[发明专利]原位调控微/纳米纤维表面形态的静电纺丝方法

摘要

本发明公开了一种原位调控微/纳米纤维表面形态的静电纺丝方法，尤其是可以实现原位调控微/纳米级纤维表面型态，具有良好的应用前景。通过静电纺丝装置中的外层流体作为调控层来修饰内层纤维表面形态。外层液体在纤维成形过程中会改变内层溶剂的挥发，从而达到进一步调控纤维表面的形态，可以实现有效获得具有不同亲疏水性、尺寸分布等特性的纤维的目的。同时，可以有效并独立地同时制备多轴（同轴/三轴/四轴等）纤维，获得实现多功能特性的复合纺丝的表面形态调控。本发明实现了静电纺丝过程中纤维单一步骤成形的调控方法，有望大幅度提高静电纺丝在组织工程和材料性能的应用。 1

主权项

1.一种原位调控微/纳米纤维表面形态的静电纺丝方法，其特征在于：多轴静电纺丝装置具有多层进液通道，通过通道的外层输入外层溶液，外层溶液为不作处理的挥发性醇类或油性溶液，通过通道的内层输入高分子溶液，在微量注射泵的推动下，经由同轴针进行电纺，静电纺丝方法的工作参数为：电压为2‑40 kV，同轴针针尖与接收装置之间的距离为3‑80 cm，内层流速0.1‑5 mL/h，外层流速0.01‑3 mL/h，纤维下落过程中，外层溶液在纤维成形过程中改变内层高分子溶液的挥发，从而达到进一步调控纤维表面的形态；

所述的外层溶液为醇类，纤维下落过程中醇类挥发，最终得到的纤维表面出现大量孔洞结构；

或者所述的外层溶液为油性溶液，纤维下落过程中外层油性溶液限制内层高分子溶液挥发，并经过去油清洗得到的纤维表面出现大量的凹凸结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过不同的内外层流速设置，得到不同直径分布的纤维结构，通过调整内外层流动相的流速比，获得不同直径大小的纤维。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过不同的内外层流体设置，内外层流体为互溶或不相溶，获得不同纤维的表面形态。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的多轴静电纺丝装置为同轴、三轴、大于三轴，多轴装置材料包括不锈钢、塑料与陶瓷。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的内层溶液选自以下材料：聚醚、聚苯醚、聚酸酐、聚噻吩、聚苯胺、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚氨酯、环氧树脂、聚烯烃、聚卤代烯烃、聚苯乙烯、聚对苯乙烯、聚氧乙烯、聚乙烯亚胺、聚苯乙烯磺酸钠、聚环氧乙烷、聚甲基乙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸对苯二胺、聚醋酸乙烯、聚乙炔、聚羟基乙酸、聚丙烯酸、聚乳酸、聚乳酸‑羟基乙酸共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚甲基倍半硅氧烷，聚ε‑己内酯、聚丁内酯、聚戊内酯、聚吡咯、聚‑α‑氨基酸、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、对苯二甲酸羟丙基甲基纤维素、对苯二甲酸纤维素、淀粉及其衍生物、纤维蛋白、丝蛋白、甲壳素、壳聚糖、硫酸软骨素、胶原、明胶、水凝胶、透明质酸以及其共聚物、衍生物或混合物；高分子溶液的溶剂选自以下材料：苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、二氯乙烷、三氯丙烷、戊烷、己烷、辛烷、环己烷、三氯乙烯、四氯乙烯、二硫化碳、二氧六环、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、氯仿、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、环氧丙烷醋酸甲酯、三氟乙酸、碳酸二甲酯、乙酸乙酯、醋酸丙酯、丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、环己酮、甲苯环己酮、甲乙酮、乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙烯乙二醇醚、石油醚、乙腈、吡啶、苯酚、四氯化碳、乙二胺、三乙胺、三丁胺、三锌胺、三乙醇胺、六甲基磷酰胺、二甲基二酰胺、四氢呋喃、二甲亚砜、水。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的外层溶液主要为醇类以及油性溶液；所述的醇类选自：甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、脂肪醇、正壬醇、正癸醇、正十一烷醇、正十二烷醇、正十四烷醇、正十六烷醇、正十八烷醇、正二十烷醇、正二十二醇、二十八烷醇、三十烷醇、2‑丙醇、2‑丁醇、2‑己醇、环己醇、叔丁醇、三苯甲醇、2‑甲基‑2‑丁醇；所述的油性溶液选自：氟化碳、全氟碳、矿物类油、植物油、脂肪酸；包括：全氟化碳、矿物油、二甲基硅油、白油、烷烃类、烯烃类、石油醚、液态石蜡、甘油、橄榄油、大豆油、色拉油、菜籽油、棉籽油、葵花籽油、葡萄籽油、蓖麻油、亚麻油、小麦胚芽油、花生油、芝麻油、桃杏仁油、坚果油、荷巴巴油、椰子油、棕榈油。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：配制质量分数为9%的聚ε‑己内酯溶液，平均分子量 80,000，无水乙醇不作处理作为同轴电纺的外层溶液，将内、外层流速分别设置为1.0 mL/h、0.05 mL/h；调节电压值至12 kV，得到稳定的喷射状态，距离12 cm收集纤维，即可得到外层由乙醇修饰的PCL电纺纤维。