[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

本發明公開了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；射流定向控制裝置利用亥姆霍茨線圈組產生的磁場，控制針頭噴出的射流定向漂移，獲得定向排列的納米纖維；纖維連續收集裝置收集定向排列的納米纖維。本發明還公開了采用上述裝置制備大面積定向納米纖維膜的方法。本發明利用亥姆霍茨線圈產生勻強磁場，能夠制備定向程度更高的納米纖維；通過調節亥姆霍茨線圈的距離，線圈直徑、匝數和加載電流控制磁場強度大小和勻強磁場范圍，從而達到控制納米纖維收集面積和定向程度的目的。本發明裝置結構簡單，操作容易，可方便快捷的連續獲得定向納米纖維，從而有效增加定向納米纖維的面積。

技術領域

本發明屬于靜電紡絲技術領域，涉及一種制備大面積定向納米纖維膜的靜電紡絲裝置,本發明還涉及采用上述裝置制備大面積定向納米纖維膜的方法。

背景技術

靜電紡絲方法是目前生產納米纖維膜最簡單有效的方法，該方法通過將帶電的聚合物溶液或熔體在高壓電場中噴射形成射流，固化后最后沉積在接收板上形成納米纖維膜。

傳統靜電紡絲技術制備的納米纖維多為無序排列的纖維堆積體，內部結構較為雜亂，且機械強度較低，在一定程度上限制了其應用。因此，隨著靜電紡絲工藝和納米纖維應用研究的快速發展，尋求制備新型結構納米纖維(如復合纖維、中空纖維和定向排列纖維等)成為研究熱點，其中定向排列納米纖維集合體具備周期性的有序結構，在細胞定向培養基、組織工程支架、光電子器件材料以及增強材料等領域有較大應用潛力。通過改變靜電紡工藝的接收裝置、控制電場和附加磁場等方法均可獲得具有一定定向程度的納米纖維，如平行電極收集法、高速卷繞輥收集法和水浴收集法等。但是上述方法制備的定向排列納米纖維大多面積較小，定向程度也有待改善。因此，研究一種獲得大面積且定向程度更高的納米纖維膜的方法具有一定的實際應用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備大面積定向納米纖維膜的靜電紡絲裝置，解決了現有方法制備的定向納米纖維膜面積小，定向程度不高的問題。

本發明的另一目的是提供利用上述裝置制備大面積定向納米纖維膜的方法。

本發明所采用的技術方案是，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；

供液紡絲裝置包括注射器，注射器一端與微量注射泵連接，注射器另一端通過導液管與針頭連接，針頭與直流高壓發生器的正極連接；

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；

纖維連續收集裝置利用旋轉金屬收集簾連續收集定向排列的納米纖維，針頭位于纖維連續收集裝置正上方。

本發明的特點還在于，

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組成，兩個亥姆霍茨線圈分別位于纖維連續收集裝置兩側，針頭產生的射流位于兩個亥姆霍茨線圈之間。

兩個亥姆霍茨線圈之間的距離為15cm～20cm，每個亥姆霍茨線圈直徑為15cm～20cm，匝數為200～500匝。

纖維連續收集裝置包括金屬收集簾，金屬收集簾兩端設置有卷繞輥，卷繞輥與電機連接，金屬收集簾材質為無磁鋁合金或者銅合金。

亥姆霍茨線圈以無磁鋁為線圈骨架。

本發明所采用的另一技術方案是，一種制備大面積定向納米纖維膜的方法，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；

供液紡絲裝置包括注射器，注射器一端與微量注射泵連接，注射器另一端通過導液管與針頭連接，針頭與直流高壓發生器的正極連接；