[发明专利]一种聚合物溶液基磁流体自组装无针电纺装置及其电纺纳米纤维的方法

说明书

本发明公开了一种聚合物溶液基磁流体自组装无针电纺装置，包括凹槽，还包括可控磁场发生模块、高压电场发生模块、用于收集纤维丝的具有导电性的纤维接收模块以及至少一个具有导电性和导磁性的圆锥塔，所述的圆锥塔的表面设有沿圆锥塔螺旋上升的螺纹槽。本发明的目的在于提供一种结构简单、操作可控易控、加工效率高的高分子聚合物溶液基磁流体自组装无针电纺装置，同时，本发明还提供一种采用该无针电纺装置的电纺纳米纤维的方法，该方法通过控制电、磁场来达到对高分子聚合物溶液基磁流体射流控制的目的，该方法可控易控，控制准确度好。

技术领域

本发明涉及静电纺丝技术领域，具体地说是一种聚合物溶液基磁流体自组装无针电纺装置，同时，本发明还公开了采用该无针电纺装置来进行纺丝的电纺纳米纤维的方法。

背景技术

目前，在静电纺丝的技术领域，各种材料的产量是供不应求，特别是纳米材料，纳米纤维材料可广泛应用于化工、医药等产品的提纯及过滤，还可以用于制作高级防护服等领域。

静电纺丝装备就是一种可以制备纳米纤维材料的设备，并且静电纺丝技术已经发展的比较成熟。但是其中还存在一些问题，最明显的问题就是静电纺丝过程中出现的注射针头的堵塞和需要注射泵推注。

CN 201110154158.0，公开了一种静电纺丝装置，包括喷丝模头、喷丝模头盖板、喷丝头、高压供电装置以及接收板，所述静电纺丝装置还包括原料输送装置、机械振动发生装置以及磁场发生装置，所述原料输送装置连接在喷丝模头的一侧，所述机械振动发生装置安装于喷丝模头的一端，所述磁场发生装置安装于喷丝模头的另一端，并位于喷丝头与接收板之间。其通过磁场来改变喷丝模头所喷出的聚合物丝的行动轨迹，防止泰勒锥出现从而降低纤维丝的收集难度。但是，其采用的是喷头式结构，容易产生聚合物堵塞喷口的故障。

传统的静电纺丝装置的注射泵的针头直径一般都比较小，导致会发生的情况：不仅包括上文所叙述的针头的阻塞，而且对高分子聚合物溶液基的性质要求也比较严格。这些问题对纺丝过程构成了诸多的不便和阻力。

而后，出现了无针电纺技术。目前作为世界主流的无针头静电纺丝技术，是捷克Elmarco公司的纳米蜘蛛(NanospiderTM)无针头静电纺丝技术，它采用光面或表面带螺纹、花纹等不同表面形貌的转辊(参见WO2005/024101A1)作为静电纺丝头。在专利WO2005/024101中，其通过滚辊作为纺丝聚合物的发射载体，容易出现纺丝不均匀、大部分的纤维较粗。

针对上述技术的改进可见下述中国专利申请：CN201310186515.0，公开了一种尖端式无针头静电纺丝设备，其主要原理是将专利WO2005/024101中的滚辊改成了设有多块针板的链条，通过链条带动针板不断的浸入聚合物溶液中，然后通过电场达到喷丝的目的。但是其存在结构复杂，生产过程难于精确控制。

CN201510390839.5，公开了一种批量生产纳米纤维的静电纺丝装置，其包括接收板、高压直流电源、溶液槽、电动机及与喷丝装置，所述喷丝装置采用多重-带针尖金属圆盘或带针尖螺旋片或带针尖弹簧，所述多重-带针尖金属圆盘或带针尖螺旋片或带针尖弹簧置于溶液槽上且保证针尖接触到聚合物溶液。该装置虽然结构相比于CN201310186515.0进行了一定的简化，但是结构依然比较复杂，并且其针尖的聚合物的形态等生产过程及其参数是难于控制的。

上述无针纺丝技术虽然有效地解决了传统静电纺丝设备存在的问题，但是这些无针电纺设备的结构过于复杂，生产过程难于稳定的控制，为大量生产纳米纤维材料带来了不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、操作可控易控、加工效率高的聚合物溶液基磁流体自组装无针电纺装置，同时，本发明还提供一种采用该无针电纺装置的无针电纺方法，该方法通过控制电磁场来达到对高分子射流控制的目的，操作可控易控，控制精度高。