[發明專利]一種平板自由液面同軸靜電紡絲方法及其裝置

有效

• 申請號: 201410037884.8
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103757718A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 武會會;鄭元生;謝勝;孟曉華;曾泳春
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D5/34
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術領域

本發明屬靜電紡絲技術領域，涉及一種平板自由液面同軸靜電紡絲方法及其裝置，特別是涉及一種朝上噴絲的平板自由液面同軸靜電紡絲方法及其裝置。

背景技術

同軸靜電紡絲技術是目前制備芯-殼結構纖維最直接也是最基本的方法之一，由于其纖維具有傳統單組份靜電紡纖維無可比擬的獨特的結構及功能，已在生物組織支架、藥物釋放、催化載體材料、氣體存儲、能量轉化、傳感和環境保護等很多方面具有十分廣闊的應用前景，受到越來越多的關注。傳統的同軸靜電紡絲設備其噴絲頭系統則由兩個同軸但內徑不同的毛細管相套而成，芯層和殼層材料的紡絲液分裝在兩個不同的注射器中，芯層和殼層液體在復合針頭處匯合形成復合液滴，復合液滴在高壓電場力作用下，經拉伸變形固化成為同軸復合納米纖維。

目前制備同軸靜電紡絲纖維，廣泛采用針套針式復合噴絲頭靜電紡納米纖維紡絲裝置。如黃爭鳴、張彥中（申請號：200310108130.9）利用一種共軸的針套針噴絲頭（其內噴管和外噴管同軸）制得了具有廣泛應用的超細共軸復合纖維。東華大學（申請號：200910048018.8）利用這種針套針殼－芯結構的同軸靜電紡絲設備制備的殼－芯結構的納米纖維可以同時負載兩種或兩種以上藥物進行釋放。湖南博弈飛裝備新材料研究所（申請號：201220255003.6）利用具有兩個進液口和一個復合噴頭的同軸復合噴頭來制備同軸纖維，其復合噴頭出絲口仍為殼管與芯管相套的針套針模式。

傳統同軸納米纖維紡絲技術存在一些缺陷。首先，針與針之間狹小細長的縫隙很容易使殼層紡絲液阻塞，不便于殼層紡絲液對芯層的包覆，也不便于清洗。其次，復合針頭與接收板之間的針-板式電場強度不均勻，不利于同軸纖維的包覆及紡絲的順利進行。最后，針套針同軸噴絲頭不便于同軸纖維的大批量生產，生產效率低。針對這些問題，本發明專利提供了一種平板自由液面同軸靜電紡絲裝置，以改善現有針套針同軸靜電紡絲裝置的不足，并用以實現同軸纖維的批量化生產。

發明內容

為解決現存技術的不足，本發明提供了一種平板自由液面同軸靜電紡絲方法及其裝置，利用芯針對殼層液體的表面張力吸附作用，使殼層紡絲液包覆在芯層紡絲液外，實現同軸纖維的生產。該方法改善了電場的均勻性，易于纖維殼層對核層的包覆，且可通過芯針的增加簡單實現同軸纖維的批量化生產。

本發明的一種平板自由液面同軸靜電紡絲方法，殼層紡絲液及芯層紡絲液分別通過不同的供液泵供給，殼層紡絲液注入儲液池，芯層紡絲液注入芯針，兩液體在芯針尖端處匯合形成復合液滴，并在高壓電場作用下經拉伸固化在接收極板上形成芯-殼結構的超細纖維氈，所述芯層紡絲液容于芯針中，所述芯針置于殼層紡絲液中且芯針的上端高出殼層紡絲液面0.1～5mm，所述紡絲方向為由下到上，即所述接收極板位于儲液池的正上方。

作為優選的技術方案：

如上所述的一種平板自由液面同軸靜電紡絲方法，所述芯針的數目為1～500根；所述芯針的排列方式為矩陣排列或同心圓排列或等距排列；所述殼層紡絲液下部放置平板電極，所述殼層紡絲液面高出平板電極上表面1～20mm，所述平板電極的材質為導電金屬銅、鐵或鋁；所述芯針的材質為導電金屬銅、鐵或鋁，所述芯針安裝于所述平板電極，所述接收極板與所述平板電極的間距是10～100cm；所述接收極板與所述芯針尖端的間距是9.89～99.9cm。

如上所述的一種平板自由液面同軸靜電紡絲方法，所述芯層紡絲液為聚環氧乙烷、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚己內酯、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚苯胺磺酸、膠原蛋白、絲素蛋白的一種或幾種溶于純水、乙醇、甲酸、丙酮、四氫呋喃、N，N-二甲基酰胺、三氯甲烷或三氟乙醇的一種或幾種的混合物，形成質量體積濃度為2～50wt%的勻質紡絲液；所述殼層紡絲液為聚環氧乙烷、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚己內酯、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚苯胺磺酸的一種或幾種溶于溶劑純水、乙醇、甲酸、丙酮、四氫呋喃、N，N-二甲基酰胺、三氯甲烷或三氟乙醇的一種或幾種的混合物，形成質量體積濃度為2～50wt%的勻質紡絲液。

如上所述的一種平板自由液面同軸靜電紡絲方法，所述殼層紡絲液盛放在儲液池中，所述儲液池材質為絕緣耐腐蝕材料，為玻璃、陶瓷或聚四氟乙烯塑料，其形狀為圓柱體或正方體；所述接收極板為平板或滾筒，材質為導電金屬銅、鐵或鋁。