[发明专利]一种利用离心纺丝和溶液溅射制备聚合物纳米纤维的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新颖的制备聚合物纳米纤维的方法，尤其涉及一种将离心纺丝和溶液溅射结合起来的制备聚合物纳米纤维的方法。

背景技术

聚合物纳米纤维是一种非常有前景的材料，在很多领域都有广泛的应用，如电子、光学设备、电池和过滤领域。由于其大的比表面积，纳米纤维在很多生物医学领域应用很广泛，作为支架材料用于组织工程、药物释放、人造器官、创伤医疗和血管嫁接。鉴于工业应用对纳米纤维不断增大的需求，发展一种可靠的、牢固的并且低价的能够有效提高目前已经存在的技术在大量生产方面的效率的技术就变得非常有必要。

静电纺丝是一种能够产生多种尺寸在微米～纳米级别的聚合物纤维的方法。但这种方法需要很高的电压，并且相对价格比较昂贵，它是靠单根纤维从喷丝头喷出。离心纺丝能够用电纺性能差的材料制备纳米纤维。离心纺丝是在一个旋转磨具上依靠离心力来剪切聚合物溶液从而形成纤维。它与聚合物溶液的性质，如与静电纺丝密切相关的导电性和介电常数，没有关系。但离心纺丝却受限于喷丝头设计的复杂性，因而所制备的纤维的质量和生产力有很大的差别。

发明内容

本发明涉及一种利用压力回旋制备聚合物纳米纤维的方法，具体的方法如下：

本发明涉及的制备纳米纤维的方法，其应用一种特殊装置，它包含一个可旋转的圆筒形容器(直径30～60mm；高度30～50mm)，容器的壁上有10～30个小孔，每个小孔的大小为0.5～1.2mm，容器和小孔的分布可以根据实际情况调节；在圆筒形容器的一段连接一个能够产生36000rpm转速的电动机，容器的另一端连接N₂流，N₂流产生的压力可以调节到3×10⁵Pa，高速旋转的容器(旋转速度为10000～15000rpm)产生聚合物的喷射流，然后喷射流会通过小孔被拉伸成纤维，拉伸可以通过气流被加强。为了便于收集纤维，围绕着容器有一个铝箔制成的接收板，接收板可以改变以便于进一步增强纤维的产率或者制备具有更复杂结构的纤维。

本发明涉及一种包括离心纺丝和溶液溅射两种工艺的新的制备纳米纤维的方法，从而实现了形貌较好的聚合物纳米纤维的批量化生产。这种方法不仅可以操控纤维的直径，还可以调控纤维的分布和纤维的长度。纤维的直径(60～1000nm)与加工系统中聚合物的浓度、旋转速度和工作压力有关，纤维的长度依赖于旋转的速度。这种方法每小时可以产生6kg的纳米纤维，因而同其它制备纳米纤维的方法(如静电纺丝、离心纺丝和溅射)相比，具有更好的批量化制备能力。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合实施例对本发明作进一步详述。

本发明涉及的制备纳米纤维的方法，其应用一种特殊装置，它包含一个可旋转的圆筒形容器(直径50mm；高度45mm)，容器的壁上有25个小孔，每个小孔的大小为0.6mm，容器和小孔的分布可以根据实际情况调节。在圆筒形容器的一段连接一个能够产生36000rpm转速的电动机，容器的另一端连接N₂流，N₂流产生的压力调节到3×10⁵Pa，高速旋转的容器产生聚合物的喷射流，然后喷射流会通过小孔被拉伸成纤维，拉伸可以通过气流被加强；为了便于收集纤维，围绕着容器有一个铝箔制成的接收板，接收板设计为一种可旋转的接收筒以便于进一步增强纤维的产率。