[發明專利]一種磁紡裝置及使用該裝置制備微納米纖維的方法

有效

• 申請號: 201510272028.5
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104878456B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 龍云澤;董瑞華;李金濤;賈憲生;閆旭;于桂鳳;魏代善;管殿柱
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D1/02
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司37105
• 代理人: 王汝銀

1.一種磁紡裝置，其特征在于，包括可以控制給料速率的給料裝置，紡絲噴頭，噴頭驅動機構和紡絲接收裝置，所述紡絲接收裝置包括水平設置的收集圓盤，所述收集圓盤的底部圓心處與直流無刷電機的輸出軸對接聯動，直流無刷電機電連接電源和控制電機轉速的電機控制器，所述收集圓盤上表面以圓盤中心軸線為對稱軸對稱設置多個豎直支柱，所述豎直支柱至少為3個，豎直支柱中1個為永磁鐵，其余為金屬細針，所述紡絲噴頭水平設置，紡絲噴頭的噴射口指向紡絲接收裝置的永磁鐵，所述紡絲噴頭連接可帶動其在豎直方向上做往復運動的噴頭驅動機構，所述紡絲噴頭與供給紡絲液的給料裝置相連。

2.如權利要求1所述的一種磁紡裝置，其特征在于，所述豎直支柱為4個，其中1個為永磁鐵，3個為金屬細針。

3.如權利要求1所述的一種磁紡裝置，其特征在于，所述給料裝置包括微量注射泵，連接微型注射泵的注射器針管，以及與注射器針管針頭相連的輸液管，所述輸液管與紡絲噴頭相連。

4.如權利要求1所述的一種磁紡裝置，其特征在于，所述噴頭驅動機構為直線電機及其控制器。

5.使用權利要求1至4中任一種磁紡裝置制備微納米纖維的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)鐵磁流體紡絲液的配制：加入表面活性劑將磁性納米顆粒分散到有機溶劑中配制成鐵磁流體溶液，高分子聚合物溶于有機溶劑中配制高分子聚合物溶液，將鐵磁流體溶液與高分子聚合物溶液混合制成鐵磁流體紡絲液；

(2)微納米纖維的制備：將磁流體紡絲液注入給料裝置中，開啟給料裝置，調整給料裝置的給料速率，紡絲噴頭噴射口處的磁流體紡絲液液滴在磁場力的作用下形成射流與永磁鐵搭連成橋，此時打開噴頭驅動機構開關和直流無刷電機的電機控制器開關，調節電機轉速，直流無刷電機帶動收集圓盤旋轉，在磁場力作用下鐵磁流體射流不斷被拉出，在拉伸細化過程中伴隨著溶劑揮發，在收集圓盤的豎直支柱間纏繞形成有序磁性微納米纖維。

6.如權利要求5所述的制備微納米纖維的方法，其特征在于，步驟(1)所述的表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、吐溫80、油酸、烷基季銨鹽中的一種；步驟(1)所述的所述的高分子聚合物是聚氧化乙烯(PEO)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚己內酯(PCL)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一種或多種；步驟(1)所述的有機溶劑是氯仿、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮和水中的一種或多種；磁性納米顆粒是γ-Fe₂O₃、Fe₃O₄、鈷、鎳中的一種，或者為多種磁性元素的復合磁性納米顆粒。

7.如權利要求6所述的制備微納米纖維的方法，其特征在于，所述步驟(1)鐵磁流體紡絲液的配制方法：選用十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑，將直徑在20納米的γ-Fe₂O₃磁性納米顆粒分散到氯仿中配制質量分數為11.5％的鐵磁流體溶液；配制的高分子聚合物溶液與鐵磁流體溶液以1：1的比例混合制成鐵磁流體紡絲液。

8.如權利要求7所述的制備微納米纖維的方法，其特征在于，所述步驟(1)高分子聚合物溶液的配制方法：選用水和無水乙醇(體積比70/30)作為溶劑，配制質量分數為10％的分子量為400000的聚氧化乙烯溶液，水浴加熱到60℃，攪拌2小時，制得均勻高分子溶液。

9.如權利要求7所述的制備微納米纖維的方法，其特征在于，所述步驟(1)高分子聚合物溶液的配制方法：選用氯仿作為溶劑，配制質量分數為25％的分子量為270000的聚偏氟乙烯溶液，水浴加熱到60℃，攪拌2小時，制得均勻高分子溶液。