[发明专利]电纺丝纤维管状材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电纺丝纤维管状材料的制备方法，具体涉及利用电纺丝技术和特定收集模板制备电纺丝纤维管状材料的方法以及采用该方法制备的电纺丝纤维管状材料，属于电纺丝纤维管状材料领域。

背景技术

随着工业的发展和科技的进步，电纺丝技术受到了越来越多的关注。电纺丝是一种制备纳米/微米尺度纤维材料的简单有效的方法，在生物医用材料、组织工程、光电材料、过滤材料以及传感器等方面已经得到了广泛的应用。电纺丝技术是聚合物或者其它材料的溶液或者熔体在高压电场力的作用下，形成射流，喷射出溶液存储装置，同时，射流在喷射过程中溶剂挥发、固化，最终落在接收装置上形成纳米/微米尺度的纤维聚集体材料。

管状纤维材料在生物医用以及某些工业领域中应用广泛，具有广阔的发展前景，尤其在血管、神经等组织工程中，管状纤维材料作为组织工程支架材料，发挥着至关重要的作用。在使用中，组织工程对三维管状纤维材料的宏观构型和微观形貌都具有一定的要求，比如说，用于不同器官或者组织，组织工程需要某些具有特定宏观构型尺寸的管状纤维材料，以满足其同器官组织外形的匹配；为了促进特定细胞的贴壁和分化，组织工程需要某些具有特定微观形貌的管状纤维材料；用于不同器官或者组织中，血管组织工程需要具有连通管道结构的管状纤维材料网络，同时对管道分叉的角度、数量、尺寸等都根据实际需求的不同而有所改变。所以，制备具有可控宏观构型和微观形貌的管状纤维材料在生物组织工程以及许多工业应用中都具有深远的意义。通常来说，利用电纺丝技术和滚轮装置可以收集到一定尺寸的管状纤维材料，但是无论宏观构型还是微观形貌都具有一定的限制，比如说，受到滚轮装置的局限性，管状纤维材料的尺寸、管端封闭性等都不能实现宏观构型可控；在微观上，纤维一般呈现杂乱无章排列或者只能沿圆周方向有一定取向性，但无法控制生成复杂可控微观形貌；另外，传统方法仅仅限于单一管道结构的制备，不能生产具有复杂连通管道结构的电纺丝纤维材料，更谈不上对复杂管道结构的可控。因此，目前利用电纺丝来制备具有可控宏观构型和微观形貌的三维管状纤维材料还是一项空白。

发明内容

本发明的目的在于提出一种电纺丝纤维管状材料的制备方法和由该方法制备的电纺丝纤维管状材料，该方法的具体步骤如下：

(1)配制适合电纺丝工艺的溶液或者熔体。配制方法采用传统报道的电纺丝工艺方法，配制溶液或熔体所用的材料可以为聚合物材料、无机材料或者复合材料；

(2)将上述溶液或者熔体装入电纺丝液供给装置。

(3)将一个或多个金属棒状模板或金属棒状组合模板固定在平板辅助基板上作为收集装置，平板辅助基板同低压接地端相连；

(4)控制电纺丝溶液或者熔体的流量为0.1-300ml/h；控制电纺丝喷丝头作为高压端同收集装置之间的距离为1-100cm；控制高压发生器在电纺丝过程中提供的电压为1-80kv；

(5)在金属棒状或金属棒状组合的模板收集得到电纺丝纤维管状材料并取下得到。

以上所述金属棒状或金属棒状组合的模板，包括：

(1)单一金属棒状模板。

(2)由单一金属棒状模板组合具有交叉结构的二维或三维金属棒状组合模板。交叉的夹角在10°-90°之间；单一金属棒状模板以两件以上的数量进行组合。

上述二维或三维金属棒状组合模板可设计成装卸式或不可装卸式的收集模板。

装卸式的单一金属棒状模板表面可以设计有同其次级可移动模板尺寸匹配的孔洞，孔洞可以为交叉连通孔洞，也可以为一端封闭的孔洞，单一金属棒状模板可以从不同方向进行交叉组合。

上述所述的单一金属棒状模板，包括二维或三维金属棒状组合模板中的单一金属棒状模板的特点可以为以下各项或各项的组合：

(1)单一金属棒状模板所用的金属材料可以为导电金属材料和导电金属合金材料，包括铜、铁、铝和它们的合金。

(2)单一金属棒状模板的形状可以为柱形或非柱形或柱形与非柱形的结合，如锥形、不同尺寸的柱形的结合体、锥形柱形结合体等。

(3)单一金属棒状模板的长度可以在0.5cm-50cm之间调控。

(4)单一金属棒状模板的截面形状可以为任何规则或不规则图形，如三角形、正方形、长方形、五角星形、圆形等。

(5)单一金属棒状模板的截面尺寸以各截面外接圆直径为准计可以在0.005cm-30cm之间。

(6)单一金属棒状模板的表面可以为光滑平面，也可以为具有特定图案化微观结构的表面，所述特定图案化微观结构为网格收集结构或者凸起收集结构。