[发明专利]用于制备定向排列微纳米纤维的静电纺丝方法

说明书

本发明涉及一种用于制备定向排列微纳米纤维的静电纺丝方法，包括：提供纺丝装置，包括喷射组件、与喷射组件连接的高压电源及设置在喷射组件一侧的接收组件，接收组件包括绝缘部及至少两个自绝缘部表面向外突伸形成、平行且间隔分布的突伸部，每个突伸部上设置有通电电极，接收组件还包括用以将每个通电电极电连接的连接部；将聚合物溶解于有机溶剂中以制备静电纺丝溶液，并将其装入喷射组件；打开高压电源以进行静电纺丝，接收组件与喷射组件之间形成电势场，静电纺丝溶液在电势场作用下被拉伸以形成纤维并继续在电势场的作用下被牵引至接收组件，然后通电电极的作用力下转动以形成垂直于通电电极的有序排列的纤维，步骤简单且操作方便。

技术领域

本发明涉及一种用于制备定向排列微纳米纤维的静电纺丝方法，属于静电纺丝技术领域。

背景技术

静电纺丝是可纺溶液在静电吸引力的作用下，克服溶液表面张力，从纺丝头形成的“Taylor”锥体的尖端拉出成为一股带电的喷射流，并在电场中运动。喷射流随着溶剂的挥发而固化形成微纳米的纤维状物质，最终聚集在导电的接收屏上形成纤维膜。

在静电纺丝的过程中,通常在导电的平板接收屏上得到的是无规取向的微纳米纤维。但是在生物医学、光学、电学、机械制造等领域的应用中，时常需要微纳米纤维具有良好的规则性和取向性，因而定向排列的静电纺丝聚合物纤维一直是一个研究热点。然而定向排列的微纳米纤维的制备相对比较困难，主要是通过添加附加电场或者改变接收装置等方式对纤维施加机械力或电场力来实现，如转抽法和平行电极法。

然而，单独使用平行电极法时，由于受到接收装置中两个平行电极间距离的限制，一般制备的定向排列纤维长度不超过5毫米。而单独使用转抽法时，由于对纺丝过程控制效果不明显，一般制备的有序纤维难以获得理想的取向效果。同时，利用常规的静电纺丝方法制备有序微纳米纤维时，通常制备的纤维是直接粘附在接收装置表面，常常由于喷射流溶剂的挥发不完全等问题，使纤维很难从接收板上取下，对后续微纳米纤维的研究和应用带来限制。

就目前而言，现有的制备定向排列微纳米纤维的静电纺丝方法中，还未能制备出同时满足取向效果好、产量大、长度长的定向排列的微纳米纤维。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够获得取向效果好、且纤维长度长的用于制备定向排列微纳米纤维的静电纺丝方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于制备定向排列微纳米纤维的静电纺丝方法，所述方法包括如下步骤：

提供纺丝装置，所述纺丝装置包括用以制备纤维的喷射组件、与所述喷射组件连接的高压电源及设置在所述喷射组件一侧用以接收纤维的接收组件，所述接收组件包括绝缘部及至少两个自所述绝缘部表面向外突伸形成、平行且间隔分布的突伸部，每个所述突伸部上设置有通电电极，所述接收组件还包括用以将每个所述通电电极电连接的连接部；

将聚合物溶解于有机溶剂中以制备静电纺丝溶液，并将制备所得的静电纺丝溶液装入所述喷射组件；

打开高压电源以进行静电纺丝，所述接收组件与喷射组件之间形成电势场，所述静电纺丝溶液在电势场作用下被拉伸以形成纤维并继续在电势场的作用下被牵引至所述接收组件，然后通电电极的作用力下转动以形成垂直于所述通电电极的有序排列的纤维。

进一步地，所述绝缘部及突伸部为长条状，所述绝缘部与所述突伸部交替阵列平行设置，所述突伸部的高度为0.3～2cm。

进一步地，所述绝缘部及突伸部的材料为硬纸板或绝缘塑料。

进一步地，所述突伸部的宽度范围为0.5～1.5cm，相邻两个所述突伸部之间的距离范围为1～3cm。

进一步地，所述通电电极及连接部的材料为钛板、铝箔、镍箔及导电胶带中的任一种。

进一步地，所述高压电源的电压范围为10～20kV。