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溶液静电纺丝制备聚氨酯纳米纤维的研究进展
进入21世纪以来，纳米技术的快速发展和应用推动了纳米材料领域的研究进展。聚氨酯（Polyurethane，简称PU）纳米纤维作为一种新型纳米材料，具有优异的物理、化学和生物特性，因此在纳米科学、材料科学和生物医学等领域受到广泛关注。而溶液静电纺丝（ElectrospinningofSolutions，简称ES）技术以其低成本、简单操作、高效率等特点，成为制备PU纳米纤维的重要方法。本文将对溶液静电纺丝制备PU纳米纤维的研究进展进行综述。
首先，溶液静电纺丝制备PU纳米纤维的基本原理是利用电场的作用将聚合物溶液快速拉伸至纳米尺度，并在基底上形成纤维网状结构。制备PU纳米纤维的关键是选择合适的聚氨酯前驱体溶液，其中聚氨酯前驱体通常由异氰酸酯、多元醇和链延伸剂等原料通过聚合反应合成。根据聚合反应类型的不同，制备PU纳米纤维的方法可以分为单组分聚氨酯纳米纤维和多组分聚氨酯纳米纤维。
在单组分聚氨酯纳米纤维的制备中，一般选择聚己内酯（Polycaprolactone，简称PCL）或聚乳酸（PolylacticAcid，简称PLA）作为聚氨酯前驱体。在制备过程中，将聚氨酯前驱体溶解于有机溶剂中形成聚氨酯溶液，通常常用的有机溶剂有二甲基甲酰胺（Dimethylformamide，简称DMF）、二甲亚砜（DimethylSulfoxide，简称DMSO）等。然后，将聚氨酯溶液注入注射器，并通过高压注射形成溶液滴，滴液被电场吸引向基底方向进行快速拉伸，最终形成纳米纤维网状结构。
而多组分聚氨酯纳米纤维的制备方法更为复杂，需要选择不同的聚氨酯前驱体。例如，可以选择聚乙二醇（PolyethyleneGlycol，简称PEG）、聚丙烯酸（PolyacrylicAcid，简称PAA）等作为链延伸剂，通过与聚氨酯前驱体反应形成多组分的聚氨酯纳米纤维。此外，还可以将其他纳米材料（如纳米颗粒、纳米管等）加入聚氨酯溶液中，在溶液静电纺丝过程中实现PU纳米纤维与其他纳米材料的复合制备。
溶液静电纺丝制备PU纳米纤维的方法具有一定的优势。首先，制备过程简单，操作方便。其次，可以通过调节聚氨酯溶液的浓度、电压、喷头直径等工艺参数，实现对纳米纤维直径和形貌的精确控制。此外，由于静电纺丝过程中没有机械剪切，使得纳米纤维具有较高的比表面积和一定的孔径分布，因此具有很大的应用潜力。例如，在纺织领域可用于制备功能性纺织品、过滤材料等；在生物医学领域可用于制备药物缓释系统、组织工程支架等。
然而，溶液静电纺丝制备PU纳米纤维仍存在一些问题。首先，聚氨酯溶液的黏度对纳米纤维结构和形貌具有重要影响。因此，在工艺参数的选择上需进行一定的优化。其次，由于静电纺丝过程中有机溶剂的挥发和基底表面的湿润等因素，容易导致纳米纤维的结晶度降低、形貌不规则等问题。因此，还需进一步研究改进制备方法，提高PU纳米纤维的性能。
综上所述，溶液静电纺丝制备PU纳米纤维的研究进展已经取得了一定的成果，但仍面临一些挑战。进一步的研究将有助于深入理解溶液静电纺丝制备PU纳米纤维的机制，并提高制备方法的效率和控制能力，从而拓展PU纳米纤维在各个领域的应用。