專利名稱：一種簡易高效制備定向納米纖維的靜電紡絲裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種簡易高效制備定向納米纖維的靜電紡絲裝置，所屬技術領域為靜電紡絲。
背景技術：
靜電紡絲技術是當前高分子材料和納米技術研究領域的一個新熱點。其中，定向排列的納米纖維靜電紡絲技術在組織工程、藥物緩釋、仿生材料、傳感器和微電子器件等各個領域都有著廣泛的應用(龍云澤等，青島大學學報(自然科學版)，2008;21 (2):92 一 99)。特別是在組織工程的研究中，定向排列納米纖維在神經、肌腱等組織的修復中有著重要的應用。Yang等將神經元細胞種植在聚乳酸定向納米纖維上，定向納米纖維能引導神經元細胞沿纖維長度方向生長(Yang等,Biomaterials, 2005; 26:2603-2610)。Zakhem等采用定向的殼聚糖/膠原管狀物修復大腸平滑肌，取得了良好的效果(Zakhem等，Biomaterials,2012; 33: 4810-4817)。目前，制備定向靜電紡絲纖維的方法有很多種。典型的方法主要包括:轉軸法、平行電極法、轉盤法、滾筒法、導電模板法等(仰大勇等，合成纖維，2008;6:1-5)，應用于不同聚合物的定向纖維紡絲，通過調節設備參數、聚合物溶液的濃度等條件可制得有序性良好的定向紡絲纖維。CN102181948A公開了一種帶有兩個上下平行放置的鑲有金屬外圈絕緣圓盤的一維有序結構的納米纖維靜電紡絲裝置，CN101363137A公開了開放滾筒式的定向排列納米纖維靜電紡絲裝置，都能取得有序定向排列的纖維。但目前的定向納米纖維紡絲裝置多采用旋轉式的收集器，結構復雜，效率較低，收集得到的納米纖維易粘結，而且無法同時得到多個結構相似的樣品，對于其應用研究有很大的困難。

發明內容
本發明的目的是提供一種簡單高效的定向納米纖維靜電紡絲裝置，用于各種生物友好聚合物溶液的紡絲，能一次性收集多個樣品，制備的定向紡絲纖維膜可廣泛用于組織工程的研究和應用。如說明書附圖1所示，實現本發明的技術方案如下:裝置主要包括一個能產生
0-30kV直流高壓的靜電發生器(I);一個帶有金屬針頭的注射針管(3)，針管的容量約為
1-10ml，可根據聚合物溶液量調節；一個底部聯通的平行格柵收集器(2)，半徑在15-35 cm之間，高度約在2-5 cm之間，格柵的寬度約在1-3 cm之間，此收集器可一次性收集數十到數百個定向納米纖維的試樣。裝置中，針管與收集器分別采用絕緣體(4)、(5)固定在同一水平面上，針管以一定轉速(30-120轉/分)作水平旋轉，其速度由直流調速器(8)和直流驅動電機(9)控制，采用直流電機可避免產生電場分布，提高纖維的定向排列度。高壓靜電發生器的正極通過針管固定盤下的銅片(6)、電刷(7)與針管的針頭連接，負極與收集器連接。高壓靜電發生器產生的高壓靜電驅動聚合物紡絲液形成納米纖維，以及針管圓周運動產生的離心力，驅使納米纖維貼附在接地的平行格柵收集器上，從而得到定向排列的納米纖維膜。除高壓靜電發生器和直流調速器外，其它設備均放置在絕緣隔斷(10)中，避免外界電場和空氣流動等的干擾。本發明裝置的主要優點是結構簡單、靈活，利用平行格柵收集器可一次性收集多個樣品，通過調節格柵的尺寸、靜電電壓、針管轉速等參數，可適用于不同聚合物溶液的定向納米纖維紡絲，制得的定向納米纖維有序性好，并可通過調節紡絲時間得到不同厚度的定向納米纖維膜。


圖1:定向紡絲裝置示意圖。其中1.高壓靜電發生器2.收集器3.針管4.針管絕緣固定盤5.收集器絕緣支撐6.銅片7.電刷8.直流調速器9.驅動電機10.絕緣隔斷。圖2:本發明裝置得到的定向納米纖維膜掃描電鏡圖。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實現方式并不局限于此。如說明書附圖1所示，裝置包括一個能產生0-30 kV的高壓靜電發生器裝置；一個帶有金屬針頭的3 ml注射針管；一個底部聯通的鋼制平行格柵收集器，半徑為25 cm，格柵高度為3 cm，寬度為2 cm，此收集器可一次性收集約60個試樣。裝置中，針管與收集器分別采用絕緣體固定在同一水平面上，針管旋轉速度由一個0-14 V的直流調速器和直流驅動電機控制。高壓靜電發生器的正極通過針管固定盤下的銅片和電刷與針管的金屬針頭連接，負極用銅導線與收集器連接。除高壓靜電發生器和直流調速器外，其它設備均放置在絕緣隔斷中，避免外界電場和空氣流動等的干擾。稱取0.7 g殼聚糖粉末，加入10 ml三氟乙酸，在70 °C回流條件下，溶解殼聚糖。稱取1.2 g聚己內酯，常溫下溶解于10 ml三氟乙醇中。分別取I g殼聚糖的三氟乙酸溶液和1.5 g聚己內酯的三氟乙醇溶液，混合均勻后，力口入到3 ml的針管中，針管以60轉/分作水平旋轉，通以15 kV的高壓靜電，紡絲10 min可得到定向納米纖維膜。定向納米纖維膜的微觀形貌見說明書附圖2。
權利要求
1.一種簡易高效制備定向納米纖維的靜電紡絲裝置，主要包括以下組成部分:高壓靜電發生器、底部聯通的平行格柵收集器、用于存儲靜電紡絲液的針管、直流調速器、驅動電機、絕緣隔斷，其中高壓靜電發生器的正極通過針管固定盤下的銅片和電刷與針管的針頭連接，負極與收集器連接，通過調節直流調速器的電壓控制驅動電機的轉速，從而控制與之相連接的針管以一定轉速作水平旋轉，高壓靜電驅動聚合物紡絲液形成納米纖維，以及針管圓周運動產生的離心力，驅使納米纖維貼附在平行格柵收集器上，紡絲一定時間可得到定向排列的納米纖維膜。
2.根據權利要求1所述的靜電紡絲裝置，其特征在于高壓靜電發生器的正極通過銅片和電刷與針管的針頭連接，負極與收集器連接。
3.根據權利要求1所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所使用的收集器為一種平行格柵收集器，半徑在15-35cm之間,平行格柵的間距在l_3cm之間，高度在2_5cm之間。
4.根據權利要求1所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所使用收集器是固定的，其放置的高度與針管水平。
5.根據權利要求1所述的靜電紡絲裝置，其特征在于針管是水平旋轉的，其轉速通過直流調速器和與之相連接的驅動電機調節，轉速范圍為30-120轉/分。
全文摘要
一種簡易高效制備定向納米纖維的靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領域。裝置主要包括高壓靜電發生器、底部聯通的平行格柵收集器、用于存儲靜電紡絲液的針管、直流調速器、驅動電機、絕緣隔斷。其中高壓靜電發生器的正極通過針管固定盤下的銅片和電刷與針管的針頭連接，負極與收集器連接。通過調節直流調速器的電壓控制驅動電機的轉速，從而帶動與之相連接的針管以一定轉速作水平旋轉。高壓靜電驅動聚合物紡絲液形成納米纖維，以及針管圓周運動產生的離心力，驅使納米纖維貼附在接地的平行格柵收集器上，從而得到定向排列的納米纖維膜。
文檔編號D01D5/00GK103114342SQ20131006845
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月5日 優先權日2013年3月5日
發明者樓濤, 汪學軍 申請人:青島大學