DOI:10.1016/j.polymer.2020.123262
N-Cl官能团已被广泛用于抗菌和解毒。然而,除了N-Cl基团的高反应性,其在环境条件下的长期稳定性对于最终应用也尤为重要。到目前为止,研究人员已开发出多种有机基团以增强N-Cl的稳定性,而乙内酰脲N-Cl基团被普遍认为是一种很有前途的选择。在这项工作中,研究者通过表面官能化制备了N-Cl官能化电纺纳米纤维,以进一步合成可催化分解化学战剂的纳米纤维垫。首先合成了含有大量叠氮侧基的热塑性聚氨酯(TPU),并通过静电纺丝制备了纳米纤维网。通过表面点击反应引入可稳定N-Cl官能团的乙内酰脲官能团。由表面反应生成的N-Cl基团在保持其催化分解化学战剂活性的同时,其储存稳定性优于本体反应。为了提高纳米纤维网的力学性能,采用将常规TPU与叠氮型TPU共混的方法来控制其表面乙内酰脲基团的数量,并且混合纳米纤维网在乙内酰脲功能化和N-氯化后保持其固有的柔性。通过优化共混条件,可实现较高的N-Cl稳定性和增强的催化活性。表面富含N-Cl基团在保持其固有催化活性的同时显示出较好的稳定性。
图1.a)本研究采用的ATPU和nTPU的化学结构。b)通过表面反应将乙内酰脲处理到ATPU上的示意图。
图2.ATPU和100HDT-TPU纤维的ATR FTIR光谱。
图3.100NCl-HDT-TPU a)0天和b)60天后的SEM图像。
图4.(a)100NCl-HDT-TPU纤维在储存过程中的活性氯稳定性,以及(b)使用表面处理纤维进行CEES分解测试的1H NMR光谱。
图5.不同HDT-TPU纤维的ATR-FTIR光谱。
图6.75NCl-HDT-TPU纤维a)60天之前和b)之后的SEM图像。
图7.乙内酰脲表面点击之前和之后的ATPU、75ATPU和nTPU纤维垫的力学性能测试。
图8.a)不同比例的nTPU共混NCl-HDT-TPU纤维在储存期间的活性氯稳定性测试,以及b)每种NCl-HDT-TPU纤维的分解率。