一種制備三維纖維支架的氣泡靜電紡絲裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明用于氣泡靜電紡絲領(lǐng)域，特別是涉及一種制備三維纖維支架的氣泡靜電紡絲裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電紡絲技術(shù)是目前世界上使用最普遍的生產(chǎn)納米纖維的方法。其制備的納米纖維具有超尚的比表面積、極大長(zhǎng)徑比、尚表面活性、優(yōu)越的機(jī)械性能(尚強(qiáng)尚初)等特點(diǎn)，在紡織工程、環(huán)境工程、生物科技、醫(yī)療與衛(wèi)生健康、能源貯存、軍事與反恐安全等不同領(lǐng)域都具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]氣泡靜電紡是一種新型靜電紡絲方法，該方法不用傳統(tǒng)噴絲頭紡絲，而是在聚合物溶液(熔體)中通入氣體，吹出大量氣泡，氣泡在自由液面相當(dāng)于無(wú)數(shù)個(gè)泰勒錐，這相當(dāng)于多針頭的靜電紡絲，從而大大提高了紡絲速率，氣泡靜電紡在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)納米纖維的批量生產(chǎn)。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利CN104762673A提出了一種制備平行纖維的氣泡靜電紡絲裝置，將銅絲導(dǎo)線(xiàn)平行排列，圍成一個(gè)框，作為收集裝置，用以解決氣泡紡絲過(guò)程中射流不穩(wěn)，收集雜亂的技術(shù)問(wèn)題，使纖維有序收集在圓柵狀輥筒上，形成平行納米纖維。但是，該方法只適合制備二維結(jié)構(gòu)，收集的纖維呈二維薄膜狀，厚度有限。而在組織工程等應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)具備三維結(jié)構(gòu)的納米纖維支架有更大的需求。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)也提出了幾種用于制備三維納米纖維支架的裝置，如專(zhuān)利CN201310026760.5，CN201110234233.4，但是采用針頭式電紡，效率極低，產(chǎn)量有限，就限制了其廣泛應(yīng)用，因此大量制備三維納米纖維支架成為了研究的重點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。
[0006]針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能制備三維纖維支架的氣泡靜電紡絲裝置，以克服上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種制備三維纖維支架的氣泡靜電紡絲裝置，用以解決氣泡紡絲過(guò)程中難以收集三維納米纖維和傳統(tǒng)靜電紡絲制備三維支架效率低的技術(shù)問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種制備三維纖維支架的氣泡靜電紡絲裝置，包括料桶、一端延伸入料桶內(nèi)的第一吹氣導(dǎo)管、延伸入料桶內(nèi)的電極、與第一吹氣導(dǎo)管的另一端連接的氣壓供應(yīng)裝置、與電極連接的高電壓發(fā)生裝置及與料桶出口處位置相對(duì)的用以接收射流的敞開(kāi)式旋轉(zhuǎn)收集裝置，所述料桶的外側(cè)套有氣筒，所述氣筒和料桶間形成環(huán)狀的氣流通道，所述氣筒在料桶出口的上方形成與敞開(kāi)式旋轉(zhuǎn)收集裝置相對(duì)的出風(fēng)口，還包括一端延伸入氣筒內(nèi)的第二吹氣導(dǎo)管，第二吹氣導(dǎo)管的另一端與氣壓供應(yīng)裝置連接，所述敞開(kāi)式旋轉(zhuǎn)收集裝置包括轉(zhuǎn)軸、可驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置以及設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸上的若干支撐臂，支撐臂隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形成正對(duì)所述料桶出口的碗狀回轉(zhuǎn)面，所述敞開(kāi)式旋轉(zhuǎn)收集裝置連接接地電極接地，高電壓發(fā)生裝置可在所述電極和敞開(kāi)式旋轉(zhuǎn)收集裝置間形成產(chǎn)生射流所需的電場(chǎng)。
[0009]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述支撐臂采用彎曲的金屬片或金屬桿或塑料桿，各所述支撐臂均勻的分布在所述轉(zhuǎn)軸上并形成碗狀的爪結(jié)構(gòu)，所述爪結(jié)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)中心處設(shè)有與接地電極連接的導(dǎo)體材料。
[0010]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述傳動(dòng)裝置包括輸出端與所述轉(zhuǎn)軸相連的電機(jī)。
[0011]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述氣筒的頂部口徑逐漸收攏并形成錐形的出風(fēng)口。
[0012]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述第一吹氣導(dǎo)管上設(shè)有第一精密氣壓調(diào)節(jié)閥，所述第二吹氣導(dǎo)管上設(shè)有第二精密氣壓調(diào)節(jié)閥。
[0013]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述高電壓發(fā)生裝置包括函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和高壓放大器。
[0014]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述敞開(kāi)式旋轉(zhuǎn)收集裝置與料桶出口間的距離可以調(diào)節(jié)。
[0015]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明在料桶外側(cè)增加一個(gè)無(wú)蓋圓環(huán)柱狀的氣筒，氣筒頂部設(shè)有出風(fēng)口，出風(fēng)口朝向敞開(kāi)式旋轉(zhuǎn)收集裝置。與普通電紡相比，本發(fā)明在高壓電場(chǎng)和高速氣流的共同作用下，生產(chǎn)效率極大地提高，是傳統(tǒng)電紡的20-30倍。而且，在高速氣流剪力的作用下，形成納米纖維的啟動(dòng)電壓大幅度降低。
[0016]同時(shí)，根據(jù)線(xiàn)動(dòng)成面的思想，創(chuàng)新地使用敞開(kāi)式旋轉(zhuǎn)收集裝置，將氣泡電紡獲得的納米纖維進(jìn)行三維收集。相比傳統(tǒng)滾筒或平板收集器或者其他封閉式收集器，可有效地使高速氣流通過(guò)，而纖維被旋轉(zhuǎn)接收器攔截收集，從而避免產(chǎn)生反沖氣流，影響纖維沉積。相反地，高速氣流還可起到沉積導(dǎo)向作用，在氣流推力作用下可克服已沉積纖維的殘余電荷對(duì)后續(xù)射流的電荷排斥力，定向輔助氣泡紡絲獲得的納米纖維沉積，成為具有較大厚度、具有特定形狀、結(jié)構(gòu)的三維纖維支架，解決了三維纖維收集難的問(wèn)題。獲得的支架厚度大、結(jié)構(gòu)蓬松，更有利于細(xì)胞生長(zhǎng)。
[0017]本發(fā)明可制備材料范圍廣泛、纖維直徑極小、絲徑分布均勻、結(jié)構(gòu)蓬松、厚度極大、力學(xué)性能優(yōu)越的納米纖維三維支架，工藝穩(wěn)定，通用性好，可廣泛應(yīng)用于組織工程領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]參照?qǐng)D1，其顯示出了本發(fā)明之較佳實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)。以下將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明各元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，而如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)時(shí)，是以圖1所示的結(jié)構(gòu)為參考描述，但本發(fā)明的實(shí)際使用方向并不局限于此。
[0020]本發(fā)明提供了一種制備三維纖維支架的氣泡靜電紡絲裝置，包括料桶1、一端延伸入料桶1內(nèi)的第一吹氣導(dǎo)管2、延伸入料桶1內(nèi)的電極3、與第一吹氣導(dǎo)管2的另一端連接的氣壓供應(yīng)裝置4、與電極3連接的高電壓發(fā)生裝置5及與料桶出口處位置相對(duì)的用以接收射流的敞開(kāi)式旋轉(zhuǎn)收集裝置6，所述第一吹氣導(dǎo)管2上設(shè)有第一精密氣壓調(diào)節(jié)閥21，所述料桶1的外側(cè)套有氣筒7，所述氣筒7和料桶1間形成環(huán)狀的氣流通道，氣筒7的內(nèi)徑不宜過(guò)大，以免影響紡絲效果，所述氣筒7在料桶出口的上方形成與敞開(kāi)式旋轉(zhuǎn)收集裝置6相對(duì)的出風(fēng)口 71，所述出風(fēng)口 71在氣筒7的頂部口徑逐漸收攏并形成錐形。還包括一端延伸入氣筒7內(nèi)的第二吹氣導(dǎo)管8，第二吹氣導(dǎo)管8的另一端與氣壓供應(yīng)裝置4連接，所述第二吹氣導(dǎo)管8上設(shè)有第二精密氣壓調(diào)節(jié)閥81。所述敞開(kāi)式旋轉(zhuǎn)收集裝置6包括轉(zhuǎn)軸61、可驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)軸61轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置62以及設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸61上的