DOI: 10.3390/polym13111804

优于化石基替代品或具有新性质和功能的新型生物基聚合物在循环经济的框架内具有重要意义。在本研究中，将一种新型生物基PCADE作为一步直接静电纺丝过程中的添加剂，使纤维表面具有可官能化的环氧基。为了验证该方法的可行性，制备了不同PCADE负载量的聚偏氟乙烯（PVDF）纤维。通过TGA、DSC、DMTA和XPS对这两种聚合物进行了全面表征，表明这两种聚合物是不相容的，并且PCADE优先在纤维表面分离，从而开发了一种非常简单的一步法来制备即用型表面功能化纤维。本文通过在两种完全不同的应用中利用PVDF纤维表面的环氧基证实了这一点。

图1.将PCADE和PVDF混合在普通溶液中并进行静电纺丝以生产具有富环氧表面的纤维。在环氧CFRP（碳纤维增强聚合物）中测试了不同的PVDF/PCADE纤维以进行酶固定化。

图2.电纺丝样品的代表性SEM图像：PVDF（a,b）、PVDF/PCADE 85/15（c,d）和PVDF/PCADE 70/30（e,f）。比例尺：2µm（a,c,e）和1µm（b,d,f）。

图3.电纺丝垫的热分析。（a，b）DSC第一次加热扫描；（c,d）淬火后DSC第二次加热扫描；（e）储能模量与温度的函数关系，由DMTA分析测定；（f）重量损失及其相应的导数与温度的函数关系，由TGA分析测定。PVDF=黑色，PVDF/PCADE 85/15=蓝色，PVDF/PCADE 70/30=红色，PCADE粉末=绿色。归因于PVDF相的热转变用黑色箭头表示，而PCADE用绿色箭头表示。

图4.（a）PVDF（黑色）、PVDF/PCADE 85/15（蓝色）和PVDF/PCADE 70/30（红色）的代表性应力-应变曲线；（b）弹性模量和最大应力与PCADE重量的函数关系。

图5.固化后电纺纤维/环氧基质复合材料的SEM图像（通过液氮中的脆性断裂获得的横截面）：（a-c）PVDF，（d-f）PVDF/PCADE 85/15和（g-i)PVDF/PCADE 70/30。比例尺=10µm（a，d，g）；5µm（b，e，h）；2µm（c，f，i）。

图6.原始层压板以及PVDF、85/15和70/30混合物交错的层压板的分层试验结果：（a）双悬臂梁（DCB）试验期间记录的代表性力-位移曲线，（b）代表性I型断裂韧性GI与裂纹长度（R曲线）和（c）裂纹萌生和扩展时的断裂韧性（平均裂纹长度在50和70毫米之间）的条形图比较。（d）缺口形状（钝与尖锐）对裂纹尖端应力分布的几何影响。

图7.通过两步程序将HeWT共价固定在部分由金属衍生的环氧膜上：（1）his标记的酶分子与Co2+基团的结合，以及（2）赖氨酸残基的相邻胺基与附近环氧基反应。