专利名称：量产制备纳米纤维的方法
技术领域：
本发明公开了一种纳米纤维量产方法，该方法使用多个动态电极的装置，大幅提 高纳米纤维的产率，实现纳米纤维的量产化。
背景技术：
静电纺丝是一项借助高压电场作用，对聚合物溶液进行拉伸，制备比表面积大、孔 隙率高、长径比大、表面能高、活性高的纳米纤维的技术。相比于其它的纳米纤维的制备方 法，该方法具有更加方便、简单、灵活等优点，而且还可以将大量治疗型药物、抑菌物质、功 能基团甚至是活细胞等复合到纤维材料之中，因此在生物医药、生物传感、纳米电子、光电 子器件、催化等领域具有极高的应用价值，已成为纳米研究领域的热点之一。常规的静电纺丝装置是将非牛顿流体输送至高压电正极处的单喷头口，由高压电 场作用形成纳微米纤维，并在与高压电负极相连金属板上富集沉积，得到纤维薄膜材料。该 装置采用的是单一喷头，采用金属平板作为收集装置，因此生产得到的纤维材料是无序的， 纤维薄膜的厚度不一，且产率极低，从而限制了纳米纤维的大规模生产及应用。近年来， 随着静电纺丝研究的日益深入，人们对静电纺丝装置的革新及其改进也在紧锣密鼓地进行 着，如将单喷头改造成并列喷头、多喷头、同心喷头等；也有将平板接收器改造成直径可变 的筒式收集器、传动式带状收集器以及圆盘收集器。除了对喷头和收集装置做进行改善之 外，一些科学家通过其他一些拉伸作用力对纺丝溶液进行拉伸，制备得到了微纳米级纤维 材料，如气喷、磁场拉伸、机械甩动或振动等。这些技术的生产效率虽有了显著的提高，但仍 不能很好地实现纳米纤维的连续生产，亦不能实现量产，满足对纳米纤维大规模应用的需 求。
发明内容
技术问题为了克服技术背景中存在的问题，本发明提供了一种连续地量产制备 纳米纤维的的方法。该方法借助多个实心的动态电极，保障纳米纤维生产的连续性，大幅提 高纳米纤维的产率。技术方案本发明的量产制备纳米纤维的方法使用的装置包括储液槽、动态电极、 驱动装置、高压电源、收集板；在充满可电纺的聚合物溶液的储液槽内安置可上下往复运动 的多个动态电极，高压电源与动态电极电连接，驱动装置与动态电极机械连接，通过动态电 极的上下运动来使液面发生扰动，在外加静电场的作用下，这些扰动在动态电极的尖端形 成静电纺丝的基础——Taylor锥，当电场力克服液体表面张力的时候，聚合物溶液就形成 喷射细流，细流在喷射过程中溶剂蒸发，产品最终落在收集板上，形成纳米纤维。所述的动态电极呈针尖状，内部是实心的。所述的高压电源的工作电压为5kV至20kV。有益效果本发明动态电极法电纺制备纳米纤维具有的有益效果为1)采用的电极即是喷头，实心的喷头产生堵塞，有利于纺丝的连续性。
3)采用多个电极做喷头，用简单的驱动系统，使电极上下运动，就可以大量生产纳 米纤维。该方法具有设计合理、结构简单、操作简便、成本低廉、生产效率高等特点。
图1为本发明装置的整体结构示意图。
具体实施例方式实施例1 采用储液槽容量为1L，动态电极长度为1cm，工作电压缓慢调节至7kV， 通过电极上下运动，粘在电极表面的PAN液滴受电场力作用，呈现泰勒圆锥，并被拉伸成 丝，随着溶剂的快速挥发，并固化成丝，沉积在收集板上，即可得到PAN纳米纤维薄膜。实施例2 采用储液槽容量为2L，动态电极长度为1. 5cm，工作电压缓慢调节至 12kV，通过电极上下运动，粘在电极表面的PMMA液滴受电场力作用，呈现泰勒圆锥，并被拉 伸成丝，随着溶剂的快速挥发，并固化成丝，沉积在收集板上，即可得到PMMA纳米纤维薄 膜。
权利要求
一种量产制备纳米纤维的方法，其特征在于该方所用的装置包括储液槽(1)、动态电极(2)、驱动装置(3)、高压电源(4)、收集板(5)；在充满可电纺的聚合物溶液的储液槽(1)内安置可上下往复运动的多个动态电极(2)，高压电源(4)与动态电极(2)电连接，驱动装置(3)与动态电极(2)机械连接，通过动态电极(2)的上下运动来使液面发生扰动，在外加静电场的作用下，这些扰动在动态电极的尖端形成静电纺丝的基础——Taylor锥，当电场力克服液体表面张力的时候，聚合物溶液就形成喷射细流，细流在喷射过程中溶剂蒸发，产品最终落在收集板(5)上，形成纳米纤维。
2.根据权利要求1所述的量产制备纳米纤维的方法，其特征在于所述的动态电极(2) 呈针尖状，内部是实心的。
3.根据权利要求1所述的量产制备纳米纤维的方法，其特征在于所述的高压电源(4) 的工作电压为5kV至20kV。
全文摘要
量产制备纳米纤维的方法使用多个动态电极的装置，大幅提高纳米纤维的产率，该装置包括储液槽、动态电极、驱动系统、高压电源、收集装置。在充满可电纺的聚合物溶液的储液槽内安置可上下往复运动的多个动态电极，通过电极的上下运动来使液面发生扰动，在外加静电场的作用下，这些扰动在电极的尖端形成静电纺丝的基础——Taylor锥，当电场力克服液体表面张力的时候，聚合物物溶液就会形成喷射细流，细流在喷射过程中溶剂蒸发，产品最终落在接收装置上，形成纳米纤维。该装置借助多个动态电极，大幅提高纳米纤维的产率，实现纳米纤维的量产化。
文档编号D01F6/16GK101880916SQ201010191320
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者殷雪琰, 申艳艳, 许茜, 顾忠泽 申请人:殷雪琰