[发明专利]多流体复合静电纺丝装置

说明书

技术领域

本发明属于静电纺丝装置领域，特别涉及制造具有多个内部通道的微、纳米管或具有多组分复合核-壳结构微、纳米纤维材料的多流体复合静电纺丝装置，

背景技术

自20世纪90年代碳纳米管的发现以来，具有管状结构的微、纳米材料及具有核-壳结构的微、纳米复合纤维材料在高效催化、吸附分离、高灵敏度传感器，微、纳流体器件，药物缓释等众多领域都有着广阔的应用前景。静电纺丝是一种用于制备微、纳米尺度的一维材料的简单有效的方法(Reneker，D.H.Chun，I.Nanotechnology 1996，7，216～223)，它是将聚合物溶液或熔体置于高压静电场中，带电的聚合物液滴在电场库仑力的作用下被拉伸。当电场力足够大时，聚合物液滴克服表面张力形成喷射细流。细流在喷射过程中溶剂蒸发或固化，最终落在接收装置上，形成无纺布状的微、纳米纤维膜。相比传统的纺丝方法，静电纺丝具有很多独特的优点，如纤维直径极小，所得产物为无纺布结构，具有很大的比表面积等，但这种传统的单流体电纺只适用于制造单一组分的纳米纤维材料。近年来，一种新的共轴电纺装置被开发出来。这种技术是基于两个的具有不同直径的毛细管组成，粗细不同的毛细管分别注入不同聚合物溶液，经过电纺得到具有核-壳结构的复合纤维材料(Loscertales，I.G.Barrero，A.Guerrero，I.Cortijo，R.Marquez，M.-Calvo，A.M.Science 2002，295，1695～1698)，如果选择性的除去内层的材料，就可以得到由外层材料构成的微、纳米管。但是，这种共轴电纺技术在制备具有更复杂的内部微、纳米结构和功能的一维微、纳米纤维材料方面受到一定限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简便高效的制备具有超细多通道结构的微、纳米管或多组分微、纳米复合纤维材料的多流体复合静电纺丝装置。

本发明通过一种特殊设计的可以产生单股复合流体的喷丝头，在高压静电场作用下产生连续的多通道微、纳米管或多组分复合核-壳结构微、纳米纤维。

本发明的多流体复合静电纺丝装置包括多流体复合电纺喷丝头、高压电源、纤维收集器、地线、压力表、阀门、过滤器、溢流阀、供液泵、储液罐、座体等；

一安装在座体上的多流体复合电纺喷丝头由一个直径较大的外喷管和多个嵌于外喷管中的直径较小的内喷管组成(内喷管具体数目视实际需要而定)，内、外喷管分别通过连接在喷管上的各自独立的导线与高压电源一端输出的正高压或负高压连接，或各自内喷管通过导线与高压电源一端输出的正高压或负高压连接，或外喷管通过导线与高压电源一端输出的正高压或负高压连接；在多流体多流体复合电纺喷丝头的前方安装有一纤维收集器，纤维收集器通过导线与高压电源的另一端地线连接；

内、外喷管的进料口分别通过管路与各自的过滤器的出料口相连通，各自的过滤器的进料口通过管路与各自的溶液供液泵的出口相连通，各自的溶液供液泵的进口安装有一与各自的储液罐相连通的管路。

所述的多流体复合电纺喷丝头与纤维收集器之间的间距是5～50cm，电场强度在0.5～3.0kV/cm。

所述的纤维收集器是可平行移动的导电的金属平板、金属网平板，或是可平行移动的导电的金属转鼓。纤维收集器通过导线与地线相连以保证纤维收集器零电位。

所述的内、外喷管与各自的过滤器相连通的管路上安装有压力表。

所述的内、外喷管与各自的过滤器相连通的管路上安装有阀门。

所述的内、外喷管的过滤器与溶液供液泵相连接的管路上安装有溢流阀，且溢流阀的一出口处安装有一与储液罐相连通的管路。

所述的供液泵可以精确调节流体流量，流量范围为0.1～1000mL/h，通过流量的不同可以实现对多通道微、纳米管或多组分微、纳米纤维的直径或内部结构的精确控制。

所述的组成多流体复合电纺喷丝头的每个内喷管与外喷管之间彼此互不接触，确保内外层流体在流出喷丝头之前互不接触；所述的每个内喷管之间彼此互不接触。

所述的组成多流体复合电纺喷丝头的外喷管与嵌于外喷管中的内喷管在喷嘴一端的位置由安装在座体上的定位垫圈定位，且内喷管呈放射状均布；内喷管与外喷管的连接处有密封圈。所述的内喷管与供液管路相连接的一端的位置是通过座体上的定位螺丝固定，并通过管托块固定于座体上，通过管接头与供液管路相连接。

所述的外喷管和/或内喷管是由导电金属材料制成的。

所述的高压电源是0～100kV。