一種空芯靜電紡絲噴頭的使用方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)的一種空芯靜電紡絲噴頭的使用方法，使用的噴頭由內(nèi)針管和外針管和空心管組成。內(nèi)針管加工有垂直內(nèi)針管軸向，橫向貫通內(nèi)針管內(nèi)徑的針口，其表面都進(jìn)行了表面處理。空心管同軸安裝在內(nèi)針管內(nèi)部，空心管和內(nèi)針管同軸安裝在外針管內(nèi)部。操作包括：第一步，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所用溶液的性質(zhì)，用溶劑或去離子水清洗內(nèi)針管和外針管和空心管。第二步，打開內(nèi)針管或外針管的供液系統(tǒng)，打開空心管的氮?dú)忾y門，調(diào)節(jié)流速。第三步，設(shè)定靜電紡絲參數(shù)。第四步，紡絲結(jié)束后，清洗、烘干待用。本發(fā)明專利技術(shù)有益效果是能夠?qū)崿F(xiàn)兩種以上不同組分的溶液的混合靜電紡絲，為加工核?殼結(jié)構(gòu)、多孔結(jié)構(gòu)的功能化纖維材料提供很大的便利，能夠廣泛應(yīng)用于藥物緩釋、組織工程以及藥物載體等領(lǐng)域，能夠依照單針管噴頭進(jìn)行操作，操作工藝簡單。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種靜電紡絲噴頭的使用方法，從使用上講，是一種基于靜電紡絲法得到空心或多孔復(fù)合纖維用的空芯靜電紡絲噴頭的使用方法。
技術(shù)介紹
同軸靜電紡絲法是在靜電紡絲的基礎(chǔ)上改進(jìn)裝置發(fā)展而來的一種工藝，可用來制備特殊功能結(jié)構(gòu)的纖維材料，它的出現(xiàn)彌補(bǔ)了普通靜電紡絲法在制備非常規(guī)結(jié)構(gòu)纖維時(shí)所存在的缺陷。普通靜電紡絲裝置為單通道針頭，而同軸靜電紡絲裝置為含有內(nèi)外兩個(gè)同軸的復(fù)合針頭，復(fù)合針頭的兩個(gè)管道分別與注射器相連，注射器由注射泵控制，從而獲得恒定注射量，內(nèi)外針管溶液分別裝入不同的注射器內(nèi)，在注射泵的推動(dòng)下內(nèi)外針管溶液通過不同管道流經(jīng)同軸針頭，在針頭處匯合形成核-芯結(jié)構(gòu)的泰勒錐。在高壓電場(chǎng)力和表面張力的共同作用下，芯層溶液與核層溶液發(fā)生相互作用，產(chǎn)生“粘拽”和“接觸摩擦”，從而使核層溶液獲得一定拉伸，最終形成具有層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米纖維。但是，由于同軸靜電紡絲的噴頭，以及操作工藝及其嚴(yán)格，不容易控制生成雙層或復(fù)合的纖維，特別是內(nèi)針頭管道伸出外針頭管道的距離是影響同軸噴射流形成的關(guān)鍵性因素：距離太小時(shí)，內(nèi)針管道溶液容易被外層管道的溶液堵住，內(nèi)針頭溶液沒辦法順利流出，此時(shí)在電場(chǎng)力作用下內(nèi)層溶液得不到拉伸，僅有外層溶液形成射流。距離太大時(shí)，溶液沿內(nèi)針管壁的外表面流出，無法將內(nèi)針頭伸出部分完全包覆，進(jìn)而導(dǎo)致許多溶液從針頭四周射出，無法得到穩(wěn)定的同軸噴射流。因此，解決上述問題，需要設(shè)計(jì)一種精準(zhǔn)、易操作的同軸靜電紡絲噴頭，能夠制備核-芯結(jié)構(gòu)、中空結(jié)構(gòu)及多級(jí)結(jié)構(gòu)的纖維材料提供技術(shù)的支撐，進(jìn)而拓寬納米纖維的應(yīng)用領(lǐng)域。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述問題，本專利技術(shù)的技術(shù)方案為：一種空芯靜電紡絲噴頭的使用方法，由內(nèi)針管和外針管和空心管組成。內(nèi)徑?a的內(nèi)針管的內(nèi)部同軸安裝有外徑是?b的空心管，在內(nèi)針管的呈H4高尖錐形的內(nèi)針管頭，空心管的空心管開口邊與內(nèi)針管頭壁密閉焊接；在距離內(nèi)針管頭底邊H3尺寸的地方，加工有一個(gè)反相均液環(huán)，在距離反相均液環(huán)H2尺寸的地方，加工有一個(gè)中間均液環(huán)，在距離中間均液環(huán)H1尺寸的地方，加工有一個(gè)上均液環(huán)。均液環(huán)的設(shè)計(jì)在于將上述出口的溶液很好地均勻涂覆在內(nèi)針管圓周壁上，避免出現(xiàn)線流而導(dǎo)致各種溶液混合不均勻。在距離上均液環(huán)上方h尺寸的地方，加工有垂直內(nèi)針管軸向，橫向貫通內(nèi)針管內(nèi)徑的2個(gè)對(duì)稱的針口一；在距離上均液環(huán)下方h尺寸的地方，加工有垂直內(nèi)針管軸向，橫向貫通內(nèi)針管內(nèi)徑的，方向與針口一十字排布的2個(gè)的針口二。相互十字對(duì)稱排布的貫通口設(shè)計(jì)，避免溶液在一個(gè)方向上堆積，易于溶液鋪展。內(nèi)針管的橫向貫通口的設(shè)計(jì)，改變了原同軸噴頭內(nèi)外針管開口都一致，容易導(dǎo)致各個(gè)組分來不及相互混勻或內(nèi)外包覆不好的問題。設(shè)計(jì)在于避免了原同軸靜電紡絲噴頭的內(nèi)外噴頭針管，在紡絲過程中，由于內(nèi)外針頭管間距、長度等參數(shù)設(shè)置不好，而造成的其內(nèi)針管與外針管不同組分溶液的混合不均的難題。從針口一上部平齊線開始的內(nèi)針管表面，一直到內(nèi)針管頭底邊的表面，均加工有與內(nèi)針管溶液相浸潤的內(nèi)針管處理表面；上均液環(huán)和中間均液環(huán)的表面，都加工有與內(nèi)針管里流動(dòng)的溶液相浸潤的處理表面，并具有向下引流作用的微納米結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)有利于內(nèi)針管的液體環(huán)形均勻后向下引流。反相均液環(huán)的表面，加工有與外針管）里流動(dòng)的溶液相浸潤的、與內(nèi)針管里流動(dòng)的溶液不相浸潤的反相處理表面，并只具有溶液涂覆的微納米表面結(jié)構(gòu)，沒有向下引流的結(jié)構(gòu)。內(nèi)針管頭的表面加工有內(nèi)針管頭處理表面，內(nèi)針管頭處理表面與外針管里流動(dòng)的溶液相浸潤的、與內(nèi)針管里流動(dòng)的溶液不相浸潤的反相處理表面，并且具有溶液涂覆橫向環(huán)狀引流作用的微納米表面結(jié)構(gòu)。這一設(shè)計(jì)阻滯減緩和均勻流體的流動(dòng)力，使纖維拉伸時(shí)全靠電場(chǎng)力。這是本專利技術(shù)其中一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，目的在于將內(nèi)針管流出的溶液快速地鋪滿內(nèi)針管表面，為外針管的另外一種溶液下一步均勻包覆內(nèi)針管流出的溶液，或均勻混合內(nèi)針管出口流出的溶液做準(zhǔn)備。同時(shí)，在反相均液環(huán)處，因外針管溶液容易涂覆，所以能夠更好地被外針管的溶液包覆或混合。所述空心管是在內(nèi)針管加工好針口一和針口二后，才安裝，外針管是同軸套在內(nèi)針管之外。其特征在于，操作步驟如下：第一步，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所用溶液的性質(zhì)，用溶劑或去離子水清洗內(nèi)針管和外針管和空心管的外表面；再開通各管路的供液系統(tǒng)，用溶劑或去離子水清洗內(nèi)針管和外針管的內(nèi)通道0.5h，通氮?dú)庵量招墓?.5h，烘干內(nèi)針管和外針管待用。第二步，安裝好內(nèi)針管和外針管的供液，先打開內(nèi)針管的供液系統(tǒng)，待內(nèi)針管的內(nèi)針管頭有溶液滴落，打開空心管的氮?dú)忾y門，調(diào)節(jié)流速，使內(nèi)針管頭滴落的溶液保持不被吹散。保持風(fēng)速，讓溶液勻速滴落5min-10min，再開外針管的供液系統(tǒng)，待外針管的溶液包覆內(nèi)針管的溶液，并在內(nèi)針管頭有溶液滴落，保持溶液勻速滴落5min-10min。或者，先開外針管的供液系統(tǒng)，待外針管的溶液在內(nèi)針管頭有溶液滴落，打開空心管的氮?dú)忾y門，調(diào)節(jié)流速，使內(nèi)針管頭滴落的溶液保持不被吹散；保持風(fēng)速，讓溶液勻速滴落5min-10min，再開內(nèi)針管的供液系統(tǒng)，待內(nèi)針管的溶液被包覆在外針管的溶液，并在內(nèi)針管頭有溶液滴落，調(diào)節(jié)空心管的氮?dú)忾y門，調(diào)節(jié)流速，保持混合溶液勻速滴落5min-10min。第三步，設(shè)定接收距離為15cm~30cm，以電壓10kv~30kv，外針管流速5mL/h~20mL/h，內(nèi)針管流速0.5mL/h~5mL/h，開始通電紡絲。第四步，紡絲結(jié)束后，重復(fù)步驟一，清洗內(nèi)針管、外針管和空心管，烘干待用。上述技術(shù)方案中，所使用的噴頭的針口一的開口直徑?上與針口二的開口直徑?下，之間尺寸關(guān)系是?上=1.5?下。設(shè)計(jì)目的是為了保證內(nèi)針管的針口一與針口二的溶液，在計(jì)算的合理管徑和流速下，上下兩層出口的溶液，能夠迅速匯合，均勻鋪展在內(nèi)針管表面。所述針口一的下邊到上均液環(huán)的距離h=3?上，針口二的上下邊到上均液環(huán)和中間均液環(huán)的距離h=3?上；所述反相均液環(huán)、中間均液環(huán)和上均液環(huán)的厚度h1一致，h1=?上。設(shè)計(jì)目的同樣是為了保證內(nèi)針管的針口一與針口二的溶液，能夠均勻鋪展在內(nèi)針管表面，同時(shí)與被輔助管流出的溶液均勻包覆；或者，與輔助管流出的溶液均勻混合做準(zhǔn)備。上述技術(shù)方案中，所使用的噴頭的中間均液環(huán)與反相均液環(huán)之間的距離H2≥2（?上+?下），反相均液環(huán)到內(nèi)針管頭底邊的距離H3=2（H1+H2），內(nèi)針管頭的高H4=3?上。距離限定了實(shí)驗(yàn)最優(yōu)參數(shù)的選擇，目的是保證外針管流出的溶液和內(nèi)針管流出的另外一種溶液，有足夠的流程混合或包覆。在高壓靜電拉伸時(shí)，保證已經(jīng)是一體的。上述技術(shù)方案中，所使用的噴頭的外針管的內(nèi)徑半徑與內(nèi)針管的外壁半徑之差L0≥5?上；反相均液環(huán)半徑與內(nèi)針管的外壁半徑之差L3=0.5?上~4?上；中間均液環(huán)外沿半徑與內(nèi)針管的外壁半徑之差L2=0.5?下~2?下；上均液環(huán)外沿半徑與內(nèi)針管的外壁半徑之差L1=0.5?上~2?上；所述內(nèi)針管伸出外針管的平口端的距離h0=2L0~5L0。此設(shè)計(jì)，使得外針管和內(nèi)針管的溶液能夠均勻混合，在相同參數(shù)設(shè)置下其流速與內(nèi)針管的溶液的流速基本相同，簡化了操作的參數(shù)設(shè)定，統(tǒng)一設(shè)置參數(shù)即可。內(nèi)針管的內(nèi)徑?a與空心管外徑?b的數(shù)量關(guān)系是?a≥3?b，保證內(nèi)針管的液體運(yùn)輸能力。上述技術(shù)條件設(shè)計(jì)，是本專利技術(shù)能夠依據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)，制備不同的復(fù)合靜電紡絲纖維。如果，外針管的溶液和內(nèi)針管的溶液均是一樣的親水或疏水，能夠使本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種空芯靜電紡絲噴頭的使用方法，使用的噴頭由內(nèi)針管（2）和外針管（12）和空心管（7）組成，在內(nèi)針管（2）的?a內(nèi)徑中同軸安裝有外徑是?b的空心管（7），在內(nèi)針管（2）的呈H4高尖錐形的內(nèi)針管頭（1），空心管（7）的空心管開口（11）邊與內(nèi)針管頭（1）壁密閉焊接；在距離內(nèi)針管頭（1）底邊H3尺寸的地方，加工有一個(gè)反相均液環(huán)（3），在距離反相均液環(huán)（3）H2尺寸的地方，加工有一個(gè)中間均液環(huán)（4），在距離中間均液環(huán)（4）H1尺寸的地方，加工有一個(gè)上均液環(huán)（5）；在距離上均液環(huán)（5）上方h尺寸的地方，加工有垂直內(nèi)針管（2）軸向，橫向貫通內(nèi)針管（2）內(nèi)徑的2個(gè)對(duì)稱的針口一（6）；在距離上均液環(huán)（5）下方h尺寸的地方，加工有垂直內(nèi)針管（2）軸向，橫向貫通內(nèi)針管（2）內(nèi)徑的，方向與針口一（6）十字排布的2個(gè)的針口二（9）；從針口一（6）上部平齊線開始的內(nèi)針管（2）表面，一直到內(nèi)針管頭（1）底邊的表面，均加工有與內(nèi)針管溶液相浸潤的內(nèi)針管處理表面（8）；上均液環(huán)（5）和中間均液環(huán)（4）的表面，都加工有與內(nèi)針管（2）里流動(dòng)的溶液相浸潤的處理表面，并具有向下引流作用的微納米結(jié)構(gòu)；反相均液環(huán)（3）的表面，加工有與外針管（12）里流動(dòng)的溶液相浸潤的、與內(nèi)針管（2）里流動(dòng)的溶液不相浸潤的反相處理表面，并只具有溶液涂覆的微納米表面結(jié)構(gòu)，沒有向下引流的結(jié)構(gòu)；內(nèi)針管頭（1）的表面加工有內(nèi)針管頭處理表面（10），內(nèi)針管頭處理表面（10）與外針管（12）里流動(dòng)的溶液相浸潤的、與內(nèi)針管（2）里流動(dòng)的溶液不相浸潤的反相處理表面，并且具有溶液涂覆橫向環(huán)狀引流作用的微納米表面結(jié)構(gòu)；所述空心管（7）是在內(nèi)針管（2）加工了針口一（6）和針口二（9）后，才安裝，外針管（12）是同軸套在內(nèi)針管（2）之外；其特征在于，操作步驟如下：第一步，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所用溶液的性質(zhì)，用溶劑或去離子水清洗內(nèi)針管（2）和外針管（12）和空心管（7）的外表面；再開通各管路的供液系統(tǒng)，用溶劑或去離子水清洗內(nèi)針管（2）和外針管（12）的內(nèi)通道0.5h，通氮?dú)庵量招墓埽?）0.5h，烘干內(nèi)針管（2）和外針管（12）待用；第二步，安裝好內(nèi)針管（2）和外針管（12）的供液，先打開內(nèi)針管（2）的供液系統(tǒng)，待內(nèi)針管（2）的內(nèi)針管頭（1）有溶液滴落，打開空心管（7）的氮?dú)忾y門，調(diào)節(jié)流速，使內(nèi)針管頭（1）滴落的溶液保持不被吹散；保持風(fēng)速，讓溶液勻速滴落5min?10min，再開外針管（12）的供液系統(tǒng)，待外針管（12）的溶液包覆內(nèi)針管（2）的溶液，并在內(nèi)針管頭（1）有溶液滴落，保持溶液勻速滴落5min?10min；或者，先開外針管（12）的供液系統(tǒng)，待外針管（12）的溶液在內(nèi)針管頭（1）有溶液滴落，打開空心管（7）的氮?dú)忾y門，調(diào)節(jié)流速，使內(nèi)針管頭（1）滴落的溶液保持不被吹散；保持風(fēng)速，讓溶液勻速滴落5min?10min，再開內(nèi)針管（2）的供液系統(tǒng)，待內(nèi)針管（2）的溶液被外針管（12）的溶液包覆，并在內(nèi)針管頭（1）有溶液滴落，調(diào)節(jié)空心管（7）的氮?dú)忾y門，調(diào)節(jié)流速，保持混合溶液勻速滴落5min?10min；第三步，設(shè)定接收距離為15cm~30cm，以電壓10kv~30kv，外針管（12）流速5?mL/h?~20mL/h，內(nèi)針管（2）流速0.5mL/h~5mL/h，開始通電紡絲；第四步，紡絲結(jié)束后，重復(fù)步驟一，清洗內(nèi)針管（2）、外針管（12）和空心管（7），烘干待用。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種空芯靜電紡絲噴頭的使用方法，使用的噴頭由內(nèi)針管（2）和外針管（12）和空心管（7）組成，在內(nèi)針管（2）的?a內(nèi)徑中同軸安裝有外徑是?b的空心管（7），在內(nèi)針管（2）的呈H4高尖錐形的內(nèi)針管頭（1），空心管（7）的空心管開口（11）邊與內(nèi)針管頭（1）壁密閉焊接；在距離內(nèi)針管頭（1）底邊H3尺寸的地方，加工有一個(gè)反相均液環(huán)（3），在距離反相均液環(huán)（3）H2尺寸的地方，加工有一個(gè)中間均液環(huán)（4），在距離中間均液環(huán)（4）H1尺寸的地方，加工有一個(gè)上均液環(huán)（5）；在距離上均液環(huán)（5）上方h尺寸的地方，加工有垂直內(nèi)針管（2）軸向，橫向貫通內(nèi)針管（2）內(nèi)徑的2個(gè)對(duì)稱的針口一（6）；在距離上均液環(huán)（5）下方h尺寸的地方，加工有垂直內(nèi)針管（2）軸向，橫向貫通內(nèi)針管（2）內(nèi)徑的，方向與針口一（6）十字排布的2個(gè)的針口二（9）；從針口一（6）上部平齊線開始的內(nèi)針管（2）表面，一直到內(nèi)針管頭（1）底邊的表面，均加工有與內(nèi)針管溶液相浸潤的內(nèi)針管處理表面（8）；上均液環(huán)（5）和中間均液環(huán)（4）的表面，都加工有與內(nèi)針管（2）里流動(dòng)的溶液相浸潤的處理表面，并具有向下引流作用的微納米結(jié)構(gòu)；反相均液環(huán)（3）的表面，加工有與外針管（12）里流動(dòng)的溶液相浸潤的、與內(nèi)針管（2）里流動(dòng)的溶液不相浸潤的反相處理表面，并只具有溶液涂覆的微納米表面結(jié)構(gòu)，沒有向下引流的結(jié)構(gòu)；內(nèi)針管頭（1）的表面加工有內(nèi)針管頭處理表面（10），內(nèi)針管頭處理表面（10）與外針管（12）里流動(dòng)的溶液相浸潤的、與內(nèi)針管（2）里流動(dòng)的溶液不相浸潤的反相處理表面，并且具有溶液涂覆橫向環(huán)狀引流作用的微納米表面結(jié)構(gòu)；所述空心管（7）是在內(nèi)針管（2）加工了針口一（6）和針口二（9）后，才安裝，外針管（12）是同軸套在內(nèi)針管（2）之外；其特征在于，操作步驟如下：第一步，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所用溶液的性質(zhì)，用溶劑或去離子水清洗內(nèi)針管（2）和外針管（12）和空心管（7）的外表面；再開通各管路的供液系統(tǒng)，用溶劑或去離子水清洗內(nèi)針管（2）和外針管（12）的內(nèi)通道0.5h，通氮?dú)庵量招墓埽?）0.5h，烘干內(nèi)針管（2）和外針管（12）待用；第二步，安裝好內(nèi)針管（2）和外針管（12）的供液，先打開內(nèi)針管（2）的供液系統(tǒng)，待內(nèi)針管（2）的內(nèi)針管頭（1）有溶液滴落，打開空心管（7）的氮?dú)忾y門，調(diào)節(jié)流速，使內(nèi)針管頭（1）滴落的溶液保持不被吹散；保持風(fēng)速，讓...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐文峰，廖曉玲，徐紫宸，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：重慶科技學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：重慶;50