專利名稱：一種中空?qǐng)A環(huán)管道多噴頭和球面成膜的靜電紡絲制膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種靜電紡絲裝置，具體涉及一種中空?qǐng)A環(huán)管道多噴頭和 球面成膜的靜電紡絲制膜裝置。
背景技術(shù)：
高壓靜電紡絲是利用非牛頓流體在高壓電場(chǎng)下產(chǎn)生射流形成微納米連續(xù)纖 維的一種新型技術(shù)。電紡絲技術(shù)與傳統(tǒng)紡絲工藝存在顯著差異，并逐漸成為全 球范圍內(nèi)倍受重視的纖維、薄膜乃至三維管狀、泡沫型材料制備加工的新技術(shù)。
由于電紡絲技術(shù)可以將大量治療型藥物、抑菌物質(zhì)、功能基團(tuán)甚至活細(xì)胞等復(fù) 合到纖維材料中，因此在生物醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)、稀貴物質(zhì)富集回收、空氣清潔 過濾以及軍事等諸多領(lǐng)域都顯示出優(yōu)越的應(yīng)用價(jià)值，并成為各國學(xué)者研究的熱占。
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常規(guī)電紡絲裝置是將非牛頓流體推送到帶高壓電的單噴管噴口，由高壓電 場(chǎng)力作用形成微納米纖維，并在接地的導(dǎo)電性載體富集接收，連續(xù)纖維隨機(jī)疊
加形成薄膜材料(US patent 1975504)。這種裝置產(chǎn)生的薄膜材料纖維無序、各區(qū) 域膜厚度不可控，薄膜孔道尺度和分布不可控，而且生產(chǎn)效率極低。其次，平 板或網(wǎng)格式接收器收集的薄膜為平面薄膜，二次加工成型性差，不適宜于需要 孔道尺度和分布可控、局部形態(tài)非平整的應(yīng)用。近年來不少學(xué)者對(duì)電紡絲裝置 各個(gè)組件進(jìn)行了大量革新研究，譬如將單噴頭改造為同心噴頭(中國專利 CN2682089Y)、并列噴頭(中國專利CN101225554A)、多噴頭(世界專利 WO2006049664, WO2005099308;中國專利ZL200410025622.6， CN100455705C 等)，生產(chǎn)中空型、核-殼結(jié)構(gòu)型或者多孔道型纖維材料；將平面接收載體改造為 管狀接收器(中國專利CNM09S5371Y)、滾筒型接收載體(中國專利 CN101363137A)、可變直徑圓筒收集器(中國專利CN201053041Y)、可滑移和滾 動(dòng)圓筒收集器(中國專利CN2915892Y)和溶液收集載體等。此外現(xiàn)有技術(shù)還有氣 氛可控(中國專利CN1876902A)、外加磁場(chǎng)(中國專利CN101089254A)、外加振 動(dòng)(中國專利CN1986913A)等輔助設(shè)施，這些現(xiàn)有技術(shù)解決了高效率、有序化或 者規(guī)?；a(chǎn)的技術(shù)需求。
但是現(xiàn)有電紡絲裝置在以下方面的需求上存在嚴(yán)重問題第一，在多種材
3質(zhì)纖維復(fù)合膜材料制備方面，現(xiàn)有技術(shù)是將獨(dú)立制備的薄膜疊加復(fù)合制備成多 層膜，或者獨(dú)立各材質(zhì)物質(zhì)混合溶解到相同流體介質(zhì)中制備復(fù)合材料，無法實(shí) 現(xiàn)不同材質(zhì)形成獨(dú)立纖維并相互交叉均勻重疊復(fù)合，達(dá)不到不同荷電性質(zhì)材質(zhì)
的功能基團(tuán)發(fā)揮獨(dú)立功能的目的；第二，現(xiàn)有的纖維接收器不能制備局部凹陷 (或隆起)并且薄膜厚度均勻、薄膜內(nèi)通孔尺度和分布均勻等需求。第三，不 同活性物質(zhì)經(jīng)不同材質(zhì)纖維復(fù)合并獨(dú)立發(fā)揮其功效的電紡絲膜材料也是目前紡 絲技術(shù)的挑戰(zhàn)。 發(fā)明內(nèi)容
為了克服背景技術(shù)中存在的問題，在保證高效率和規(guī)?；B續(xù)生產(chǎn)電紡絲 薄膜材料的情況下，本實(shí)用新型的目的在于提供一種多噴頭和球面成膜接收器 靜電紡絲制膜裝置，解決不同材質(zhì)電紡絲協(xié)同共紡并且一步制備多孔性薄膜材 料，以便在短時(shí)間內(nèi)獲得不需二次加工的多孔性薄膜材料制品。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
本實(shí)用新型包括電源、輸送線、N個(gè)裝有儲(chǔ)液的可調(diào)壓推進(jìn)器、與可調(diào)壓 推進(jìn)器相同個(gè)數(shù)的同心圓分布的中空?qǐng)A環(huán)管道、N-1個(gè)絕緣中空連接管、N-l 個(gè)開關(guān)閥、管道連接件、噴頭、多孔性球面成膜接收器和接地線；N個(gè)裝有儲(chǔ) 液的可調(diào)壓推進(jìn)器分別與各自的中空?qǐng)A環(huán)管道連通，相鄰中空?qǐng)A環(huán)管道均由管 道連接件連接，相鄰中空?qǐng)A環(huán)管道間由裝有開關(guān)閥的絕緣中空連接管連通，每 一個(gè)中空?qǐng)A環(huán)管道下方等間距布置噴頭，電源經(jīng)輸送線與每一個(gè)中空?qǐng)A環(huán)管道 連接，中空?qǐng)A環(huán)管道下方設(shè)置一個(gè)多孔性球面成膜接收器及其接地線。
本實(shí)用新型通過開啟或者閉合中空?qǐng)A環(huán)管道之間的開關(guān)閥既可以一次性快 速制備不同材質(zhì)纖維相互交疊形成的多孔性纖維薄膜，又可以根據(jù)應(yīng)用的需要， 不同材質(zhì)纖維的表面功能基團(tuán)、不同材質(zhì)纖維內(nèi)復(fù)合物質(zhì)種類、不同材質(zhì)纖維 的直徑、不同纖維的復(fù)合比例、不同材質(zhì)纖維分布范圍等都可以方便調(diào)節(jié)；還 可以通過改變球面接收器上的孔密度、孔尺寸、孔形態(tài)達(dá)到薄膜材料制品孔道 調(diào)控的目的。
本實(shí)用新型具有的有益效果是
1) 快速生產(chǎn)不同材質(zhì)纖維復(fù)合比例、分布范圍、纖維直徑、負(fù)載物質(zhì)方便 調(diào)節(jié)的多孔薄膜材料；
2) 生產(chǎn)的薄膜材料不需繁雜二次加工，適用于大量需要非完全平面型薄膜 材料領(lǐng)域的應(yīng)用。
該裝置具有設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉和復(fù)合薄膜材料制品生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2是中空雙圓環(huán)管道、噴頭、連接管、連接件組件的結(jié)構(gòu)俯視示意圖。 圖3是中空三圓環(huán)管道、噴頭、連接管、連接件組件的結(jié)構(gòu)俯視示意圖。 圖4是多孔性球面成膜接收器的結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
圖中1、電源，2、輸送線，3、可調(diào)壓推進(jìn)器，4、中空?qǐng)A環(huán)管道，5、絕 緣中空連接管，6、開關(guān)閥，7、管道連接件，8、噴頭，9、多孔性球面成膜接 收器，10、接地線。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
如圖l、圖2所示，本實(shí)用新型包括電源l、輸送線2、 二個(gè)裝有儲(chǔ)液的可 調(diào)壓推進(jìn)器3、 二個(gè)同心圓分布的中空?qǐng)A環(huán)管道4、絕緣中空連接管5、開關(guān)閥 6、管道連接件7、噴頭8、多孔性球面成膜接收器9和接地線10; 二個(gè)裝有儲(chǔ) 液的可調(diào)壓推進(jìn)器3分別與各自的中空?qǐng)A環(huán)管道4連通，二個(gè)中空?qǐng)A環(huán)管道4 由管道連接件7連接，二個(gè)中空?qǐng)A環(huán)管道4間由裝有開關(guān)閥的絕緣中空連接管5 連通，二個(gè)中空?qǐng)A環(huán)管道4下方等間距布置噴頭8，電源1經(jīng)輸送線2與每一個(gè) 中空?qǐng)A環(huán)管道4連接，中空?qǐng)A環(huán)管道4下方設(shè)置一個(gè)多孔性球面成膜接收器9 及其接地線10。
如圖4所示，所述的多孔性球面成膜接收器9的通孔是三角形、四邊形、 多邊形、橢圓形、圓形、圓弧型或者兩者及以上之間的任意組合。 所述的多孔性球面成膜接收器9的通孔孔徑為50-2000 Mm。 所述的噴頭8內(nèi)徑為100-1000 pm。
所述的各噴頭8噴口端面與對(duì)應(yīng)的球面成膜接收器9表面等距離，距離均 為4隱40cm。
如圖3所示，為三個(gè)同心圓分布的中空?qǐng)A環(huán)管道4分別與三個(gè)裝有儲(chǔ)液的 可調(diào)壓推進(jìn)器3連接，A、 B和C為三種紡絲液。其他結(jié)構(gòu)與二個(gè)同心圓分布的 中空?qǐng)A環(huán)管道4的連接關(guān)系相同。
一種不同材質(zhì)電紡絲協(xié)同共紡并且一步制備生產(chǎn)多孔性球面薄膜材料的靜 電紡絲裝置，包括能產(chǎn)生1 60KV高壓直流電源與輸送線、儲(chǔ)液與可調(diào)壓推進(jìn) 器、中空?qǐng)A環(huán)管道、絕緣性中空管、開關(guān)閥、噴管、管道連接件、多孔性球面 成膜接收器和接地線；其中高壓電源接于各噴管上方圓環(huán)管道，為正極；接收器通過接地線接地，為負(fù)極；多孔性球面成膜接收器球面是導(dǎo)電性多孔材質(zhì)材 料。
以兩個(gè)儲(chǔ)液的可調(diào)壓推進(jìn)器為例將兩種紡絲液A和B分別加入儲(chǔ)液的可 調(diào)壓推進(jìn)器中，開啟可調(diào)壓推進(jìn)器，兩種紡絲液被分別推送到內(nèi)外兩個(gè)圓環(huán)管 道內(nèi)，紡絲液填充滿管道后再分別進(jìn)入管道下方各個(gè)噴頭，開啟高壓電源，高 壓直流電經(jīng)輸送線傳輸?shù)綀A環(huán)管道和噴頭，在噴頭與多孔性球面成膜接收器之 間形成高壓電場(chǎng)，噴頭口暴露的紡絲液液滴被電場(chǎng)力牽引形成納米纖維，在多 孔性球面成膜接收器上沉積和疊加，快速形成由兩種A和B不同材質(zhì)電紡絲交 疊的多孔性薄膜材料制品，該類多孔性薄膜材料制品的厚度可以通過推進(jìn)器壓 力和噴射時(shí)間控制，薄膜材料制品的孔密度、孔徑尺寸、孔形狀可以由多孔性 球面成膜接收器上的孔密度、孔尺寸和孔形狀控制。
權(quán)利要求1.一種中空?qǐng)A環(huán)管道多噴頭和球面成膜的靜電紡絲制膜裝置，其特征在于包括電源、輸送線、N個(gè)裝有儲(chǔ)液的可調(diào)壓推進(jìn)器、與可調(diào)壓推進(jìn)器相同個(gè)數(shù)的同心圓分布的中空?qǐng)A環(huán)管道、N-1個(gè)絕緣中空連接管、N-1個(gè)開關(guān)閥、管道連接件、噴頭、多孔性球面成膜接收器和接地線；N個(gè)裝有儲(chǔ)液的可調(diào)壓推進(jìn)器分別與各自的中空?qǐng)A環(huán)管道連通，相鄰中空?qǐng)A環(huán)管道均由管道連接件連接，相鄰中空?qǐng)A環(huán)管道間由裝有開關(guān)閥的絕緣中空連接管連通，每一個(gè)中空?qǐng)A環(huán)管道下方等間距布置噴頭，電源經(jīng)輸送線與每一個(gè)中空?qǐng)A環(huán)管道連接，中空?qǐng)A環(huán)管道下方設(shè)置一個(gè)多孔性球面成膜接收器及其接地線。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中空?qǐng)A環(huán)管道多噴頭和球面成膜的靜電紡絲 制膜裝置，其特征在于所述的多孔性球面成膜接收器的通孔是三角形、四邊 形、多邊形、橢圓形、圓形、圓弧型或者兩者及以上之間的任意組合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種中空?qǐng)A環(huán)管道多噴頭和球面成膜的靜電紡絲 制膜裝置，其特征在于所述的多孔性球面成膜接收器的通孔孔徑為50-2000 (im。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中空?qǐng)A環(huán)管道多噴頭和球面成膜的靜電紡絲 制膜裝置，其特征在于所述的噴頭內(nèi)徑為100-1000 pm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中空?qǐng)A環(huán)管道多噴頭和球面成膜的靜電紡絲 制膜裝置，其特征在于所述的各噴頭噴口端面與對(duì)應(yīng)的球面成膜接收器表面 等距離，距離均為4-40cm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種中空?qǐng)A環(huán)管道多噴頭和球面成膜的靜電紡絲制膜裝置。N個(gè)裝有儲(chǔ)液的可調(diào)壓推進(jìn)器分別與各自的中空?qǐng)A環(huán)管道連通，相鄰中空?qǐng)A環(huán)管道均由管道連接件連接，相鄰中空?qǐng)A環(huán)管道間由裝有開關(guān)閥的絕緣中空連接管連通，每一個(gè)中空?qǐng)A環(huán)管道下方等間距布置噴頭，電源經(jīng)輸送線與每一個(gè)中空?qǐng)A環(huán)管道連接，中空?qǐng)A環(huán)管道下方設(shè)置一個(gè)多孔性球面成膜接收器及其接地線。多種紡絲液通過各圓環(huán)管道后，并從噴頭口噴射，連續(xù)納米纖維被多孔球面接收器接收，形成球面形高密度孔納米纖維薄膜。能生產(chǎn)不同材質(zhì)纖維復(fù)合比例、分布范圍、纖維直徑、負(fù)載物質(zhì)方便調(diào)節(jié)的多孔薄膜材料；該薄膜材料不需二次加工，可用于非完全平面型薄膜材料領(lǐng)域的應(yīng)用。
文檔編號(hào)D04H3/00GK201358360SQ20092011403
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者鵬 蘇, 茍中入 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)