一種微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架的分層制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于靜電紡絲技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架的分層制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電紡絲是一種通過(guò)施加高壓電場(chǎng)力的作用，將聚合物溶液或熔體材料在噴頭端形成泰勒錐，通過(guò)將材料延展形成高速射流，實(shí)現(xiàn)微納米纖維結(jié)構(gòu)的高效制造。傳統(tǒng)的溶液或熔融靜電紡絲技術(shù)所制備的微納米纖維多為無(wú)序結(jié)構(gòu)，可控性差，很難保證結(jié)構(gòu)性能的穩(wěn)定性，從而極大限制了其在特定領(lǐng)域的應(yīng)用。為提高微納米纖維的結(jié)構(gòu)可控性，現(xiàn)有改進(jìn)方法如采用平行電極、高速接收轉(zhuǎn)股作為接收裝置等可以制備出定向的微納米纖維結(jié)構(gòu)，但由于結(jié)構(gòu)單一，不能任意控制纖維方向，不利于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造；最新發(fā)展的近場(chǎng)靜電紡絲技術(shù)雖可通過(guò)改變噴頭到接收裝置的距離，以及接收裝置的移動(dòng)速度可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單根微納米纖維的可控沉積，但在制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)存在效率低下、控制復(fù)雜等問(wèn)題。
[0003]如何結(jié)合傳統(tǒng)靜電紡絲技術(shù)在微納米纖維結(jié)構(gòu)制造的高效性和現(xiàn)有新型靜電紡絲纖維結(jié)構(gòu)的可控性，實(shí)現(xiàn)微納纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜結(jié)構(gòu)制造是當(dāng)前研宄與應(yīng)用的難點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架的分層制備方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)微納纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜結(jié)構(gòu)的制備，并且實(shí)現(xiàn)高效且可控的微納纖維結(jié)構(gòu)的分層制備。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架的分層制備方法包括以下步驟:
[0006]I)將原料放入注射器中，其中，所述原材料為聚合物溶液或固體聚合物，當(dāng)所述原材料為固體聚合物時(shí)，則將原材料加熱至熔融狀態(tài)后從注射器的噴頭中噴出；當(dāng)所述原材料為聚合物液體時(shí)，則將原材料直接從注射器的噴頭噴出；
[0007]2)將接收平臺(tái)接正電極，并將注射器的噴頭接地，使注射器的噴頭與接收平臺(tái)之間形成高壓電場(chǎng)，再控制原材料從注射器噴頭噴出的流量，原材料從注射器噴頭噴出后在所述高壓電場(chǎng)的作用下形成泰勒錐，并使所述泰勒錐分成若干條射流；
[0008]3)步驟2)形成的若干射流沉積在接收平臺(tái)上，形成若干條納米纖維，二維移動(dòng)平臺(tái)根據(jù)待制備微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架橫截面的形狀帶動(dòng)接收平臺(tái)在xy平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，直至制備出待制備微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架的上一層為止；
[0009]4)z軸電機(jī)帶動(dòng)注射器的噴頭向上移動(dòng)預(yù)設(shè)距離，所述預(yù)設(shè)距離為上一層待制備微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架的厚度，然后重復(fù)步驟3)，完成待制備微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架下一層的制備；
[0010]5)重復(fù)步驟4)，直至得到待制備微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架為止。
[0011]步驟I)中當(dāng)所述原材料為聚合物溶液材料時(shí)，所述原材料為以聚乳酸為溶質(zhì)、二甲基酰胺及二氯甲烷為溶劑的溶液、以PEO及蠶絲為溶質(zhì)、蠶絲溶液為溶劑的溶液、以聚己內(nèi)酯為溶質(zhì)、氯仿及甲醇為溶劑的溶液、以膠原蛋白為溶質(zhì)、六氟異丙醇為溶劑的溶液、以明膠為溶質(zhì)、水為溶劑的溶液、或者以聚乳酸-羥基乙酸共聚物為溶質(zhì)、六氟異丙醇為溶劑的溶液。
[0012]步驟I)中當(dāng)所述原材料為固體聚合物時(shí)，原材料為聚己內(nèi)酯，聚乳酸或聚乳酸-羥基乙酸共聚物。
[0013]將原材料從注射器噴頭噴出的流量控制到20-2000 μ L/h，注射器噴頭的內(nèi)徑為0.1-1mm0
[0014]注射器的噴頭到接收平臺(tái)之間的距離為10-180mm。
[0015]步驟2)中正電極的電壓為5_30kV。
[0016]步驟3)中二維移動(dòng)平臺(tái)根據(jù)待制備微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架橫截面的形狀帶動(dòng)接收平臺(tái)在xy平面內(nèi)以速度為200-1000mm/s運(yùn)動(dòng)。
[0017]步驟4) z軸電機(jī)帶動(dòng)注射器向上以速度為10-100mm/s移動(dòng)預(yù)設(shè)距離。
[0018]所述待制備微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架的厚度為50-500 μπι。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]本發(fā)明所述的微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架的分層制備方法制備微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架時(shí)，通過(guò)二維移動(dòng)平臺(tái)根據(jù)待制備微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架橫截面的形狀帶動(dòng)接收平臺(tái)在xy平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，使納米纖維依次排列在接收平臺(tái)上，從而制備出待制備微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架的一層，同時(shí)通過(guò)z軸電機(jī)帶動(dòng)注射器的噴頭向上移動(dòng)預(yù)設(shè)距離，然后通過(guò)二維移動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)完成下一層待制備微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架的制備，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)微納纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜結(jié)構(gòu)的制備，制備速度快。與和傳統(tǒng)靜電紡絲技術(shù)相比，通過(guò)接收平臺(tái)的高速移動(dòng)控制纖維的沉積方向，使微納米纖維的沉積方向和接收平臺(tái)的移動(dòng)方向一致，實(shí)現(xiàn)了微納米結(jié)構(gòu)的方向可控。同時(shí)在制備過(guò)程中，可以在制備每一層時(shí)通過(guò)改變工作臺(tái)的移動(dòng)方向?qū)崿F(xiàn)微納纖維結(jié)構(gòu)的按需變化，從而可以克服現(xiàn)有定向纖維靜電紡絲技術(shù)存在的纖維方向單一的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明的原理圖；
[0022]圖2為本發(fā)明制備出的微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0024]參考圖1及圖2，本發(fā)明所述的微納米纖維結(jié)構(gòu)可控的薄膜支架的分層制備方法包括以下步驟:
[0025]I)將原料放入注射器中，其中，所述原材料為聚合物溶液或固體聚合物，當(dāng)所述原材料為固體聚合物時(shí)，則將原材料加熱至熔融狀態(tài)后從注射器的噴頭中噴出；當(dāng)所述原材料為聚合物液體時(shí)，則將原材料直接從注射器的噴頭噴出；
[0026]2)將接收平臺(tái)接正電極，并將注射器的噴頭接地，使注射器的噴頭與接收平臺(tái)之間形成高壓電場(chǎng)，再控制原材料從注射器噴頭噴出的流量，原材料從注射器噴頭噴出后在所述高壓電場(chǎng)的作用下形成泰勒錐，并使所述泰勒錐分成若干條射流；
[0027]3)步驟2)形成的若干射流沉積在接收平臺(tái)上，形成若干條納米纖維，二維移動(dòng)平臺(tái)根據(jù)待制備微納米纖維結(jié)