專利名稱：陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜電紡絲設(shè)備，特別涉及一種陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備。
背景技術(shù)：
靜電紡絲自1930年由Formhals發(fā)明以來已經(jīng)逐漸成為制備納/微米纖維的 一種簡單而有效的技術(shù)。它能將大部分聚合物及其共聚物、嵌段共聚物、衍生 物等成功地制備成3納米到5 ^t米范圍內(nèi)的電紡纖維。其原理為在高壓靜電 發(fā)生器的作用下，電紡液噴絲裝置和電紡纖維接收裝置之間形成高壓靜電場(chǎng)， 聚合物溶液在噴嘴處形成液滴并^f皮充電，帶電液滴在電場(chǎng)力作用下在Taylor錐 頂被加速，當(dāng)電場(chǎng)力足夠大時(shí)，帶電液滴克服表面張力形成帶電射流，帶電射 流在靜電紡絲空間運(yùn)行時(shí)，伴隨著溶劑的揮發(fā)，彎曲和4立伸，最終被接收裝置 收集，形成隨機(jī)排列的電紡纖維材料。
由于電紡纖維材料具有高比表面積、高孔隙率、高通透性等特性，近年來 已經(jīng)引起廣泛關(guān)注，并在組織工程、給藥系統(tǒng)、膜工程以及光學(xué)傳感器等方面 顯示出越來越廣泛和重要的應(yīng)用。但是，由于缺乏適合工業(yè)化生產(chǎn)的靜電紡絲 設(shè)備，無法大批量地生產(chǎn)電紡纖維材料，致使目前幾乎所有基于電紡纖維材料 的應(yīng)用研究都局限于實(shí)驗(yàn)室階段，因此，研制一種適合工業(yè)化生產(chǎn)的靜電紡絲 設(shè)備成為電紡纖維材料推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。
此外，最近研究表明，具有特定拓樸圖案的電紡纖維材料和多種聚合物混 紡的電紡纖維材料在組織工程、生物醫(yī)藥、太陽帆、軍工(防彈產(chǎn)品)等領(lǐng)域
有著極其重要的應(yīng)用價(jià)值。但現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的工業(yè)化靜電紡絲設(shè)備只能一次性 生產(chǎn)單一聚合物電紡纖維材料，而無法一次性生產(chǎn)多種聚合物混紡的電紡纖維材料。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可以大 規(guī)模生產(chǎn)電紡纖維膜材的陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備，不僅可以生產(chǎn)單一聚合物 電紡纖維膜材，而且可以一次性生產(chǎn)多種聚合物混紡的層狀電紡纖維膜材，并 能通過方便地更換電紡纖維接收材料獲得具有特定拓樸圖案的電紡纖維膜材， 從而滿足電紡纖維材料的多方面應(yīng)用需求。
本發(fā)明的陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備，包括電紡液供液裝置、電紡液噴絲裝 置、接收電極板、電紡纖維傳送裝置和高壓靜電發(fā)生器，所述電紡液噴絲裝置 包括噴管和噴頭，所述噴管與電紡液供液裝置出口連通，所述噴頭設(shè)置于噴管
上并與噴管連通，噴頭呈陣列排布；所述接收電極板設(shè)置于電紡液噴絲裝置的 下方；所述電紡纖維傳送裝置包括進(jìn)料滾筒裝置和出料滾筒裝置，所述進(jìn)料滾 筒裝置和出料滾筒裝置分別設(shè)置于接收電極板的兩端；所述電紡液噴絲裝置和 接收電極板分別與高壓靜電發(fā)生器的兩個(gè)靜電發(fā)生電極相連接；電紡纖維接收 材料由進(jìn)料滾筒裝置送入電紡液噴絲裝置和接收電極板之間的靜電空間，接收 電紡纖維后由出料滾筒裝置送出。
進(jìn)一步，所述進(jìn)料滾筒裝置包括主動(dòng)滾筒I和從動(dòng)滾筒I ,主動(dòng)滾筒I和 從動(dòng)滾筒I的外圓表面互相接觸并列設(shè)置；所述出料滾筒裝置包括主動(dòng)滾筒II
和從動(dòng)滾筒n,主動(dòng)滾筒n和從動(dòng)滾筒n的外圓表面互相接觸并列設(shè)置；所述 電紡纖維接收材料由主動(dòng)滾筒i和從動(dòng)滾筒i之間穿出，再穿入主動(dòng)滾筒n和 從動(dòng)滾筒n之間；
進(jìn)一步，所述設(shè)備還包括電紡纖維后處理裝置，所述電紡纖維后處理裝置
對(duì)應(yīng)設(shè)置于出料滾筒裝置后；所述電紡纖維后處理裝置為電紡纖維干燥或/和滅 菌裝置；
進(jìn)一步，所述電紡纖維傳送裝置還包括后處理出料滾筒，所述后處理出料 滾筒對(duì)應(yīng)設(shè)置于電紡纖維后處理裝置后；
進(jìn)一步，所述電紡液噴絲裝置至少為2個(gè)且沿電紡纖維傳送方向并列設(shè)置，所述電紡液噴絲裝置分別連接有獨(dú)立的電紡液供液裝置；
進(jìn)一步，所述噴管沿電紡纖維傳送方向并列設(shè)置；所述噴頭沿噴管軸向并 列設(shè)置；
進(jìn)一步，所述噴管間距為1 100厘米，同一噴管上噴頭間距為1~50厘米； 進(jìn)一步，所述噴管內(nèi)徑為2毫米 2厘米，噴頭內(nèi)徑為0.1~2毫米，噴頭長 度為1毫米 50厘米。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明的陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備，電紡液噴絲 裝置采用陣列多噴頭裝置，電紡纖維接收材料采用滾筒傳送裝置，可以實(shí)現(xiàn)電 紡纖維膜材的大批量生產(chǎn)；電紡液噴絲裝置可以方便地拆卸和更換，可以根據(jù) 電紡纖維膜材的不同要求，通過改變陣列管和噴頭的數(shù)量、間距、內(nèi)徑、長度 等設(shè)計(jì)多種電紡液噴絲裝置，再按照實(shí)際情況靈活選用，以獲得高品質(zhì)的電紡 纖維膜材；進(jìn)料滾筒裝置和出料滾筒裝置可以方便地拆卸和安裝，根據(jù)電紡纖 維膜材的不同要求，可以方便地更換相應(yīng)的電紡纖維接收材料(如基布、纖維 收集簾或具有拓樸圖案的金屬篩網(wǎng)等)，以獲得具有特定拓樸圖案的電紡纖維膜 材；電紡液噴絲裝置至少為2個(gè)沿電紡纖維傳送方向并列設(shè)置，且電紡液噴絲 裝置分別連接有獨(dú)立的電紡液供液裝置，不僅可以生產(chǎn)單一聚合物電紡纖維膜 材，而且可以一次性生產(chǎn)多種聚合物混紡的層狀電紡纖維膜材；在設(shè)備中加入 電紡纖維后處理裝置，還可以方便地對(duì)電紡纖維膜材進(jìn)行相關(guān)的后處理，如烘 干、滅菌等，從而更利于電紡纖維膜材的工業(yè)化流水線生產(chǎn)。本發(fā)明設(shè)備可以 滿足電紡纖維材料的多方面應(yīng)用需求，具有良好的應(yīng)用前景。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā) 明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中
圖1為本發(fā)明陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為噴管和噴頭的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為電紡液噴絲裝置的橫向底面示意圖4為采用本發(fā)明陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備制得的PCL (聚己內(nèi)酯)電紡 纖維膜；其中A為PCL電紡纖維膜的照片，B為PCL電紡纖維膜在光學(xué)顯微鏡 下的結(jié)構(gòu)圖(放大20倍)；
圖5為釆用本發(fā)明陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備制得的PCL/CA (醋酸纖維素) 混紡電紡纖維膜的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
圖1為本發(fā)明陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為噴管和噴頭
的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為電紡液噴絲裝置的橫向底面示意圖；如圖1 3所示 本實(shí)施例的陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備，包括電紡液供液裝置、電紡液噴絲
裝置、接收電極板l、高壓靜電發(fā)生器2、電紡纖維傳送裝置和電紡纖維后處理
裝置14;
所述電紡液供液裝置包括l&液器3和輸液泵4;
所述電紡液噴絲裝置包括噴管5和噴頭6，所述噴管5與輸液泵4出口通過 供液管7連通，所述噴頭6通過噴頭固定器8固定于噴管5上并與噴管5連通； 噴管5沿電紡纖維傳送方向并列設(shè)置，噴頭6沿噴管5軸向并列設(shè)置，噴頭6 呈陣列排布；所述電紡液噴絲裝置為2個(gè)且沿電紡纖維傳送方向并列設(shè)置，并 分別連接有獨(dú)立的電紡液供液裝置；在本實(shí)施例中，所述噴管間距a為15厘米， 同一噴管上噴頭間距b為IO厘米，噴管內(nèi)徑為12.5毫米，噴頭內(nèi)徑為1.5毫米， 噴頭長度c為5厘米；當(dāng)然，噴管間距為1 100厘米，同一噴管上噴頭間距為 1 100厘米，噴管內(nèi)徑為2毫米 2厘米，噴頭內(nèi)徑為0.1 2毫米，噴頭長度為1 毫米 50厘米，都可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。
所述接收電極板1設(shè)置于電紡液噴絲裝置的下方；
所述電紡液噴絲裝置與高壓靜電發(fā)生器2的正極相連接，所述接收電極板1與高壓靜電發(fā)生器2的負(fù)極相連接并接地；
所述電紡纖維傳送裝置包括進(jìn)料滾筒裝置和出料滾筒裝置，所述進(jìn)料滾筒 裝置和出料滾筒裝置分別設(shè)置于接收電極板1的兩端；在本實(shí)施例中，所述進(jìn) 料滾筒裝置包括主動(dòng)滾筒I IO和從動(dòng)滾筒I 11,主動(dòng)滾筒I IO和從動(dòng)滾筒I 11 的外圓表面互相接觸并列設(shè)置；所述出料滾筒裝置包括主動(dòng)滾筒I112和從動(dòng)滾 筒Iln，主動(dòng)滾筒II12和從動(dòng)滾筒I113的外圓表面互相接觸并列設(shè)置；電紡纖
維接收材料9由主動(dòng)滾筒i和從動(dòng)滾筒i之間穿出，再穿入主動(dòng)滾筒n和從動(dòng)
滾筒II之間；在靜電紡絲時(shí)，電紡纖維接收材料9由主動(dòng)滾筒I和從動(dòng)滾筒I 送入電紡液噴絲裝置和接收電極板之間的靜電空間(主動(dòng)滾筒I和從動(dòng)滾筒I
的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如箭頭所示)，接收電紡纖維后由主動(dòng)滾筒n和從動(dòng)滾筒n送出(主
動(dòng)滾筒II和從動(dòng)滾筒II的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如箭頭所示)；
所述電紡纖維后處理裝置14為電紡纖維干燥或/和滅菌裝置，所述電紡纖維 后處理裝置14對(duì)應(yīng)設(shè)置于出料滾筒裝置后；所述電紡纖維傳送裝置還包括后處 理出料滾筒15,所述后處理出料滾筒15對(duì)應(yīng)設(shè)置于電紡纖維后處理裝置14后。
采用本實(shí)施例的陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備生產(chǎn)電紡纖維膜材時(shí)，其工藝流 程為將電紡纖維接收材料如圖1所示安裝入電紡纖維傳送裝置中，將聚合物 溶液裝入貯液器中，開啟總電源一一開啟高壓靜電發(fā)生器，預(yù)熱一一開啟貯液 器的閥門一一開啟輸液泵一一開啟高壓靜電發(fā)生器高壓開關(guān)，調(diào)節(jié)電壓一一開 始紡絲一一開啟電紡纖維傳送裝置，調(diào)節(jié)電紡纖維接收材料的平動(dòng)速率一一開 啟電紡纖維后處理裝置一一紡絲完畢一一關(guān)閉貯液器閥門一一關(guān)閉輸液泵一一 關(guān)閉高壓靜電發(fā)生器高壓開關(guān)一一關(guān)閉電紡纖維傳送裝置一一關(guān)閉電紡纖維后 處理裝置 一 一 關(guān)閉總電源一 一取下所得電紡纖維膜材。
采用本實(shí)施例的陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備，電紡纖維接收材料采用不銹鋼 金屬編制網(wǎng)(金屬絲直徑為0.254mm、網(wǎng)孔徑為0.381mm)，將PCL溶液裝入 其中1個(gè)!^液器中，按照上述工藝流程，可以獲得具有特定拓樸圖案的PCL電
8紡纖維膜，如圖4所示，其中，A為PCL電紡纖維膜的照片，B為PCL電紡纖 維膜在光學(xué)顯微鏡下的結(jié)構(gòu)圖(放大20倍)。
采用本實(shí)施例的陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備，電紡纖維接收材料采用基布， 將PCL溶液和CA溶液分別裝入2個(gè)貯液器中，按照上述工藝流程，可以獲得 PCL/CA混紡的層狀電紡纖維膜，其掃描電鏡圖如圖5所示，可見兩種聚合物電 紡纖維的直徑在300 500nm之間且分布均勻。
最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的^t術(shù)方案而非限制，盡管 通過參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離所 附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1、陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備，其特征在于包括電紡液供液裝置、電紡液噴絲裝置、接收電極板、電紡纖維傳送裝置和高壓靜電發(fā)生器，所述電紡液噴絲裝置包括噴管和噴頭，所述噴管與電紡液供液裝置出口連通，所述噴頭設(shè)置于噴管上并與噴管連通，噴頭呈陣列排布；所述接收電極板設(shè)置于電紡液噴絲裝置的下方；所述電紡纖維傳送裝置包括進(jìn)料滾筒裝置和出料滾筒裝置，所述進(jìn)料滾筒裝置和出料滾筒裝置分別設(shè)置于接收電極板的兩端；所述電紡液噴絲裝置和接收電極板分別與高壓靜電發(fā)生器的兩個(gè)靜電發(fā)生電極相連接；電紡纖維接收材料由進(jìn)料滾筒裝置送入電紡液噴絲裝置和接收電極板之間的靜電空間，接收電紡纖維后由出料滾筒裝置送出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備，其特征在于所述進(jìn) 料滾筒裝置包括主動(dòng)滾筒I和從動(dòng)滾筒I ,主動(dòng)滾筒I和從動(dòng)滾筒I的外圓表面互相接觸并列設(shè)置；所述出料滾筒裝置包括主動(dòng)滾筒n和從動(dòng)滾筒n,主動(dòng)滾筒n和從動(dòng)滾筒n的外圓表面互相接觸并列設(shè)置；所述電紡纖維接收材料由 主動(dòng)滾筒I和從動(dòng)滾筒I之間穿出，再穿入主動(dòng)滾筒II和從動(dòng)滾筒II之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備，其特征在于所述設(shè) 備還包括電紡纖維后處理裝置，所述電紡纖維后處理裝置對(duì)應(yīng)設(shè)置于出料滾筒 裝置后；所述電紡纖維后處理裝置為電紡纖維干燥或/和滅菌裝置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備，其特征在于所述電 紡纖維傳送裝置還包括后處理出料滾筒，所述后處理出料滾筒對(duì)應(yīng)設(shè)置于電紡 纖維后處理裝置后。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備，其特征在于所述電 紡液噴絲裝置至少為2個(gè)且沿電紡纖維傳送方向并列設(shè)置，所述電紡液噴絲裝 置分別連接有獨(dú)立的電紡液供液裝置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備，其特征在于所述噴管沿電紡纖維傳送方向并列設(shè)置；所述噴頭沿噴管軸向并列設(shè)置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備，其特征在于所述噴 管間距為1 100厘米，同一噴管上噴頭間距為1~50厘米。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備，其特征在于所述噴 管內(nèi)徑為2毫米 2厘米，噴頭內(nèi)徑為0.1~2毫米，噴頭長度為1毫米 50厘米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陣列多噴頭靜電紡絲設(shè)備，包括電紡液供液裝置、電紡液噴絲裝置、接收電極板、電紡纖維傳送裝置和高壓靜電發(fā)生器，電紡液噴絲裝置包括噴管和噴頭，噴頭呈陣列排布；電紡纖維傳送裝置包括進(jìn)料滾筒裝置和出料滾筒裝置，進(jìn)料滾筒裝置和出料滾筒裝置分別設(shè)置于接收電極板的兩端；電紡纖維接收材料由進(jìn)料滾筒裝置送入電紡液噴絲裝置和接收電極板之間的靜電空間，接收電紡纖維后由出料滾筒裝置送出；本發(fā)明設(shè)備可以大規(guī)模生產(chǎn)電紡纖維膜材，且既能生產(chǎn)單一聚合物電紡纖維膜材，又能一次性生產(chǎn)多種聚合物混紡的層狀電紡纖維膜材，并能通過方便地更換電紡纖維接收材料獲得具有特定拓?fù)鋱D案的電紡纖維膜材，可以滿足電紡纖維材料的多方面應(yīng)用需求。
文檔編號(hào)D01D5/00GK101586288SQ200910031948
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月6日
發(fā)明者王亞洲, 王伯初 申請(qǐng)人:江蘇泰靈生物科技有限公司