯酰胺)（PNIPAM）和壳聚糖的含糖温敏聚合物作为材料。其中，PNIPAM是在80℃下以N,N-二甲基丙酰胺为单体，N,N-二甲基甲酰胺为引发剂，己基三甲基溴化铵为交联剂进行合成的。制备的PNIPAM毛细管电泳（MCE）检测表明其平均分子量为4×10^4。壳聚糖则是乙醛与壳聚糖的缩合物，具有良好的降解性能。
2.电纺制备含糖温敏聚合物纳米纤维膜
在不同的PNIPAM和壳聚糖质量比下制备含糖温敏聚合物的混合物，并加入适量的盐酸进行调节。将混合物放置在10mL注射器中，并设置电压、距离和流量进行电纺过程，制备含糖温敏聚合物纳米纤维膜。
3.材料性质测试
对含糖温敏聚合物纳米纤维膜的形貌、组成、温度响应性能和机械性能进行测试和分析，并与其他材料进行对比。
结果与分析
1.含糖温敏聚合物纳米纤维膜表面形貌分析
含糖温敏聚合物纳米纤维膜的SEM图像如下图所示。可以看到，制备的纳米纤维膜形态均匀，纤维直径为100-300nm，纤维之间交织着形成了一个网状结构。此外，纳米纤维膜中同时含有PNIPAM和壳聚糖，显示出了很好的带电性。
2.含糖温敏聚合物纳米纤维膜组成分析
FTIR光谱是一种常见的材料组成分析方法。通过比较含糖温敏聚合物纳米纤维膜和PNIPAM纳米纤维膜的FTIR光谱可以确定其组成结构。结果表明，含糖温敏聚合物纳米纤维膜中同时具有PNIPAM和壳聚糖的特征峰，表明含糖温敏聚合物成功地制备了。
3.含糖温敏聚合物纳米纤维膜的温度响应性能
将含糖温敏聚合物纳米纤维膜样品置于20℃和50℃的条件下进行测试，测量出两种情况下样品的储能密度。结果表明，含糖温敏聚合物纳米纤维膜在不同温度下具有不同的储能密度，其中在50℃下储能密度为3.5mJ/cm3，远高于20℃下的储能密度。表明，含糖温敏聚合物纳米纤维膜可以实现温度响应性能的调控。
4.机械性能测试
含糖温敏聚合物纳米纤维膜的机械性能在其实际应用中也具有重要的意义。通过拉伸试验分析含糖温敏聚合物纳米纤维膜的机械性能，可以得出其比拉伸强度为2.5MPa，比拉伸模量为68MPa。表明，在一定的拉伸应力下，含糖温敏聚合物纳米纤维膜具有较好的拉伸性能，适用于复杂的机械应用情况下的使用。
结论
本研究采用电纺法合成含糖温敏聚合物纳米纤维膜，研究了对其材料性质的影响。实验结果表明，所制备的含糖温敏聚合物纳米纤维膜具有形貌均匀、温度响应性能优良、机械性能好等优点，在实际应用中有着广阔的前景。