一种制备皮芯单纤维的静电纺装置和方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种制备皮芯单纤维的静电纺装置。
【背景技术】
[0002]静电纺丝法是制备聚合物纳米纤维的常见方法，有设备简单，易于操作且所得纤维稳定等优点，一般的静电纺装置是将聚合物溶液或熔体以一定的速度从较细的针管中挤出，静电力使纺丝液形成泰勒锥，纤维从泰勒锥顶端射出，射流中溶剂在飞行过程中挥发，从而在负极接受极板上收集到纳米纤维。
[0003]—般情况下，负极的接受极板为垂直于射流的金属板，具有一定转速的辊筒，或是液体接收极，同时传统的静电纺一般设定接收距离较长，以使得纺丝液有足够的时间凝固，这样由于静电纺射流存在不稳定扰动，使得最终所得的纳米纤维以无序或具有一定取向的无纺布毡形式存在，大大限制了纳米纤维的应用领域。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种制备皮芯单纤维的静电纺装置。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供了一种制备皮芯单纤维的静电纺装置，其特征在于，包括推进装置、高压发生器和接收装置，所述的接收装置包括金属丝和能够以金属丝为轴心旋转的漏斗，所述的推进装置包括针头，所述的高压发生器的正负极分别与所述的针头和金属丝连接。
[0006]优选地，所述的推进装置还包括聚四氟乙烯导管和推进栗，所述的聚四氟乙烯导管和针头构成注射器，所述的注射器中设有纺丝液，所述的推进栗用于控制所述的注射器中纺丝液的挤出速度;所述的接收装置还包括退绕辊、电机、皮带和卷绕辊，金属丝的一端固定于退绕辊上，另一端固定在卷绕辊上，金属丝穿过所述的漏斗，电机可通过皮带带动所述的漏斗以金属丝为轴心旋转。
[0007]更优选地，所述的接收装置还包括用于保证纤维在卷绕辊中排列均匀，避免相互缠绕的横动装置。
[0008]优选地，所述的电压发生器能产生O?50kV的电压。
[0009 ]优选地，所述的针头被固定在一个上下左右可调节的电极架上。
[0010]优选地，所述的针头末端与金属丝之间的距离为5?300mm之间。
[0011]优选地，所述的针头与金属丝垂直设置。
[0012]优选地，所述的注射器的规格为5?20ml。
[0013]优选地，所述的金属丝的直径为0.05?1mm。
[OOM]优选地，所述的漏斗的最大直径为5?30cm。
[0015]本发明还提供了一种制备皮芯单纤维的静电纺方法，采用上述的制备皮芯单纤维的静电纺装置，其特征在于，包括:用注射器抽取纺丝液，由推进栗以一定的挤出速度将溶液挤出注射器，被挤出的纺丝液受高压发生器产生的静电力作用形成射流，射向接收装置中的金属丝和以金属丝为轴心旋转的漏斗的边缘处，通过卷绕辊和退绕辊的转动，连续生产皮芯单纤维。
[0016]优选地，所述的挤出速度为0.01?5ml/h。
[0017]优选地，所述的纺丝液的质量分数为6?20%。
[0018]优选地，所述的漏斗的转速为I?2000rpm。
[0019]优选地，所述的卷绕棍的卷绕速度为I?1000mm/min。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0021]本发明主要通过改变负极接收端的接收装置，将接受装置改变为一根与负极相连的金属丝，同时在其外延架设了一个同轴的一定规格的漏斗型辅助接受装置，再通过调整静电纺过程中的其他参数，制备出了一种以金属丝为芯层，以聚合物纳米纤维为皮层的皮芯单纤维，在过滤、催化、能量转换、药物负载等方面有很好的应用前景。
【附图说明】
[0022]图1为制备皮芯单纤维的静电纺装置示意图，包括正视图(图1a)和俯视图(图lb)。
[0023]图2为实施例1中所得的单纤维的电子显微镜照片。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0025]实施例1
[0026]如图1所示，一种制备皮芯单纤维的静电纺装置，包括推进装置、高压发生器和接收装置，所述的推进装置主要负责将聚合物纺丝液定速推送，所述的推进装置包括针头6，所述的推进装置还包括聚四氟乙烯导管和推进栗，所述的聚四氟乙烯导管和针头6构成注射器，所述的注射器中设有聚合物纺丝液，所述的推进栗用于控制所述的注射器中纺丝液的挤出速度。所述的接收装置主要负责对聚合物纳米纤维的接收和皮芯结构的形成组装工作，其包括金属丝2和能够以金属丝2为轴心旋转的漏斗5，所述的接收装置还包括退绕辊1、电机4、皮带3和卷绕棍7，金属丝2的一端固定于退绕棍I上，另一端固定在卷绕棍7上，金属丝2穿过所述的漏斗5，电机4可通过皮带3带动所述的漏斗5以金属丝2为轴心旋转。所述的接收装置还包括用于保证纤维在卷绕辊中排列均匀，避免相互缠绕的横动装置。漏斗5由电机4控制其转速，不同规格的漏斗5可进行拆换以保证漏斗5的转速和溶液能很好的协调，卷绕辊7和退绕辊I可以保证复合单纤维的连续生产。所述的高压发生器的正负极分别与所述的针头6和金属丝2连接。所述的针头6与金属丝2垂直设置。
[0027]所述的电压发生器能产生O?50kV的电压。所述的针头6被固定在一个上下左右可调节的电极架上。所述的针头6末端与金属丝2之间的距离为1cm之间。所述的针头6末端与漏斗5的水平距离设定为6cm，所述的注射器的规格为5ml。所述的金属丝2的直径为0.4mm。所述的漏斗5的最大直径为9cm。
[0028]采用上述的制备皮芯单纤维的静电纺装置制备皮芯单纤维的静电纺方法，具体步骤为:纺丝液为1 %的聚偏氟乙烯/DMF溶液，用注射器抽取5ml纺丝液，由推进栗以lml/h的挤出速度将溶液挤出注射器，被挤出的纺丝液受高压发生器产生的静电力作用形成射流，射向接收装置中的金属丝2和以金属丝2为轴心旋转的漏斗5的边缘处，电压发生器输出电压设为15kV，漏斗5的转速为10rpm，卷绕棍的卷绕速度为6m/min，通过卷绕棍和退绕棍的转动，连续生产皮芯单纤维。
[0029]得到均匀的皮芯结构复合单纤维，纤维皮层厚度为0.1mm左右，纳米纤维之间贴合较紧密，从电子显微镜照片(图2)中可知，聚合物纳米纤维包裹紧致密实，聚合物纳米纤维粗细较均匀，沿金属丝轴向排列取向度高，且基本无捻度。
[0030]实施例2
[0031]如图1所示，一种制备皮芯单纤维的静电纺装置，包括推进装置、高压发生器和接收装置，所述的推进装置主要负责将聚合物纺丝液定速推送，所述的推进装置包括针头6，所述的推进装置还包括聚四氟乙烯导管和推进栗，所述的聚四氟乙烯导管和针头6构成注射器，所述的注射器中设有聚合物纺丝液，所述的推进栗用于控制所述的注射器中纺丝液的挤出速度。所述的接收装置主要负责对聚合物纳米纤维的接收和皮芯结构的形成组装工作，其包括金属丝2和能够以金属丝2为轴心旋转的漏斗5，所述的接收装置还包括退绕辊1、电机4