[發明專利]十字交叉堆疊納米纖維陣列制備方法

有效

• 申請號: 201710801174.1
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107699965B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 陳東;陳然;孫澤勇;孔琳琳
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 33200 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 鄭海峰<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種十字交叉堆疊納米纖維陣列制備方法。該方法通過靜電紡絲裝置噴射聚合物溶液，結合專用的紡絲基底實現二維有向納米纖維陣列的制備。通過改變基底的電場方向，可以控制每層納米纖維陣列的方向，從而制備十字交叉堆疊納米纖維；通過對溶液參數和操作參數的調整，可以控制納米纖維的直徑和每層納米纖維的密度。

技術領域

本發明涉及靜電紡絲領域，尤其是涉及一種十字交叉堆疊納米纖維陣列的制備方法。

背景技術

近年來，納米纖維越來越受到人們的關注，納米纖維具有比表面積大、重量輕、機械性能好等特點，在過濾材料、防護材料、生物醫學、微納傳感器等領域具有廣闊的應用前景。制備納米纖維的方法多種多樣，靜電紡絲法制備納米纖維具有可控性好、連續性強、可制備連續的納米纖維、所需設備簡單等優點，受到廣大研究者的青睞，是目前制備納米纖維最有效的方法。

要想實現靜電紡絲納米纖維的工業化應用，必須能夠快速、連續地制備均勻、可取向排列的納米纖維，但靜電紡絲通常只能獲得隨意方向彎曲的、纖維連續的無紡墊結構，且普遍存在珠狀顆粒；同時所紡纖維直徑大小不一；對于非極性聚合物溶液必須在溶液中摻雜導電納米粒子。近年來，一些研究通過改變接收器結構，從而改變電場分布以獲得局部區域的定向纖維，然而其定向纖維制備能力仍然非常有限，難以在特定位置點之間制備微納纖維。

發明內容

本發明的目的在于提供一種十字交叉堆疊納米纖維陣列的制備方法。利用靜電紡絲與專用紡絲接收裝置，通過改變電場方向，實現快速高效地制備十字交叉堆疊納米纖維陣列，通過對溶液參數和操作參數的調整，可以更為精確的控制納米纖維的直徑。

為實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

本發明首先公開了一種十字交叉堆疊納米纖維陣列制備方法，該方法的具體步驟如下：

1)室溫下，將聚合物加入配制好的溶劑中，攪拌混合得到紡絲溶液；

2)將專用的紡絲接收基底安裝在靜電紡絲裝置上，所述的專用的紡絲接收基底由PCB基板、兩對電極組成，兩對電極設置在PCB基板上且兩對電極分別位于水平和垂直兩個方向；并將水平方向的兩個電極接地，垂直方向的兩個電極接高壓電源；然后將紡絲噴頭安裝于支架上，調節紡絲噴頭的高度與位置使其前端垂直正對某個接地的電極，紡絲噴頭后端通過導管與注射泵相連，紡絲噴頭導電部分接高壓直流電源；

3)通過注射泵進給紡絲溶液，調節高壓直流電源電壓，開始在水平方向紡絲；

4)當水平方向紡絲結束后,再將垂直方向的兩個電極接地，水平方向的兩個電極接高壓電源，然后重復步驟3)，在垂直方向紡絲。

5)重復步驟3)和4)，最終即可得到十字交叉堆疊納米纖維陣列。

優選的，所述的聚合物溶質所述的聚合物要求在室溫下溶解均勻，具有一定的粘度，如聚氧乙烯(PEO)、尼龍(PA)、聚氨酯(PU)、聚乳酸(PLLA)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)、聚丙交酯(PLA)、聚己內酯(PCL)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等，根據功能需求可采用單一聚合物或混合聚合物，也可采用天然高分子化合物或無機物。

優選的，所述的紡絲溶液的粘度為0.1～2.0Pa·s。

優選的，所述的紡絲過程具體為：紡絲接收基底上的一對電極接地，與其垂直方向的另一對電極接高電勢，電場誘導纖維只在接地的這對電極間運動并在這對電極間形成有向陣列。

本發明所述的溶劑要求能溶解所選用的聚合物溶質，優選的要求在常溫下易快速揮發。如可以選用二甲基甲酰胺(DMF)、四氫呋喃(THF)等有機溶劑。