[发明专利]一种负压气泡静电纺丝装置

说明书

本发明公开了一种负压气泡静电纺丝装置，包括底座、高压供电装置、液体供应装置、护罩及负压接收装置，负压接收装置接地或连接负高压供电装置，底座上设有若干喷管和第一出气口，喷管内设有第二出气口，第一出气口、第二出气口与气压供应装置连接，高压供电装置分出若干分别通入各喷管中的电极，在电极和负压接收装置间形成产生射流所需的电场，液体供应装置分出若干分别通入各喷管中的溶液导管，负压接收装置包括收集器、负压管和负气压发生器，负压管在护罩的顶部形成负压管口，收集器具有多孔结构并嵌套在负压管口内。本发明高速气流将辅助纳米纤维在收集器上定向沉积成为具有特定形状、结构三维支架结构，解决了电纺三维纤维收集难的问题。

技术领域

本发明用于静电纺丝技术领域，特别是涉及一种负压气泡静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝已成为制取纳米纤维最重要的方法。但传统喷头式静电纺丝产量低，制约了其产业化应用。气泡静电纺丝是一种新型静电纺丝方法，该方法不用传统喷丝头纺丝，而是在聚合物溶液或(熔体)中通入气体，吹出大量气泡，气泡在自由液面相当于无数个泰勒锥，这相当于多针头的静电纺丝，从而可以提高了纺丝速率，气泡静电纺在一定程度上可以实现纳米纤维的批量生产。

但是，传统气泡静电纺丝多采用敞开式液面，容器有大的开口表面，聚合物溶剂在电场的作用下快速蒸发，造成聚合物浓度增大，纺丝质量变化，同时在纺丝区域形成大量的溶剂蒸汽，使得已收集的纤维发生二次溶解。

另一方面，传统气泡静电纺丝多采用滚筒式或平板式收集器，因带同种电荷，先沉积的纤维对电场分布产生影响，并且对于后续射流产生排斥，只能制备厚度有限的二维薄膜，制备具有三维结构的纤维支架仍然较为困难，无法适应生物组织工程对三维纤维支架的需求。

CN1849418A在带电电极和对电极之间的空间中，利用空气流对纳米纤维施加作用，促进纳米纤维从带电电极漂移开，铺置在带电电极前用于储存纳米纤维的设备上。CN102965743A所述的一种带辅助电极的纳米纤维低压电纺装置，采用风机设于收集板上方，通过抽气作用使纤维沉积在收集板上。CN103952780A在静电纺丝收集侧设置有负压吸风口，利用吸风口产生的气流吸附从喷丝针头端喷射出来的微纳米纤维，使其定点或定区域附着在吸风口前的网孔基布上，通过控制网孔基布与喷丝针头的相对运动轨迹与速度、形成均匀分布的纤维网。上述专利通过静电纺丝收集侧引入负压气流以利于静电纺丝微纳米纤维的收集，用于改善纤网均匀性。但是，利用负压收集交流气电纺纳米纤维制备三维支架的方案尚未见报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种负压气泡静电纺丝装置，本发明结构简单，成本较低，适于溶液电纺和熔融电纺，适于用不同的纺丝材料制备不同力学强度、生物相容性及降解性能的三维纤维支架，并且可以通过该方法直接制备大量纳米纤维生物支架。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种负压气泡静电纺丝装置，包括底座、高压供电装置、液体供应装置、罩在所述底座上的护罩以及设在所述护罩顶部的负压接收装置，所述负压接收装置接地或连接负高压供电装置，所述底座上设有若干喷管，所述底座上在各喷管的外侧设有环形的第一出气口，第一出气口通过第一吹气导管与气压供应装置连接，喷管内设有第二出气口，第二出气口通过第二吹气导管与气压供应装置连接，所述高压供电装置分出若干分别通入各所述喷管中的电极，并在所述电极和负压接收装置间形成产生射流所需的电场，所述液体供应装置分出若干分别通入各所述喷管中的溶液导管，所述负压接收装置包括收集器、负压管和可在负压管内产生负压的负气压发生器，所述负压管在护罩的顶部形成负压管口，所述收集器具有多孔结构并嵌套在所述负压管口内。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述护罩内外表面绝缘，护罩和底座连接，并在内部形成密闭的纺丝空间，所述护罩顶部设有平衡纺丝空间与外界压强差的微孔。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述收集器为呈立方体状或圆筒状的金属栅网。