[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

说明书

本发明公开了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；射流定向控制装置利用亥姆霍茨线圈组产生的磁场，控制针头喷出的射流定向漂移，获得定向排列的纳米纤维；纤维连续收集装置收集定向排列的纳米纤维。本发明还公开了采用上述装置制备大面积定向纳米纤维膜的方法。本发明利用亥姆霍茨线圈产生匀强磁场，能够制备定向程度更高的纳米纤维；通过调节亥姆霍茨线圈的距离，线圈直径、匝数和加载电流控制磁场强度大小和匀强磁场范围，从而达到控制纳米纤维收集面积和定向程度的目的。本发明装置结构简单，操作容易，可方便快捷的连续获得定向纳米纤维，从而有效增加定向纳米纤维的面积。

技术领域

本发明属于静电纺丝技术领域，涉及一种制备大面积定向纳米纤维膜的静电纺丝装置,本发明还涉及采用上述装置制备大面积定向纳米纤维膜的方法。

背景技术

静电纺丝方法是目前生产纳米纤维膜最简单有效的方法，该方法通过将带电的聚合物溶液或熔体在高压电场中喷射形成射流，固化后最后沉积在接收板上形成纳米纤维膜。

传统静电纺丝技术制备的纳米纤维多为无序排列的纤维堆积体，内部结构较为杂乱，且机械强度较低，在一定程度上限制了其应用。因此，随着静电纺丝工艺和纳米纤维应用研究的快速发展，寻求制备新型结构纳米纤维(如复合纤维、中空纤维和定向排列纤维等)成为研究热点，其中定向排列纳米纤维集合体具备周期性的有序结构，在细胞定向培养基、组织工程支架、光电子器件材料以及增强材料等领域有较大应用潜力。通过改变静电纺工艺的接收装置、控制电场和附加磁场等方法均可获得具有一定定向程度的纳米纤维，如平行电极收集法、高速卷绕辊收集法和水浴收集法等。但是上述方法制备的定向排列纳米纤维大多面积较小，定向程度也有待改善。因此，研究一种获得大面积且定向程度更高的纳米纤维膜的方法具有一定的实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备大面积定向纳米纤维膜的静电纺丝装置，解决了现有方法制备的定向纳米纤维膜面积小，定向程度不高的问题。

本发明的另一目的是提供利用上述装置制备大面积定向纳米纤维膜的方法。

本发明所采用的技术方案是，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；

供液纺丝装置包括注射器，注射器一端与微量注射泵连接，注射器另一端通过导液管与针头连接，针头与直流高压发生器的正极连接；

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；

纤维连续收集装置利用旋转金属收集帘连续收集定向排列的纳米纤维，针头位于纤维连续收集装置正上方。

本发明的特点还在于，

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组成，两个亥姆霍茨线圈分别位于纤维连续收集装置两侧，针头产生的射流位于两个亥姆霍茨线圈之间。

两个亥姆霍茨线圈之间的距离为15cm～20cm，每个亥姆霍茨线圈直径为15cm～20cm，匝数为200～500匝。

纤维连续收集装置包括金属收集帘，金属收集帘两端设置有卷绕辊，卷绕辊与电机连接，金属收集帘材质为无磁铝合金或者铜合金。

亥姆霍茨线圈以无磁铝为线圈骨架。

本发明所采用的另一技术方案是，一种制备大面积定向纳米纤维膜的方法，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；

供液纺丝装置包括注射器，注射器一端与微量注射泵连接，注射器另一端通过导液管与针头连接，针头与直流高压发生器的正极连接；