[发明专利]一种制备大面积定向纳米纤维膜的静电纺丝装置及方法

权利要求书

1.一种制备大面积定向纳米纤维膜的静电纺丝装置，其特征在于，包括供液纺丝装置、射流定向控制装置和纤维连续收集装置；

所述供液纺丝装置包括注射器(2)，注射器(2)一端与微量注射泵(1)连接，注射器(2)另一端通过导液管(3)与针头(5)连接，针头(5)与直流高压发生器(4)的正极连接；

所述射流定向控制装置利用亥姆霍茨线圈组产生的磁场，控制针头(5)顶端喷出的含有磁纳米颗粒的射流，沿磁场方向定向漂移，固化沉积后获得定向排列的纳米纤维；

所述纤维连续收集装置利用旋转金属收集帘(9)连续收集定向排列的纳米纤维，针头(5)位于收集装置正上方。

2.根据权利要求1所述的一种制备大面积定向纳米纤维膜的静电纺丝装置，其特征在于，所述射流定向控制装置包括一个亥姆霍茨线圈组，亥姆霍茨线圈组由两个亥姆霍茨线圈(7)组成，两个亥姆霍茨线圈(7)分别位于纤维连续收集装置两侧，针头(5)产生的射流位于两个亥姆霍茨线圈(7)之间。

3.根据权利要求2所述的一种制备大面积定向纳米纤维膜的静电纺丝装置，其特征在于，所述两个亥姆霍茨线圈(7)之间的距离为15cm～20cm，每个亥姆霍茨线圈(7)直径为15cm～20cm，匝数为200～500匝。

4.根据权利要求1所述的一种制备大面积定向纳米纤维膜的静电纺丝装置，其特征在于，所述纤维连续收集装置包括金属收集帘(9)，金属收集帘(9)两端设置有卷绕辊(8)，卷绕辊(8)与电机(10)连接，金属收集帘(9)材质为无磁铝合金或者铜合金。

5.根据权利要求1所述的一种制备大面积定向纳米纤维膜的静电纺丝装置，其特征在于，所述亥姆霍茨线圈以无磁铝为线圈骨架。

6.一种制备大面积定向纳米纤维膜的方法，其特征在于，所采用的一种制备大面积定向纳米纤维膜的静电纺丝装置，包括供液纺丝装置、射流定向控制装置和纤维连续收集装置；

所述供液纺丝装置包括注射器(2)，注射器(2)一端与微量注射泵(1)连接，注射器(2)另一端通过导液管(3)与针头(5)连接，针头(5)与直流高压发生器(4)的正极连接；

所述射流定向控制装置包括一个亥姆霍茨线圈组，亥姆霍茨线圈组由两个亥姆霍茨线圈(7)组成，两个亥姆霍茨线圈(7)分别位于纤维连续收集装置两侧，针头(5)产生的射流位于两个亥姆霍茨线圈(7)之间；

所述纤维连续收集装置利用旋转金属收集帘(9)连续收集定向排列的纳米纤维，针头(5)位于纤维连续收集装置正上方；纤维连续收集装置包括金属收集帘(9)，金属收集帘(9)两端设置有卷绕辊(8)，卷绕辊(8)与电机(10)连接；

具体按以下步骤实施：

将含有磁纳米颗粒的聚合物纺丝液注入注射器(2)中，在室温和相对湿度35％～50％的环境条件下，调节针头(5)与金属收集帘(9)的距离；开启微量注射泵(1)，调节溶液流速，待针头处有液体流出时，开启直流高压发生器(4)，调节外加电压，调节亥姆霍茨线圈(7)之间距离、线圈直径、线圈匝数以及加载电流，待射流稳定后，开启电机(10)，驱动卷绕辊(8)转动，使金属收集帘(9)水平移动，针头(5)喷出的射流进入亥姆霍茨线圈(7)之间，受到电场力和磁场力的共同作用，牵伸拉细，并沿磁力线的方向定向漂移，沉积在金属收集帘(9)上，最终在金属收集帘(9)表面连续获得大面积定向纳米纤维膜。

7.根据权利要求6所述的一种制备大面积定向纳米纤维膜的方法，其特征在于，所述聚合物纺丝液的浓度为8wt％～12wt％，纺丝液中磁纳米颗粒的添加量为纺丝液的0.22wt％～0.42wt％；磁纳米颗粒为Fe₂O₃和Fe₃O₄中的一种，颗粒直径为20nm～30nm。