纖維材料是一種重要的基礎材料,并且該類材料正朝著功能化、智能化的方向發展。在這一發展趨勢之下,單一組分纖維已經難以滿足日益發展的需求,而多組分纖維能夠集中不同組分的特點,實現性能的集成與優化。傳統制造多組分纖維的方法有復合紡絲(composite spinning)或共混紡絲(blend spinning),但是這兩種方法制備的纖維不同組分通常不相容,纖維存在分相現象。通過非共價相互作用,高分子聚集而形成多組分均相體系,稱為高分子復合物(polymer complex)。利用高分子復合物,可以制備各組分高度相容的纖維, 從而提供一種制備多組分多功能纖維的新路徑。
東華大學先進低維材料中心楊曙光教授課題組發展了連續制備高分子復合物纖維的方法, 率先報道了高分子氫鍵復合物纖維,先抑制高分子鏈間氫鍵,使之形成可紡絲的流體;然后去除高分子鏈間氫鍵抑制劑,使高分子鏈間氫鍵在一維受限環境下重構,確保纖維凝聚成形。在氫鍵復合纖維中,由于兩種組分的高度相容和高效協同,纖維展現出獨特的性質,例如聚氧化乙烯-聚丙烯酸氫鍵復合物纖維具有超彈性,而聚氧化乙烯和聚丙烯酸各自在并不表現出彈性。以氫鍵復合物纖維的超彈性為基礎,可以進一步拓展,制備超彈性、自修復、導電、發光等多重功能纖維,有望在柔性電子和生物醫用等領域實現應用。
楊曙光教授課題組在《高分子學報》2018年第4期發表的綜述中系統評述了高分子復合物纖維的研究現狀和發展前景。文章梳理了國內外在高分子復合物纖維方向的研究成果并結合該課題組在氫鍵復合物纖維研究進展,介紹了聚電解質復合物、立構復合物、氫鍵復合物、包覆復合物、電荷轉移復合物和高分子-金屬復合物纖維的制備方法,以及導電、熒光、高彈性等多方面的性能。并進一步說明了高分子復合物纖維在組織支架、可控釋放、過濾分離、反應催化等領域的應用。最后,文章展望了高分子復合物纖維的發展前景,提出通過設計新的高聚物分子、發掘新的制備方法和采用不同領域的研究工具等途徑來推動高分子復合物纖維的發展與實際應用。
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