專利名稱：組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置及制備方法，屬于特種纖維材料制備的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
靜電紡絲法已被公認(rèn)為一種簡單、有效的納米纖維材料制備技術(shù)。電紡纖維的直徑比普通紡絲方法所獲得的纖維直徑小100-1000倍，并且具有巨大的比表面積。它不僅可以用作高效過濾材料，而且在生物醫(yī)學(xué)材料、化學(xué)傳感器、防護(hù)材料、納米復(fù)合材料等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。
靜電紡絲是通過在聚合物溶液中施加外加電場來制造聚合物納米纖維的一種有效的紡絲技術(shù)。美國專利(US6616435B2，US6689374B2，US6713011B2，US6743273B2)設(shè)計(jì)了多噴頭連續(xù)靜電紡絲裝置。韓國未決公開專利申請(qǐng)(10-2001-31586)公開了可以通過系統(tǒng)地綜合熔化吹制紡絲法和靜電紡絲法以高效地大規(guī)模生產(chǎn)和制造出納米纖維。中國專利(申請(qǐng)?zhí)?2810669.5，公開號(hào)CN1511200A)研究了電吹制紡絲法制備納米纖維。中國專利(申請(qǐng)?zhí)?00310109222.9，公開號(hào)CN1546753A)制備了共軸復(fù)合連續(xù)納/微米纖維的多噴頭靜電紡絲裝置。
然而，由于溶液電紡得到的納米纖維是在溶劑的揮發(fā)過程中形成的，當(dāng)接收體靜止或運(yùn)動(dòng)緩慢時(shí)，前后沉積的含大量溶劑的納米纖維會(huì)粘連在一起，導(dǎo)致形成多孔或無孔膜狀材料，而不是纖維材料。因此必須使接收體以一定的速度向前運(yùn)動(dòng)。這又將導(dǎo)致在接收體上的納米纖維網(wǎng)的厚度非常薄，達(dá)不到良好的使用性能。因此為了提高厚度，必須使用多噴頭，但是固定電紡噴頭制備得到的電紡纖維膜材料不均勻。
其次，在電紡過程中如噴頭向下噴絲到水平方向的接收體上，由于電紡是在電場力的作用下的一種紡絲過程，對(duì)各種擾動(dòng)非常敏感，不可避免的微小擾動(dòng)將影響紡絲穩(wěn)定性，噴絲過程中電壓、環(huán)境風(fēng)速等的微小不穩(wěn)定擾動(dòng)均可以導(dǎo)致噴頭不穩(wěn)定噴射出小液滴，液滴與接收體上的納米纖維接觸將導(dǎo)致下面接收到的納米纖維膜出現(xiàn)溶結(jié)點(diǎn)瑕疵(US6616435B2)，降低了合格品的生產(chǎn)效率。
在電紡過程中，由于纖維的尺寸在納米或亞微米級(jí)，非常輕，在接收網(wǎng)上接收到的纖維殘留有電荷，對(duì)后來噴射出的帶有同種電荷的納米纖維有靜電排斥作用，可導(dǎo)致納米纖維飛散。
在多噴頭電紡系統(tǒng)中，周邊噴頭噴射出的納米纖維因受到相鄰噴頭噴射的帶有同種電荷納米纖維的靜電排斥，導(dǎo)致周邊噴頭噴射出的納米纖維飛散。
上述過程均導(dǎo)致電紡納米纖維的生產(chǎn)效率下降。
因此有必要發(fā)明一種可以大規(guī)模制備高質(zhì)量、高效、高質(zhì)量納米纖維膜的方法。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置及制備方法，即是一種大規(guī)模、高效、高質(zhì)量生產(chǎn)電紡納米纖維膜的裝置及方法。
技術(shù)方案組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置由連續(xù)接收網(wǎng)、金屬網(wǎng)、電紡單元組成，金屬網(wǎng)平行放置在與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分的背面相距2-20cm處，金屬網(wǎng)接地線。電紡單元放置在連續(xù)接收網(wǎng)的正面與金屬網(wǎng)相對(duì)，連續(xù)接收網(wǎng)與電紡單元相距15-40cm。連續(xù)接收網(wǎng)由驅(qū)動(dòng)輥驅(qū)動(dòng)，作上下移動(dòng)，電紡單元保持與連續(xù)接收網(wǎng)的距離作橫向移動(dòng)。電紡單元中，固定支架固定在運(yùn)動(dòng)滑塊上，排式電紡噴頭固定在固定支架上，輸液管的上端與排式電紡噴頭相連，輸液管的下端通過計(jì)量輸液泵與用于制備及儲(chǔ)存聚合物溶液的儲(chǔ)液罐相連，高壓裝置位于運(yùn)動(dòng)滑塊內(nèi)，高壓裝置的輸出端與排式電紡噴頭相連。固定支架上的排式電紡噴頭從上到下不少于5排，每排之間垂直距離是5-30cm，在最上端的排式電紡噴頭的上方相距5-30cm位置處，以及最下端的排式電紡噴頭的下方相距5-30cm位置處設(shè)各有一排通過導(dǎo)線相連的限制電極；每排排式電紡噴頭中噴頭數(shù)不少于5個(gè)，噴頭之間距離是5-30cm，與兩端噴頭相距5-30cm位置處有兩個(gè)與排式電紡噴頭通過導(dǎo)線相連的限制電極。
適用于組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置的電紡納米纖維膜的制備方法，包括以下步驟(1)將儲(chǔ)液罐中的高聚物溶液由計(jì)量輸液泵泵出，并通過輸液管輸送給排式電紡噴頭；(2)排式電紡噴頭從上到下依次固定在固定支架上，對(duì)相鄰電紡單元中的排式電紡噴頭施加相同或相反極性的直流高電壓10KV-100KV，噴頭頂端的高聚物溶液在電場作用下噴絲，形成納米纖維；(3)固定支架連同運(yùn)動(dòng)滑塊保持與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分平行并作往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)，速度是2cm/s-20cm/s，振幅為5-30cm。連續(xù)接收網(wǎng)以速度1-100cm/s向上或向下勻速運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)接收網(wǎng)上接收到連續(xù)的電紡納米纖維膜。
高聚物溶液是高聚物溶于溶劑中或高聚物和添加劑混合物溶液；其中，高聚物是聚烯烴、聚鹵代烯烴、聚硅氧烷、聚醚、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚丙烯腈、聚丙烯酸類高分子、聚苯醚、聚酸酐、聚-α-氨基酸、聚苯硫醚、聚醚砜，或是其中兩種或多種的共混物；或是甲殼素、殼聚糖、透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、膠原、明膠、葡聚糖、纖維蛋白、絲蛋白、玉米蛋白中的一種或是它們的衍生物、或是其中兩種或多種的共混物；或是生物可吸收合成高分子聚-L-乳酸、聚-(D，L)-乳酸、聚羥基乙酸、聚己內(nèi)酯、聚丁內(nèi)酯、聚戊內(nèi)酯、聚酯二氧雜環(huán)己烷、聚酸酐、聚-α-氨基酸中的一種或者是至少以下兩種單體的共聚物L(fēng)-乳酸、D，L-乳酸、羥基乙酸、3-羥基丁酸、3-羥基戊酸、己內(nèi)酯、丁內(nèi)酯、戊內(nèi)酯、氨基酸，或是其中兩種或多種的共混物；添加劑是抗菌劑、殺蟲劑、消炎藥物。
有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明使固定支架連同運(yùn)動(dòng)滑塊保持與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分平行并作往復(fù)小振幅勻速運(yùn)動(dòng)，使得電紡納米纖維均勻地分布在連續(xù)接收網(wǎng)上，得到均勻性好的納米纖維膜。
(2)本發(fā)明將電紡單元中排式電紡噴頭水平放置避免了各種擾動(dòng)引起不穩(wěn)定噴射時(shí)導(dǎo)致的產(chǎn)品溶結(jié)點(diǎn)瑕疵，提高了合格品的生產(chǎn)效率。
(3)本發(fā)明采用組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置及制備方法，當(dāng)對(duì)相鄰電紡單元中的排式電紡噴頭上分別施加相反極性的直流高電壓，抵消了纖維所帶的電荷，有效地避免了連續(xù)接收網(wǎng)上沉積的纖維對(duì)后來噴射來的帶同種電荷的纖維的靜電排斥作用，使得纖維不易散失。
(4)本發(fā)明最上端和最下端的排式電紡噴頭上下各有一排通過導(dǎo)線相連的限制電極，每排排式電紡噴頭兩端也有兩個(gè)與噴頭通過導(dǎo)線相連的限制電極，從而防止了周邊噴頭噴射出的納米纖維飛散。
(5)本發(fā)明采用組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置及制備方法，當(dāng)對(duì)相鄰電紡單元中的排式電紡噴頭上分別施加相反極性的直流高電壓，使來自相鄰電紡單元的納米纖維所帶的殘留電荷相互抵消，有效地減少或消除了連續(xù)接收網(wǎng)上沉積的納米纖維膜上的靜電，避免了納米纖維膜的靜電排斥等不良靜電效應(yīng)。


圖1為連續(xù)電紡系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為連續(xù)電紡系統(tǒng)中的一個(gè)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為電紡單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
以上的圖中有連續(xù)接收網(wǎng)1、金屬網(wǎng)2、電紡單元3、4儲(chǔ)液罐、計(jì)量輸液泵5、輸液管6、排式電紡噴頭7、高壓裝置8、固定支架9、運(yùn)動(dòng)滑塊10、驅(qū)動(dòng)輥11、限制電極12、導(dǎo)線13。
圖4為聚乳酸電紡納米纖維膜的掃描電子顯微鏡照片。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一種組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置，由連續(xù)接收網(wǎng)1、金屬網(wǎng)2、電紡單元3組成，金屬網(wǎng)2平行放置在與連續(xù)接收網(wǎng)1豎直部分的背面相距2-20cm處，金屬網(wǎng)2接地線。電紡單元3放置在連續(xù)接收網(wǎng)1的正面與金屬網(wǎng)2相對(duì)，連續(xù)接收網(wǎng)1與電紡單元3相距15-40cm。連續(xù)接收網(wǎng)1由驅(qū)動(dòng)輥11驅(qū)動(dòng)，作上下移動(dòng)，電紡單元3保持與連續(xù)接收網(wǎng)1的距離作橫向移動(dòng)。電紡單元3中，固定支架9固定在運(yùn)動(dòng)滑塊10上，排式電紡噴頭7固定在固定支架9上，輸液管6的上端與排式電紡噴頭7相連，輸液管6的下端通過計(jì)量輸液泵5與用于制備及儲(chǔ)存聚合物溶液的儲(chǔ)液罐4相連，高壓裝置8位于運(yùn)動(dòng)滑塊10內(nèi)，高壓裝置8的輸出端與排式電紡噴頭7相連。固定支架9上的排式電紡噴頭7從上到下不少于5排，每排之間垂直距離是5-30cm，在最上端的排式電紡噴頭7的上方相距5-30cm位置處，以及最下端的排式電紡噴頭7的下方相距5-30cm位置處設(shè)各有一排通過導(dǎo)線13相連的限制電極12；每排排式電紡噴頭7中噴頭數(shù)不少于5個(gè)，噴頭之間距離是5-30cm，與兩端噴頭相距5-30cm位置處有兩個(gè)與排式電紡噴頭7通過導(dǎo)線13相連的限制電極12。
本發(fā)明的一種適用于組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置的電紡納米纖維膜的制備方法，包括以下步驟(1)將儲(chǔ)液罐4中的高聚物溶液由計(jì)量輸液泵5泵出，并通過輸液管6輸送給排式電紡噴頭7；(2)排式電紡噴頭7從上到下依次固定在固定支架9上，對(duì)相鄰電紡單元中的排式電紡噴頭7施加相同或相反極性的直流高電壓10KV-100KV，噴頭頂端的高聚物溶液在電場作用下噴絲，形成納米纖維；(3)固定支架9連同運(yùn)動(dòng)滑塊10保持與連續(xù)接收網(wǎng)1豎直部分平行并作往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)，速度是2cm/s-20cm/s，振幅為5-30cm。連續(xù)接收網(wǎng)1以速度1-100cm/s向上或向下勻速運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)接收網(wǎng)1上接收到連續(xù)的電紡納米纖維膜。
高聚物溶液是高聚物溶于溶劑中或高聚物和添加劑混合物溶液；其中，高聚物是聚烯烴、聚鹵代烯烴、聚硅氧烷、聚醚、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚丙烯腈、聚丙烯酸類高分子、聚苯醚、聚酸酐、聚-α-氨基酸、聚苯硫醚、聚醚砜，或是其中兩種或多種的共混物；或是甲殼素、殼聚糖、透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、膠原、明膠、葡聚糖、纖維蛋白、絲蛋白、玉米蛋白中的一種或是它們的衍生物、或是其中兩種或多種的共混物；或是生物可吸收合成高分子聚-L-乳酸、聚-(D，L)-乳酸、聚羥基乙酸、聚己內(nèi)酯、聚丁內(nèi)酯、聚戊內(nèi)酯、聚酯二氧雜環(huán)己烷、聚酸酐、聚-α-氨基酸中的一種或者是至少以下兩種單體的共聚物L(fēng)-乳酸、D，L-乳酸、羥基乙酸、3-羥基丁酸、3-羥基戊酸、己內(nèi)酯、丁內(nèi)酯、戊內(nèi)酯、氨基酸，或是其中兩種或多種的共混物；添加劑是抗菌劑、殺蟲劑、消炎藥物。
實(shí)施例1聚丙烯腈PAN100g溶于1000mlN，N-二甲基甲酰胺中，將儲(chǔ)液罐中此溶液由計(jì)量輸液泵泵出，通過輸液管輸送給排式電紡噴頭，固定支架從上到下固定了5個(gè)排式電紡噴頭，每排之間距離20cm，與最上端和最下端的排式電紡噴頭相距20cm位置處各有一排通過導(dǎo)線相連的限制電極。每個(gè)排式電紡噴頭有噴頭5個(gè)，噴頭之間距離為20cm，且與兩端噴頭相距20cm位置處有兩個(gè)與噴頭通過導(dǎo)線相連的限制電極，噴頭內(nèi)徑為1.0mm。對(duì)相鄰電紡單元的排式電紡噴頭施加正直流高電壓20KV，噴頭頂端的高聚物溶液在電場作用下噴絲，形成納米纖維。金屬網(wǎng)與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分的背面相距10cm，連續(xù)接收網(wǎng)與電紡單元相距30cm。固定支架連同運(yùn)動(dòng)滑塊保持與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分平行并作往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)，速度是10cm/s，振幅為20cm。連續(xù)接收網(wǎng)以速度50cm/s向上或向下勻速運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)接收網(wǎng)上接收到連續(xù)的電紡納米纖維膜。
實(shí)施例2聚-L-乳酸PLLA(粘均分子量10萬)100g溶于500ml丙酮及500mlN，N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中，將儲(chǔ)液罐中此溶液由計(jì)量輸液泵泵出，通過輸液管輸送給排式電紡噴頭，固定支架從上到下固定了10個(gè)排式電紡噴頭，每排之間距離15cm。每個(gè)排式電紡噴頭有噴頭10個(gè)，噴頭之間距離為15cm，且與兩端噴頭相距15cm位置處有兩個(gè)與噴頭通過導(dǎo)線相連的限制電極，噴頭內(nèi)徑為0.5mm。對(duì)相鄰電紡單元的排式電紡噴頭施加正直流高電壓10KV，噴頭頂端的高聚物溶液在電場作用下噴絲，形成納米纖維。金屬網(wǎng)與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分的背面相距2cm，連續(xù)接收網(wǎng)與電紡單元相距15cm。固定支架連同運(yùn)動(dòng)滑塊保持與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分平行并作往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)，速度是2cm/s，振幅為15cm。連續(xù)接收網(wǎng)以速度20cm/s向上或向下勻速運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)接收網(wǎng)上接收到連續(xù)的電紡納米纖維膜。
實(shí)施例3丙交酯和乙交酯的無規(guī)共聚物PLGA(其中質(zhì)量組成丙交酯50％，乙交酯50％，粘均分子量10萬)150g溶于500ml丙酮及500mlN，N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中，將儲(chǔ)液罐中此溶液由計(jì)量輸液泵泵出，通過輸液管輸送給排式電紡噴頭，固定支架從上到下固定了20個(gè)排式電紡噴頭，每排之間距離5cm，與最上端和最下端的排式電紡噴頭相距5cm位置處各有一排通過導(dǎo)線相連的限制電極。每個(gè)排式電紡噴頭有噴頭20個(gè)，噴頭之間距離為5cm，且與兩端噴頭相距5cm位置處有兩個(gè)與噴頭通過導(dǎo)線相連的限制電極，噴頭內(nèi)徑為1.0mm。對(duì)相鄰電紡單元的排式電紡噴頭施加負(fù)直流高電壓20KV，噴頭頂端的高聚物溶液在電場作用下噴絲，形成納米纖維。金屬網(wǎng)與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分的背面相距10cm，連續(xù)接收網(wǎng)與電紡單元相距30cm。固定支架連同運(yùn)動(dòng)滑塊保持與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分平行并作往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)，速度是10cm/s，振幅為20cm。連續(xù)接收網(wǎng)以速度50cm/s向上或向下勻速運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)接收網(wǎng)上接收到連續(xù)的電紡納米纖維膜。
實(shí)施例4丙交酯和乙交酯的無規(guī)共聚物PLGA(其中質(zhì)量組成丙交酯70％，乙交酯30％，粘均分子量10萬)150g溶于500ml丙酮及500mlN，N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中，再加入3g布洛芬，充分溶解。將儲(chǔ)液罐中此溶液由計(jì)量輸液泵泵出，通過輸液管輸送給排式電紡噴頭，固定支架從上到下固定了3個(gè)排式電紡噴頭，每排之間距離30cm，與最上端和最下端的排式電紡噴頭相距20cm位置處各有一排通過導(dǎo)線相連的限制電極。每個(gè)排式電紡噴頭有噴頭20個(gè)，噴頭之間距離為5cm，且與兩端噴頭相距5cm位置處有兩個(gè)與噴頭通過導(dǎo)線相連的限制電極，噴頭內(nèi)徑為1.5mm。對(duì)相鄰電紡單元的排式電紡噴頭施加負(fù)直流高電壓30KV，噴頭頂端的高聚物溶液在電場作用下噴絲，形成納米纖維。金屬網(wǎng)與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分的背面相距5cm，連續(xù)接收網(wǎng)與電紡單元相距20cm。固定支架連同運(yùn)動(dòng)滑塊保持與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分平行并作往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)，速度是15cm/s，振幅為5cm。連續(xù)接收網(wǎng)以速度60cm/s向上或向下勻速運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)接收網(wǎng)上接收到連續(xù)的電紡納米纖維膜。
實(shí)施例5聚丙烯腈PAN100g溶于1000mlN，N-二甲基甲酰胺中，再加入10g納米Ag2O，超聲振蕩使之充分溶解，將儲(chǔ)液罐中此溶液由計(jì)量輸液泵泵出，通過輸液管輸送給排式電紡噴頭，固定支架從上到下固定了5個(gè)排式電紡噴頭，每排之間距離20cm。每個(gè)排式電紡噴頭有噴頭5個(gè)，噴頭之間距離為20cm，且與兩端噴頭相距20cm位置處有兩個(gè)與噴頭通過導(dǎo)線相連的限制電極，噴頭內(nèi)徑為1.5mm。對(duì)相鄰電紡單元的排式電紡噴頭施加正直流高電壓20KV，噴頭頂端的高聚物溶液在電場作用下噴絲，形成納米纖維。金屬網(wǎng)與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分的背面相距10cm，連續(xù)接收網(wǎng)與電紡單元相距30cm。固定支架連同運(yùn)動(dòng)滑塊保持與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分平行并作往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)，速度是10cm/s，振幅為20cm。連續(xù)接收網(wǎng)以速度50cm/s向上或向下勻速運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)接收網(wǎng)上接收到連續(xù)的電紡納米纖維膜。
實(shí)施例6聚-L-乳酸PLLA(粘均分子量20萬)50g溶于500ml丙酮及500mlN，N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中，將儲(chǔ)液罐中此溶液由計(jì)量輸液泵泵出，通過輸液管輸送給排式電紡噴頭，固定支架從上到下固定了10個(gè)排式電紡噴頭，每排之間距離15cm，與最上端和最下端的排式電紡噴頭相距15cm位置處各有一排通過導(dǎo)線相連的限制電極。每個(gè)排式電紡噴頭有噴頭10個(gè)，噴頭之間距離為15cm，且與兩端噴頭相距15cm位置處有兩個(gè)與噴頭通過導(dǎo)線相連的限制電極，噴頭內(nèi)徑為0.5mm。對(duì)相鄰電紡單元的排式電紡噴頭分別施加相反極性的直流高電壓±15KV，噴頭頂端的高聚物溶液在電場作用下噴絲，形成納米纖維，帶電荷的納米纖維無飛散地到達(dá)接受網(wǎng)，與接受網(wǎng)上帶相反電荷的納米纖維相互吸引，使電荷消散，沉積成為均勻分散的納米纖維膜。金屬網(wǎng)與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分的背面相距2cm，連續(xù)接收網(wǎng)與電紡單元相距15cm。固定支架連同運(yùn)動(dòng)滑塊保持與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分平行并作往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)，速度是2cm/s，振幅為15cm。連續(xù)接收網(wǎng)以速度20cm/s向上或向下勻速運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)接收網(wǎng)上接收到連續(xù)的電紡納米纖維膜。
實(shí)施例7聚氨酯PU150g溶于1000mlN，N-二甲基甲酰胺中，將儲(chǔ)液罐中此溶液由計(jì)量輸液泵泵出，通過輸液管輸送給排式電紡噴頭，固定支架從上到下固定了20個(gè)排式電紡噴頭，每排之間距離5cm，與最上端和最下端的排式電紡噴頭相距5cm位置處各有一排通過導(dǎo)線相連的限制電極。每個(gè)排式電紡噴頭有噴頭10個(gè)，噴頭之間距離為10cm，且與兩端噴頭相距10cm位置處有兩個(gè)與噴頭通過導(dǎo)線相連的限制電極，噴頭內(nèi)徑為1.5mm。對(duì)相鄰電紡單元的排式電紡噴頭分別施加相反極性的直流高電壓±25KV，噴頭頂端的高聚物溶液在電場作用下噴絲，形成納米纖維，帶電荷的納米纖維無飛散地到達(dá)接受網(wǎng)，與接受網(wǎng)上帶相反電荷的納米纖維相互吸引，使電荷消散，沉積成為均勻分散的納米纖維膜。金屬網(wǎng)與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分的背面相距5cm，連續(xù)接收網(wǎng)與電紡單元相距15cm。固定支架連同運(yùn)動(dòng)滑塊保持與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分平行并作往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)，速度是20cm/s，振幅為10cm。連續(xù)接收網(wǎng)以速度50cm/s向上或向下勻速運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)接收網(wǎng)上接收到連續(xù)的電紡納米纖維膜。
實(shí)施例8
聚苯醚砜PPES100g溶于1000ml二甲亞砜中，將儲(chǔ)液罐中此溶液由計(jì)量輸液泵泵出，通過輸液管輸送給排式電紡噴頭，固定支架從上到下固定了10個(gè)排式電紡噴頭，每排之間距離10cm。每個(gè)排式電紡噴頭有噴頭5個(gè)，噴頭之間距離為20cm，且與兩端噴頭相距20cm位置處有兩個(gè)與噴頭通過導(dǎo)線相連的限制電極，噴頭內(nèi)徑為1.2mm。對(duì)相鄰電紡單元的排式電紡噴頭分別施加相反極性的直流高電壓±18KV，噴頭頂端的高聚物溶液在電場作用下噴絲，形成納米纖維，帶電荷的納米纖維無飛散地到達(dá)接受網(wǎng)，與接受網(wǎng)上帶相反電荷的納米纖維相互吸引，使電荷消散，沉積成為均勻分散的納米纖維膜。金屬網(wǎng)與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分的背面相距2cm，連續(xù)接收網(wǎng)與電紡單元相距20cm。固定支架連同運(yùn)動(dòng)滑塊保持與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分平行并作往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)，速度是10cm/s，振幅為20cm。連續(xù)接收網(wǎng)以速度40cm/s向上或向下勻速運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)接收網(wǎng)上接收到連續(xù)的電紡納米纖維膜。
實(shí)施例9聚氨酯PU150g溶于1000mlN，N-二甲基甲酰胺中得到聚氨酯溶液，聚-L-乳酸PLLA(粘均分子量20萬)50g溶于500ml丙酮及500mlN，N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中得到聚-L-乳酸溶液，在含有六個(gè)電紡單元的電紡系統(tǒng)中，在第1，3，5電紡單元的儲(chǔ)液罐中加入聚氨酯溶液，在第2，4，6電紡單元的儲(chǔ)液罐中加入聚-L-乳酸溶液，溶液由計(jì)量輸液泵泵出，通過輸液管分別輸送給排式電紡噴頭，固定支架從上到下固定了20個(gè)排式電紡噴頭，每排之間距離5cm，與最上端和最下端的排式電紡噴頭相距5cm位置處各有一排通過導(dǎo)線相連的限制電極。每個(gè)排式電紡噴頭有噴頭10個(gè)，噴頭之間距離為15cm，且與兩端噴頭相距10cm位置處有兩個(gè)與噴頭通過導(dǎo)線相連的限制電極，噴頭內(nèi)徑為1.5mm。對(duì)第1，3，5電紡單元的排式電紡噴頭施加直流高電壓+25KV，第2，4，6電紡單元的的排式電紡噴頭施加直流高電壓-25KV，噴頭頂端的高聚物溶液在電場作用下噴絲，形成納米纖維，帶電荷的納米纖維無飛散地到達(dá)接受網(wǎng)，與接受網(wǎng)上帶相反電荷的納米纖維相互吸引，使電荷消散，沉積成為均勻分散的聚氨酯/聚-L-乳酸雜化納米纖維膜。金屬網(wǎng)與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分的背面相距5cm，連續(xù)接收網(wǎng)與電紡單元相距15cm。固定支架連同運(yùn)動(dòng)滑塊保持與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分平行并作往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)，速度是20cm/s，振幅為15cm。連續(xù)接收網(wǎng)以速度50cm/s向上或向下勻速運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)接收網(wǎng)上接收到連續(xù)的電紡納米纖維膜。取下的納米纖維膜無靜電排斥。
實(shí)施例10聚丙烯腈150g溶于1000mlN，N-二甲基甲酰胺中得到聚丙烯腈溶液，聚-L-乳酸PLLA(粘均分子量20萬)50g溶于500ml丙酮及500mlN，N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中得到聚-L-乳酸溶液，在含有十個(gè)電紡單元的電紡系統(tǒng)中，在第1，3，5，7，9電紡單元的儲(chǔ)液罐中加入聚丙烯腈溶液，在第2，4，6，8，10電紡單元的儲(chǔ)液罐中加入聚-L-乳酸溶液，溶液由計(jì)量輸液泵泵出，通過輸液管分別輸送給排式電紡噴頭，固定支架從上到下固定了20個(gè)排式電紡噴頭，每排之間距離5cm，與最上端和最下端的排式電紡噴頭相距5cm位置處各有一排通過導(dǎo)線相連的限制電極。每個(gè)排式電紡噴頭有噴頭10個(gè)，噴頭之間距離為15cm，且與兩端噴頭相距10cm位置處有兩個(gè)與噴頭通過導(dǎo)線相連的限制電極，噴頭內(nèi)徑為1mm。對(duì)第1，3，5，7，9電紡單元的排式電紡噴頭施加直流高電壓+30KV，第2，4，6，8，10電紡單元的的排式電紡噴頭施加直流高電壓-30KV，噴頭頂端的高聚物溶液在電場作用下噴絲，形成納米纖維，帶電荷的納米纖維無飛散地到達(dá)接受網(wǎng)，與接受網(wǎng)上帶相反電荷的納米纖維相互吸引，使電荷消散，沉積成為均勻分散的聚丙烯腈/聚-L-乳酸雜化納米纖維膜。金屬網(wǎng)與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分的背面相距5cm，連續(xù)接收網(wǎng)與電紡單元相距15cm。固定支架連同運(yùn)動(dòng)滑塊保持與連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分平行并作往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)，速度是20cm/s，振幅為15cm。連續(xù)接收網(wǎng)以速度50cm/s向上或向下勻速運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)接收網(wǎng)上接收到連續(xù)的電紡納米纖維膜。取下的納米纖維膜無靜電排斥。
權(quán)利要求
1.一種組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置，其特征在于該裝置由連續(xù)接收網(wǎng)(1)、金屬網(wǎng)(2)、電紡單元(3)組成，金屬網(wǎng)(2)平行放置在連續(xù)接收網(wǎng)(1)豎直部分的背面，電紡單元(3)放置在連續(xù)接收網(wǎng)(1)的正面與金屬網(wǎng)(2)相對(duì)；連續(xù)接收網(wǎng)(1)由驅(qū)動(dòng)輥(11)驅(qū)動(dòng)，作上下移動(dòng)，電紡單元(3)保持與連續(xù)接收網(wǎng)(1)的距離作橫向移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置，其特征在于電紡單元(3)中，固定支架(9)固定在運(yùn)動(dòng)滑塊(10)上，排式電紡噴頭(7)固定在固定支架(9)上，輸液管(6)的上端與排式電紡噴頭(7)相連，輸液管(6)的下端通過計(jì)量輸液泵(5)與用于制備及儲(chǔ)存聚合物溶液的儲(chǔ)液罐(4)相連，高壓裝置(8)位于運(yùn)動(dòng)滑塊(10)內(nèi)，高壓裝置(8)的輸出端與排式電紡噴頭(7)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置，其特征在于在連續(xù)接收網(wǎng)(1)豎直部分的背面相距2-20cm處平行安放金屬網(wǎng)(2)，金屬網(wǎng)(2)接地線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置，其特征在于連續(xù)接收網(wǎng)(1)與電紡單元(3)相距15-40cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置，其特征在于固定支架(9)上的排式電紡噴頭(7)從上到下不少于5排，每排之間垂直距離是5-30cm，在最上端的排式電紡噴頭(7)的上方相距5-30cm位置處，以及最下端的排式電紡噴頭(7)的下方相距5-30cm位置處設(shè)各有一排通過導(dǎo)線(13)相連的限制電極(12)；每排排式電紡噴頭(7)中噴頭數(shù)不少于5個(gè)，噴頭之間距離是5-30cm，與兩端噴頭相距5-30cm位置處有兩個(gè)與排式電紡噴頭(7)通過導(dǎo)線(13)相連的限制電極(12)。
6.一種適用于權(quán)利要求1所述的組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置的電紡納米纖維膜的制備方法，其特征在于制備方法包括以下步驟1)將儲(chǔ)液罐(4)中的高聚物溶液由計(jì)量輸液泵(5)泵出，并通過輸液管(6)輸送給排式電紡噴頭(7)；2)排式電紡噴頭(7)從上到下依次固定在固定支架(9)上，對(duì)相鄰電紡單元(3)中的排式電紡噴頭(7)施加相同或相反極性的直流高電壓10KV-100KV，噴頭頂端的高聚物溶液在電場作用下噴絲，形成納米纖維；3)固定支架(9)連同運(yùn)動(dòng)滑塊(10)保持與連續(xù)接收網(wǎng)(1)豎直部分平行并作往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)接收網(wǎng)上(1)接收到連續(xù)的電紡納米纖維膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置的電紡納米纖維膜的制備方法，其特征在于連續(xù)接收網(wǎng)以速度1-100cm/s向上或向下勻速運(yùn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置的電紡納米纖維膜的制備方法，其特征在于運(yùn)動(dòng)滑塊往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)的速度是2cm/s-20cm/s，振幅為5-30cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置的電紡納米纖維膜的制備方法，其特征在于高聚物溶液是高聚物溶于溶劑中或高聚物和添加劑混合物溶液；其中，高聚物是聚烯烴、聚鹵代烯烴、聚硅氧烷、聚醚、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚丙烯腈、聚丙烯酸類高分子、聚苯醚、聚酸酐、聚-α-氨基酸、聚苯硫醚、聚醚砜，或是其中兩種或多種的共混物；或是甲殼素、殼聚糖、透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、膠原、明膠、葡聚糖、纖維蛋白、絲蛋白、玉米蛋白中的一種或是它們的衍生物、或是其中兩種或多種的共混物；或是生物可吸收合成高分子聚-L-乳酸、聚-(D，L)-乳酸、聚羥基乙酸、聚己內(nèi)酯、聚丁內(nèi)酯、聚戊內(nèi)酯、聚酯二氧雜環(huán)己烷、聚酸酐、聚-α-氨基酸中的一種或者是至少以下兩種單體的共聚物L(fēng)-乳酸、D，L-乳酸、羥基乙酸、3-羥基丁酸、3-羥基戊酸、己內(nèi)酯、丁內(nèi)酯、戊內(nèi)酯、氨基酸，或是其中兩種或多種的共混物；添加劑是抗菌劑、殺蟲劑、消炎藥物。
全文摘要
組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置及制備方法是一種組合式連續(xù)電紡納米纖維膜制造裝置及制備方法，該裝置由連續(xù)接收網(wǎng)(1)、金屬網(wǎng)(2)、電紡單元(3)組成，金屬網(wǎng)平行放置在連續(xù)接收網(wǎng)豎直部分的背面，電紡單元放置在連續(xù)接收網(wǎng)的正面與金屬網(wǎng)對(duì)稱；連續(xù)接收網(wǎng)由驅(qū)動(dòng)輥(11)驅(qū)動(dòng)，作上下移動(dòng)，電紡單元保持與連續(xù)接收網(wǎng)的距離作橫向移動(dòng)。將儲(chǔ)液罐中的高聚物溶液由計(jì)量輸液泵泵出，并通過輸液管輸送給排式電紡噴頭，通過高壓裝置對(duì)相鄰電紡單元的排式電紡噴頭施加相同或相反極性的直流高電壓，噴頭頂端的高聚物溶液在電場作用下噴絲，形成納米纖維。這種方法使得到的納米纖維不易散失，納米纖維膜均勻性好。
文檔編號(hào)D01D5/00GK1664182SQ20051003856
公開日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者李新松, 姚琛, 孫復(fù)錢 申請(qǐng)人:東南大學(xué)