[發明專利]一種制備大面積定向納米纖維膜的靜電紡絲裝置及方法

在審

• 申請號: 201810359849.6
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108588858A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 劉呈坤;譚耀紅;毛雪;孫潤軍;陳美玉
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01F1/10
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 胡燕恒

1.一種制備大面積定向納米纖維膜的靜電紡絲裝置，其特征在于，包括供液紡絲裝置、射流定向控制裝置和纖維連續收集裝置；

所述供液紡絲裝置包括注射器(2)，注射器(2)一端與微量注射泵(1)連接，注射器(2)另一端通過導液管(3)與針頭(5)連接，針頭(5)與直流高壓發生器(4)的正極連接；

所述射流定向控制裝置利用亥姆霍茨線圈組產生的磁場，控制針頭(5)頂端噴出的含有磁納米顆粒的射流，沿磁場方向定向漂移，固化沉積后獲得定向排列的納米纖維；

所述纖維連續收集裝置利用旋轉金屬收集簾(9)連續收集定向排列的納米纖維，針頭(5)位于收集裝置正上方。

2.根據權利要求1所述的一種制備大面積定向納米纖維膜的靜電紡絲裝置，其特征在于，所述射流定向控制裝置包括一個亥姆霍茨線圈組，亥姆霍茨線圈組由兩個亥姆霍茨線圈(7)組成，兩個亥姆霍茨線圈(7)分別位于纖維連續收集裝置兩側，針頭(5)產生的射流位于兩個亥姆霍茨線圈(7)之間。

3.根據權利要求2所述的一種制備大面積定向納米纖維膜的靜電紡絲裝置，其特征在于，所述兩個亥姆霍茨線圈(7)之間的距離為15cm～20cm，每個亥姆霍茨線圈(7)直徑為15cm～20cm，匝數為200～500匝。

4.根據權利要求1所述的一種制備大面積定向納米纖維膜的靜電紡絲裝置，其特征在于，所述纖維連續收集裝置包括金屬收集簾(9)，金屬收集簾(9)兩端設置有卷繞輥(8)，卷繞輥(8)與電機(10)連接，金屬收集簾(9)材質為無磁鋁合金或者銅合金。

5.根據權利要求1所述的一種制備大面積定向納米纖維膜的靜電紡絲裝置，其特征在于，所述亥姆霍茨線圈以無磁鋁為線圈骨架。

6.一種制備大面積定向納米纖維膜的方法，其特征在于，所采用的一種制備大面積定向納米纖維膜的靜電紡絲裝置，包括供液紡絲裝置、射流定向控制裝置和纖維連續收集裝置；

所述供液紡絲裝置包括注射器(2)，注射器(2)一端與微量注射泵(1)連接，注射器(2)另一端通過導液管(3)與針頭(5)連接，針頭(5)與直流高壓發生器(4)的正極連接；

所述射流定向控制裝置包括一個亥姆霍茨線圈組，亥姆霍茨線圈組由兩個亥姆霍茨線圈(7)組成，兩個亥姆霍茨線圈(7)分別位于纖維連續收集裝置兩側，針頭(5)產生的射流位于兩個亥姆霍茨線圈(7)之間；

所述纖維連續收集裝置利用旋轉金屬收集簾(9)連續收集定向排列的納米纖維，針頭(5)位于纖維連續收集裝置正上方；纖維連續收集裝置包括金屬收集簾(9)，金屬收集簾(9)兩端設置有卷繞輥(8)，卷繞輥(8)與電機(10)連接；

具體按以下步驟實施：

將含有磁納米顆粒的聚合物紡絲液注入注射器(2)中，在室溫和相對濕度35％～50％的環境條件下，調節針頭(5)與金屬收集簾(9)的距離；開啟微量注射泵(1)，調節溶液流速，待針頭處有液體流出時，開啟直流高壓發生器(4)，調節外加電壓，調節亥姆霍茨線圈(7)之間距離、線圈直徑、線圈匝數以及加載電流，待射流穩定后，開啟電機(10)，驅動卷繞輥(8)轉動，使金屬收集簾(9)水平移動，針頭(5)噴出的射流進入亥姆霍茨線圈(7)之間，受到電場力和磁場力的共同作用，牽伸拉細，并沿磁力線的方向定向漂移，沉積在金屬收集簾(9)上，最終在金屬收集簾(9)表面連續獲得大面積定向納米纖維膜。

7.根據權利要求6所述的一種制備大面積定向納米纖維膜的方法，其特征在于，所述聚合物紡絲液的濃度為8wt％～12wt％，紡絲液中磁納米顆粒的添加量為紡絲液的0.22wt％～0.42wt％；磁納米顆粒為Fe₂O₃和Fe₃O₄中的一種，顆粒直徑為20nm～30nm。