专利名称：阵列多喷头静电纺丝设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种静电纺丝设备，特别涉及一种阵列多喷头静电纺丝设备。
背景技术：
静电纺丝自1930年由Formhals发明以来已经逐渐成为制备纳/微米纤维的 一种简单而有效的技术。它能将大部分聚合物及其共聚物、嵌段共聚物、衍生 物等成功地制备成3纳米到5 ^t米范围内的电纺纤维。其原理为在高压静电 发生器的作用下，电纺液喷丝装置和电纺纤维接收装置之间形成高压静电场， 聚合物溶液在喷嘴处形成液滴并^f皮充电，带电液滴在电场力作用下在Taylor锥 顶被加速，当电场力足够大时，带电液滴克服表面张力形成带电射流，带电射 流在静电纺丝空间运行时，伴随着溶剂的挥发，弯曲和4立伸，最终被接收装置 收集，形成随机排列的电纺纤维材料。
由于电紡纤维材料具有高比表面积、高孔隙率、高通透性等特性，近年来 已经引起广泛关注，并在组织工程、给药系统、膜工程以及光学传感器等方面 显示出越来越广泛和重要的应用。但是，由于缺乏适合工业化生产的静电纺丝 设备，无法大批量地生产电纺纤维材料，致使目前几乎所有基于电纺纤维材料 的应用研究都局限于实验室阶段，因此，研制一种适合工业化生产的静电纺丝 设备成为电纺纤维材料推广应用的关键。
此外，最近研究表明，具有特定拓朴图案的电纺纤维材料和多种聚合物混 纺的电纺纤维材料在組织工程、生物医药、太阳帆、军工(防弹产品)等领域
有着极其重要的应用价值。但现有文献报道的工业化静电纺丝设备只能一次性 生产单一聚合物电纺纤维材料，而无法一次性生产多种聚合物混纺的电纺纤维材料。
发明内容
有鉴于此，为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可以大 规模生产电纺纤维膜材的阵列多喷头静电纺丝设备，不仅可以生产单一聚合物 电纺纤维膜材，而且可以一次性生产多种聚合物混纺的层状电纺纤维膜材，并 能通过方便地更换电纺纤维接收材料获得具有特定拓朴图案的电纺纤维膜材， 从而满足电纺纤维材料的多方面应用需求。
本发明的阵列多喷头静电纺丝设备，包括电纺液供液装置、电纺液喷丝装 置、接收电极板、电纺纤维传送装置和高压静电发生器，所述电纺液喷丝装置 包括喷管和喷头，所述喷管与电纺液供液装置出口连通，所述喷头设置于喷管
上并与喷管连通，喷头呈阵列排布；所述接收电极板设置于电纺液喷丝装置的 下方；所述电纺纤维传送装置包括进料滚筒装置和出料滚筒装置，所述进料滚 筒装置和出料滚筒装置分别设置于接收电极板的两端；所述电纺液喷丝装置和 接收电极板分别与高压静电发生器的两个静电发生电极相连接；电纺纤维接收 材料由进料滚筒装置送入电纺液喷丝装置和接收电极板之间的静电空间，接收 电纺纤维后由出料滚筒装置送出。
进一步，所述进料滚筒装置包括主动滚筒I和从动滚筒I ,主动滚筒I和 从动滚筒I的外圆表面互相接触并列设置；所述出料滚筒装置包括主动滚筒II
和从动滚筒n,主动滚筒n和从动滚筒n的外圓表面互相接触并列设置；所述 电纺纤维接收材料由主动滚筒i和从动滚筒i之间穿出，再穿入主动滚筒n和 从动滚筒n之间；
进一步，所述设备还包括电纺纤维后处理装置，所述电纺纤维后处理装置
对应设置于出料滚筒装置后；所述电纺纤维后处理装置为电纺纤维干燥或/和灭 菌装置；
进一步，所述电纺纤维传送装置还包括后处理出料滚筒，所述后处理出料 滚筒对应设置于电纺纤维后处理装置后；
进一步，所述电纺液喷丝装置至少为2个且沿电纺纤维传送方向并列设置，所述电纺液喷丝装置分别连接有独立的电纺液供液装置；
进一步，所述喷管沿电纺纤维传送方向并列设置；所述喷头沿喷管轴向并 列设置；
进一步，所述喷管间距为1 100厘米，同一喷管上喷头间距为1~50厘米； 进一步，所述喷管内径为2毫米 2厘米，喷头内径为0.1~2毫米，喷头长 度为1毫米 50厘米。
本发明的有益效果在于本发明的阵列多喷头静电纺丝设备，电纺液喷丝 装置采用阵列多喷头装置，电纺纤维接收材料采用滚筒传送装置，可以实现电 纺纤维膜材的大批量生产；电纺液喷丝装置可以方便地拆卸和更换，可以根据 电纺纤维膜材的不同要求，通过改变阵列管和喷头的数量、间距、内径、长度 等设计多种电纺液喷丝装置，再按照实际情况灵活选用，以获得高品质的电纺 纤维膜材；进料滚筒装置和出料滚筒装置可以方便地拆卸和安装，根据电纺纤 维膜材的不同要求，可以方便地更换相应的电纺纤维接收材料(如基布、纤维 收集帘或具有拓朴图案的金属筛网等)，以获得具有特定拓朴图案的电纺纤维膜 材；电纺液喷丝装置至少为2个沿电纺纤维传送方向并列设置，且电纺液喷丝 装置分别连接有独立的电纺液供液装置，不仅可以生产单一聚合物电纺纤维膜 材，而且可以一次性生产多种聚合物混纺的层状电纺纤维膜材；在设备中加入 电纺纤维后处理装置，还可以方便地对电纺纤维膜材进行相关的后处理，如烘 干、灭菌等，从而更利于电纺纤维膜材的工业化流水线生产。本发明设备可以 满足电纺纤维材料的多方面应用需求，具有良好的应用前景。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发 明作进一步的详细描述，其中
图1为本发明阵列多喷头静电纺丝设备的结构示意图； 图2为喷管和喷头的连接结构示意图；图3为电纺液喷丝装置的横向底面示意图4为采用本发明阵列多喷头静电纺丝设备制得的PCL (聚己内酯)电纺 纤维膜；其中A为PCL电纺纤维膜的照片，B为PCL电纺纤维膜在光学显微镜 下的结构图(放大20倍)；
图5为釆用本发明阵列多喷头静电纺丝设备制得的PCL/CA (醋酸纤维素) 混纺电纺纤维膜的扫描电镜图。
具体实施例方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
图1为本发明阵列多喷头静电纺丝设备的结构示意图；图2为喷管和喷头
的连接结构示意图；图3为电纺液喷丝装置的横向底面示意图；如图1 3所示 本实施例的阵列多喷头静电纺丝设备，包括电纺液供液装置、电纺液喷丝
装置、接收电极板l、高压静电发生器2、电纺纤维传送装置和电纺纤维后处理
装置14;
所述电纺液供液装置包括l&液器3和输液泵4;
所述电纺液喷丝装置包括喷管5和喷头6，所述喷管5与输液泵4出口通过 供液管7连通，所述喷头6通过喷头固定器8固定于喷管5上并与喷管5连通； 喷管5沿电纺纤维传送方向并列设置，喷头6沿喷管5轴向并列设置，喷头6 呈阵列排布；所述电纺液喷丝装置为2个且沿电纺纤维传送方向并列设置，并 分别连接有独立的电纺液供液装置；在本实施例中，所述喷管间距a为15厘米， 同一喷管上喷头间距b为IO厘米，喷管内径为12.5毫米，喷头内径为1.5毫米， 喷头长度c为5厘米；当然，喷管间距为1 100厘米，同一喷管上喷头间距为 1 100厘米，喷管内径为2毫米 2厘米，喷头内径为0.1 2毫米，喷头长度为1 毫米 50厘米，都可以实现本发明目的。
所述接收电极板1设置于电纺液喷丝装置的下方；
所述电纺液喷丝装置与高压静电发生器2的正极相连接，所述接收电极板1与高压静电发生器2的负极相连接并接地；
所述电纺纤维传送装置包括进料滚筒装置和出料滚筒装置，所述进料滚筒 装置和出料滚筒装置分别设置于接收电极板1的两端；在本实施例中，所述进 料滚筒装置包括主动滚筒I IO和从动滚筒I 11,主动滚筒I IO和从动滚筒I 11 的外圓表面互相接触并列设置；所述出料滚筒装置包括主动滚筒I112和从动滚 筒Iln，主动滚筒II12和从动滚筒I113的外圆表面互相接触并列设置；电纺纤
维接收材料9由主动滚筒i和从动滚筒i之间穿出，再穿入主动滚筒n和从动
滚筒II之间；在静电纺丝时，电纺纤维接收材料9由主动滚筒I和从动滚筒I 送入电纺液喷丝装置和接收电极板之间的静电空间(主动滚筒I和从动滚筒I
的转动方向如箭头所示)，接收电纺纤维后由主动滚筒n和从动滚筒n送出(主
动滚筒II和从动滚筒II的转动方向如箭头所示)；
所述电纺纤维后处理装置14为电纺纤维干燥或/和灭菌装置，所述电纺纤维 后处理装置14对应设置于出料滚筒装置后；所述电纺纤维传送装置还包括后处 理出料滚筒15,所述后处理出料滚筒15对应设置于电纺纤维后处理装置14后。
采用本实施例的阵列多喷头静电纺丝设备生产电纺纤维膜材时，其工艺流 程为将电纺纤维接收材料如图1所示安装入电纺纤维传送装置中，将聚合物 溶液装入贮液器中，开启总电源一一开启高压静电发生器，预热一一开启贮液 器的阀门一一开启输液泵一一开启高压静电发生器高压开关，调节电压一一开 始纺丝一一开启电纺纤维传送装置，调节电纺纤维接收材料的平动速率一一开 启电纺纤维后处理装置一一纺丝完毕一一关闭贮液器阀门一一关闭输液泵一一 关闭高压静电发生器高压开关一一关闭电纺纤维传送装置一一关闭电纺纤维后 处理装置 一 一 关闭总电源一 一取下所得电纺纤维膜材。
采用本实施例的阵列多喷头静电纺丝设备，电纺纤维接收材料采用不锈钢 金属编制网(金属丝直径为0.254mm、网孔径为0.381mm)，将PCL溶液装入 其中1个!^液器中，按照上述工艺流程，可以获得具有特定拓朴图案的PCL电
8纺纤维膜，如图4所示，其中，A为PCL电纺纤维膜的照片，B为PCL电纺纤 维膜在光学显微镜下的结构图(放大20倍)。
采用本实施例的阵列多喷头静电纺丝设备，电纺纤维接收材料采用基布， 将PCL溶液和CA溶液分别装入2个贮液器中，按照上述工艺流程，可以获得 PCL/CA混纺的层状电纺纤維膜，其扫描电镜图如图5所示，可见两种聚合物电 纺纤维的直径在300 500nm之间且分布均匀。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的^t术方案而非限制，尽管 通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术 人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所 附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1、阵列多喷头静电纺丝设备，其特征在于包括电纺液供液装置、电纺液喷丝装置、接收电极板、电纺纤维传送装置和高压静电发生器，所述电纺液喷丝装置包括喷管和喷头，所述喷管与电纺液供液装置出口连通，所述喷头设置于喷管上并与喷管连通，喷头呈阵列排布；所述接收电极板设置于电纺液喷丝装置的下方；所述电纺纤维传送装置包括进料滚筒装置和出料滚筒装置，所述进料滚筒装置和出料滚筒装置分别设置于接收电极板的两端；所述电纺液喷丝装置和接收电极板分别与高压静电发生器的两个静电发生电极相连接；电纺纤维接收材料由进料滚筒装置送入电纺液喷丝装置和接收电极板之间的静电空间，接收电纺纤维后由出料滚筒装置送出。
2、 根据权利要求1所述的阵列多喷头静电纺丝设备，其特征在于所述进 料滚筒装置包括主动滚筒I和从动滚筒I ,主动滚筒I和从动滚筒I的外圓表面互相接触并列设置；所述出料滚筒装置包括主动滚筒n和从动滚筒n,主动滚筒n和从动滚筒n的外圓表面互相接触并列设置；所述电纺纤维接收材料由 主动滚筒I和从动滚筒I之间穿出，再穿入主动滚筒II和从动滚筒II之间。
3、 根据权利要求2所述的阵列多喷头静电纺丝设备，其特征在于所述设 备还包括电纺纤维后处理装置，所述电纺纤维后处理装置对应设置于出料滚筒 装置后；所述电纺纤维后处理装置为电纺纤维干燥或/和灭菌装置。
4、 根据权利要求3所述的阵列多喷头静电纺丝设备，其特征在于所述电 纺纤維传送装置还包括后处理出料滚筒，所述后处理出料滚筒对应设置于电纺 纤维后处理装置后。
5、 根据权利要求4所述的阵列多喷头静电纺丝设备，其特征在于所述电 纺液喷丝装置至少为2个且沿电纺纤维传送方向并列设置，所述电纺液喷丝装 置分别连接有独立的电纺液供液装置。
6、 根据权利要求5所述的阵列多喷头静电纺丝设备，其特征在于所述喷管沿电纺纤维传送方向并列设置；所述喷头沿喷管轴向并列设置。
7、 根据权利要求6所述的阵列多喷头静电纺丝设备，其特征在于所述喷 管间距为1 100厘米，同一喷管上喷头间距为1~50厘米。
8、 根据权利要求7所述的阵列多喷头静电纺丝设备，其特征在于所述喷 管内径为2毫米 2厘米，喷头内径为0.1~2毫米，喷头长度为1毫米 50厘米。
全文摘要
本发明公开了一种阵列多喷头静电纺丝设备，包括电纺液供液装置、电纺液喷丝装置、接收电极板、电纺纤维传送装置和高压静电发生器，电纺液喷丝装置包括喷管和喷头，喷头呈阵列排布；电纺纤维传送装置包括进料滚筒装置和出料滚筒装置，进料滚筒装置和出料滚筒装置分别设置于接收电极板的两端；电纺纤维接收材料由进料滚筒装置送入电纺液喷丝装置和接收电极板之间的静电空间，接收电纺纤维后由出料滚筒装置送出；本发明设备可以大规模生产电纺纤维膜材，且既能生产单一聚合物电纺纤维膜材，又能一次性生产多种聚合物混纺的层状电纺纤维膜材，并能通过方便地更换电纺纤维接收材料获得具有特定拓扑图案的电纺纤维膜材，可以满足电纺纤维材料的多方面应用需求。
文档编号D01D5/00GK101586288SQ200910031948
公开日2009年11月25日 申请日期2009年7月6日 优先权日2009年7月6日
发明者王亚洲, 王伯初 申请人:江苏泰灵生物科技有限公司