專利名稱：聚合物纖維靜電仿絲的冰面收集方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種聚合物纖維靜電紡絲的冰面收集方法及其裝置，屬聚合物纖維制造工藝 技術領域。
背景技術：
靜電紡絲是目前制備聚合物纖維無紡布的重要方法，其易于成絲，絲徑可通過控制聚合 物溶膠粘度、靜電電壓、收集板離噴絲口距離等調節(jié)，能獲得大部分聚合物的連續(xù)紡絲生產(chǎn)， 應用范圍廣闊。目前現(xiàn)有收集方法主要是使用金屬板作為收集面進行纖維絲的收集，簡單易 行，能滿足一般要求，其缺陷在于只能獲得平面制品；金屬板的存在對高衛(wèi)生要求產(chǎn)品造成 污染；難以實現(xiàn)高精度的紋理尺寸控制。
目前，利用電子紡絲技術開發(fā)生物醫(yī)用材料制品已成為研究的熱點。研究的方向主要集 中在兩方面 一方面是利用電子紡絲制備的納米級纖維，作為細胞支架、藥物等添加劑的載 體以及納米級仿生材料等；第二方面是改變收集方法以獲得薄膜及管狀物等功能性形態(tài)結構， 可廣泛用于傷口包覆材料、功能性膜、人造導管等。電子紡絲能獲得納米級纖維，采用不同 收集方法可以使纖維呈功能性形態(tài)結構。基于所述的第二方面，本發(fā)明利用冰制品作為纖維
收集裝置取代傳統(tǒng)的金屬板收集，可獲得網(wǎng)紋狀膜，球狀、管狀立體空心纖維制品等，在靜
電紡絲的纖維絲收集方面取得新的開拓。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術存在的缺陷，提供一種聚合物纖維靜電紡絲的冰面收集 方法及其裝置，以用于制備包括平面、立體等各種形狀的纖維制品。
本發(fā)明的構思是針對金屬板收集的上述缺點，本發(fā)明提出在一個靜電紡絲裝置中，放 置冰制模具作為纖維絲的收集體，冰面可以刻以紋理和圖案，在噴絲口下適當位置作平移移 動，以獲得具有相應紋理的纖維氈、纖維膜或無紡布。另外，可通過特殊形狀的冰制模具， 在噴絲口下適當位置作平移和旋轉運動，收集噴出的纖維絲，來獲得立體結構的無紡制品， 如立體空心的球形或管形纖維制品。
本發(fā)明一種聚合物纖維靜電紡絲的冰面收集方法，其特征在于具有以下的過程和步驟
a. 首先制作收集纖維絲的冰制模具，所述冰制模具為平面冰塊、或刻有紋理圖案的平面 冰塊、或特殊立體形狀的冰制模具；待用；
b. 將所述的冰制模具放置于紡絲坩堝底噴絲口下適當位置，進行纖維絲的平移或旋轉收 集，待冰制模具溶化為水流出并干燥后，得到所需形狀的纖維制品；包括纖維無紡布、纖維氈、纖維網(wǎng)、纖維膜、球形立體纖維制品、或管狀立體纖維制品中的任一種；
C.上述工藝過程中，所用的聚合物纖維的原料為左旋聚乳酸的二氯甲垸、N,N-二甲基甲 酰胺的混合溶膠；溶劑二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺的配比，其重量百分比為65: 35;左旋 聚乳酸的重量百分比濃度為8%;工藝過程中采用的直流電壓為5.6kV;噴絲孔至收集冰面面
的距離為7cm;注射泵泵送流量為0.2ml/h;噴絲孔孔經(jīng)為0.5mm;
一種聚合物纖維靜電紡絲的冰面收集方法所用的專用裝置，包括有紡絲坩堝、噴絲口針
頭、纖維、聚合物噴絲液、電腦微量注射泵、高壓直流電源、冰面收集裝置；其特征在于 盛有聚合物噴絲液的紡絲坩堝位于冰面收集裝置的上方，在紡絲坩堝的底部設置有一金屬制 的噴絲口針頭；在紡絲坩堝的上部無口處設有一電腦微量注射泵，以注射聚合物噴絲液并對 其加壓；設在一側的直流高壓電源，其正極通過導體與金屬噴絲口針頭相連接；其負極通過 導線與下方的冰面收集裝置的外圍結構物冷卻裝置或保溫裝置的外殼體相連接；使噴絲口針 頭與冰平面間形成較高的電壓降，以到于收集纖維；冰平面上或有純平面、或有刻有紋理、 或為刻有圖案的冰面；以獲得不同圖形的纖維膜、或纖維氈、或無仿布纖維制品。
一種聚合物纖維靜電紡絲的冰面收集方法所用的專用裝置，包括有紡絲坩堝、噴絲口針 頭、纖維、聚合物噴絲液、電腦微量注射泵、高壓直流電源、支架、冰制模具和微型電動機； 其特征在于盛有聚合物噴絲液的紡絲坩堝位于冰制模具的上方，在紡絲坩堝的底部設置有 一金屬制的噴絲口針頭，在紡絲坩堝的上部開口處設有一電腦微量注射泵，以注射聚合物噴 絲液并對其加壓；設在一側的直流高壓電源，其正極通過導體與金屬噴絲口針頭相連接；其 負極通過導體與下方的冰制模具的外圍結構冷卻裝置或保^L裝置的外殼體相連接；使噴絲口 針頭與冰制模具的冰表面間形成較高的電壓降，以利于收集纖維；冰制模具的兩端設在2個 支架上，冰制模具的一端與微型電動機相連，以帶動冰制模具作旋轉動作，并獲得立體球狀 或管狀纖維制品或其他形狀空心立體纖維制品。
本發(fā)明的原理如下所述
聚合物溶液或熔體受到高壓靜電作用，與電極極性相同的離子，積聚在依靠表面張力固 著在噴絲管末端的紡絲液表面，電荷受到的電場力(或說是排戈力)與表面張力方向相反。 伴隨電場強度的提高，在噴絲口處的半球形液體拉伸形成Tayior錐形管，當場強度達到臨界 值時，電場力克服表面張力，在錐形管頂端，形成一股帶電的噴射流。之后，溶劑揮發(fā)，纖 維固化，并以序狀排列于收集裝置上，形成類似非織造布的纖維氈(網(wǎng)或者膜)。
本發(fā)明的優(yōu)點如下所述
本發(fā)明由于采用冰面收集纖維的方法，有利于實現(xiàn)各種形狀纖維制品的制備；在工藝過
5程中沒有任何外加的污染，可以獲得聚合物紡絲的精確制品，包括平面、立體等各種形狀的
制品；另外本發(fā)明工藝簡單，操作方便，成本低廉。


圖1為本發(fā)明聚合物纖維靜電紡絲冰面平面收集的裝置結構示意圖。
圖2為本發(fā)明聚合物纖維靜電紡絲冰制模具立體收集的裝置結構示意圖。
圖3為本發(fā)明實施例1中冰面平面收集的刻有圖案冰塊的放大正視圖和俯視圖。
圖4為本發(fā)明實施例1所制得的無紡布實體樣品照片。
圖5為本發(fā)明實施例2中冰制模具的放大示意圖。
圖6為本發(fā)明實施例2所制得的立體纖維制品樣品照片。
具體實施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例敘述于后。 實施例1
A、 聚合物纖維靜電紡絲冰面平面收集裝置
參見圖l，該裝置包括有紡絲坩堝l、噴絲口針頭2、纖維3、聚合物噴絲液即左旋聚乳 酸溶膠4、電腦微量注射泵5、高壓直流電源6、冰面收集裝置7;盛有聚合物噴絲液4的紡 絲坩堝1位于冰面收集裝置7的上方，在紡絲坩堝1的底部設置有一金屬制的噴絲口針頭2; 在紡絲坩堝1的上部無口處設有一電腦微量注射泵5，以注射聚合物噴絲液并對其加壓；設
在一側的直流高壓電源6，其正極通過導體與金屬噴絲口針頭2相連接；其負極通過導線與 下方的冰面收集裝置7的外圍結構物冷卻裝置或保溫裝置的外殼體相連接；使噴絲口針頭2
與冰平面7a間形成較高的電壓降，以到于收集纖維3;冰平面7a上為刻有圖案的冰面；以獲 得有一定圖案的無仿布纖維制品。
B、 制備工藝
利用上述如圖l的裝置，將附圖3所示圖案形狀的冰塊置于噴絲口下方適當距離處，被 噴絲溶膠為左旋聚乳酸的二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺的混合溶膠。噴絲口和接收冰塊間加 5.6kV電壓，空間距離為7cm,溶膠以0.2mL/h的流量恒速均勻地推出。冰面在水平方向緩慢 移動以保證纖維絲在收集面的沉積均勻，每平方厘米在噴絲口正下方停留的時間約為15秒。 待整個冰面沉積完畢，即可取下具有冰塊柵格特點相應圖案的無紡布樣品，其干燥后得到的 放大照片如附圖4所示。 實施例2
A、聚合物纖維靜電紡絲冰刻模具立體收集裝置參見圖2，該裝置包括有紡絲坩堝l、噴絲口針頭2、纖維3、聚合物噴絲液4、電腦微 量注射泵5、高壓直流電源6、支架8、冰制模具9和微型電動機10;其特征在于盛有聚合 物噴絲液4的紡絲坩堝1位于冰制模具9的上方，在紡絲坩堝1的底部設置有一金屬制的噴 絲口針頭2，在紡絲柑堝1的上部開口處設有一電腦微量注射泵5，以注射聚合物噴絲液并對 其加壓；設在一側的直流高壓電源6，其正極通過導體與金屬噴絲n針頭2相連接；其負極 通過導體與下方的冰制模具9的外圍結構冷卻裝置或保溫裝置的外殼體相連接；使噴絲口針 頭2與冰制模具9的冰表面間形成較高的電壓降，以利于收集纖維3;冰制模具9的兩端設 在2個支架8上，冰制模具9的一端與微型電動機10相連，以帶動冰制模具9作旋轉動作， 并獲得立體球狀或管狀纖維制品或其他形狀空心立體纖維制品。
B、制備工藝
利用上述如圖1的裝置，將附圖5所示形狀的冰制模具置于噴絲口下方適當距離處，被 噴絲溶膠為左旋聚乳酸的二氯甲垸、N,N-二甲基甲酰胺的混合溶膠。噴絲口和接收冰塊間加 5.6kV電壓，空間距離為7cm，溶膠以0.2mL/h的流量恒速均勻地推出。通過冰制模具在法向 的轉動和軸向移動的同時進行，保證纖維絲在收集面的沉積均勻，每平方厘米在噴絲口正下 方停留的時間約為15秒。待整個冰制模具表面沉積完畢，在室溫下靜置約IO分鐘后，冰制 模具溶化為液態(tài)水流出，即可獲得冰制模具形狀相應的無紡立體樣品，其干燥后得到的放大 照片如附圖6所示。
權利要求
1. 一種聚合物纖維靜電紡絲的冰面收集方法，其特征在于具有以下的過程和步驟a. 首先制作收集纖維絲的冰制模具，所述冰制模具為平面冰塊、或刻有紋理圖案的平面冰塊、或特殊立體形狀的冰制模具；待用；b. 將所述的冰制模具放置于紡絲坩堝底噴絲口下適當位置，進行纖維絲的平移或旋轉收集，待冰制模具溶化為水流出并干燥后，得到所需形狀的纖維制品；包括纖維無紡布、纖維氈、纖維網(wǎng)、纖維膜、球形立體纖維制品、或管狀立體纖維制品中的任一種；c. 上述工藝過程中，所用的聚合物纖維的原料為左旋聚乳酸的二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺的混合溶膠；溶劑二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺的配比，其重量百分比為6535；左旋聚乳酸的重量百分比濃度為8％；工藝過程中采用的直流電壓為5.6kV；噴絲孔至收集冰面面的距離為7cm；注射泵泵送流量為0.2ml/h；噴絲孔孔經(jīng)為0.5mm。
2. 如權利要求1所述的一種聚合物纖維靜電紡絲的冰面收集方法所用的專用裝置，包括有紡 絲坩堝(1)、噴絲口針頭(2)、纖維(3)、聚合物噴絲液(4)、電腦微量注射泵(5)、高 壓直流電源(6)、冰面收集裝置(7);其特征在于盛有聚合物噴絲液(4)的紡絲坩堝(1)位于冰面收集裝置(7)的上方，在紡絲坩堝(1)的底部設置有一金屬制的噴絲口 針頭(2);在紡絲坩堝(1)的上部無口處設有一電腦微量注射泵(5)，以注射聚合物噴 絲液并對其加壓；設在一側的直流高壓電源(6),其正極通過導體與金屬噴絲口針頭(2) 相連接；其負極通過導線與下方的冰面收集裝置(7)的外圍結構物冷卻裝置或保溫裝置 的外殼體相連接；使噴絲口針頭(2)與冰平面(7a)間形成較高的電壓降，以到于收集 纖維(3);冰平面(7a)上或有純平面、或有刻有紋理、或為刻有圖案的冰面；以獲得不 同圖形的纖維膜、或纖維氈、或無仿布纖維制品。
3. 如權利要求1所述的一種聚合物纖維靜電紡絲的冰面收集方法所用的專用裝置，包括有紡 絲坩堝(1)、噴絲口針頭(2)、纖維(3)、聚合物噴絲液(4)、電腦微量注射泵(5)、高 壓直流電源(6)、支架(8)、冰制模具(9)和微型電動機(10);其特征在于盛有聚合 物噴絲液(4)的紡絲坩堝(1)位于冰制模具(9)的上方，在紡絲坩堝(1)的底部設置 有一金屬制的噴絲口針頭(2)，在紡絲坩堝(1)的上部開口處設有一電腦微量注射泵(5)， 以注射聚合物噴絲液并對其加壓；設在一側的直流高壓電源(6)，其正極通過導體與金屬 噴絲口針頭(2)相連接；其負極通過導體與下方的冰制模具(9)的外圍結構冷卻裝置或 保溫裝置的外殼體相連接；使噴絲口針頭(2)與冰制模具(9)的冰表面間形成較高的電 壓降，以利于收集纖維(3);冰制模具(9)的兩端設在2個支架(8)上，冰制模具(9) 的一端與微型電動機(10)相連，以帶動冰制模具(9)作旋轉動作，并獲得立體球狀或管狀纖維制品或其他形狀空心立體纖維制品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚合物纖維靜電紡絲的冰面收集方法及其裝置，屬聚合物制造工藝技術領域。本發(fā)明的特點是在一個靜電紡絲裝置中，放置冰制模具在噴絲口下方適當位置，并以平移或旋轉動作方式來收集噴出的纖維絲，待冰制模具溶化為水流出并干燥后，獲得立體結構的無紡制品。本發(fā)明的工藝過程中，所用的聚合物纖維的復料為左旋聚乳酸的二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺的混合溶膠；左旋聚乳酸的重量百分比濃度為8％；工藝過程中采用的直流電壓為5.6kV；噴絲孔至收集水面間的距離為7cm；注射泵泵送流量為0.2ml/h；噴絲孔孔徑為0.5mm。本發(fā)明方法可制備包括平面、立體等各種形狀的纖維制品，過程安全無污染，產(chǎn)品尺寸控制精確，且工藝簡單，成本低廉。
文檔編號D01D11/00GK101423984SQ200810203989
公開日2009年5月6日 申請日期2008年12月4日 優(yōu)先權日2008年12月4日
發(fā)明者攀 張, 熙 易, 李建林 申請人:上海大學