[实用新型]一种制备有序纳米纤维阵列的纺丝装置

说明书

本实用新型涉及一种制备有序纳米纤维阵列的纺丝装置，其特征在于由熔融挤出机(1)、纺丝泵(2)、微流泵(3)、注射器(12)、针头(4)、控制器(5)、移动平台(6)、移动平台电机(7)、喷丝头(8)、固化装置(9)、接收器(10)、接收器电机(11)组成；其中接收器(10)上方设有固化装置(9)，其正上方有焊接在纺丝泵(2)下方的喷丝头(8)，纺丝泵(2)与熔融挤出机(1)相焊接；接收器(10)另一侧上方的针头(4)与微流泵(3)内的注射器(12)相焊接；接收器(10)和接收器电机(11)均固定在移动平台(6)上。本实用新型在很大程度上减小了纺丝设备的空间，同时也降低了设备的成本。

技术领域

本实用新型涉及一种制备有序纳米纤维阵列的纺丝装置，更具体的说是一种即可以熔融纺丝又可以微流体纺丝的复合装置。

背景技术

纺丝工艺是实现各种微化工制备纤维的工艺，广泛应用于生物组织，纺织行业，超级电容器以及可穿戴方面。目前，普遍使用的纺丝工艺主要是静电纺丝、熔融纺丝以及离心纺丝等工艺流程。在所有这些纺丝工艺流程中，静电纺丝由于其可纺聚合物广，所纺纤维直径小用的最为广泛。然而，静电纺丝只能将导电聚合物溶液或熔体在强电场中喷射纺丝，在纺织粘性较大或者近乎绝缘的聚合物溶液时，很难克服表面张力形成喷射流，而且不能收集各种角度的纺丝网格阵列；熔融纺丝工艺就是将聚合物熔融后并定量从喷丝头挤出形成细流，经空气或水冷却固化，以一定的速度卷绕成纤维，这样就导致熔融纺丝只能纺丝，无法制备成膜，而且所纺纤维的直径约在10μm以上。离心纺丝作为新型的纺丝方法，由于其简单快捷的制备方法也受到广泛关注，但是由于其高速运转而带来的成本问题以及其可纺聚合物的范围限制了其应用。另外，这三种纺丝装置均存在纺丝方式单一且均不能制备出有序纤维阵列的缺陷。因此需要开发一种既能纺织出超细纳米纤维又能制备出有序微阵列成为了亟待解决的问题。

近来微流体纺丝由于其简单，安全，多样化及成本低来制备有序微纤维而被广泛研究。但是由于微流体纺丝机的旋转速度和前进速度受到限制导致纤维直径仍然保持在微米级别，因此要纺织出超长纳米有序纤维还需要结合某种纺丝工艺实现即可以制备纳米纤维又可以纺织出有序微阵列，我们选择了微流体纺丝机与熔融纺丝机相结合的方式，通过调节控制面板进行选择模式，开发出一种即可以具备熔融纺丝的功能又可以制备出有序微阵列的多功能纺丝工艺流程。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术存在的问题与不足，提供一种制备有序纳米纤维阵列的纺丝装置，将熔融纺丝与微流体纺丝相结合的方式实用新型出一种既包含熔融纺丝的所有功能又可以制备出有序微阵列的纤维工艺，利用熔融纺丝机模式制备纳米纤维，利用微流体纺丝模式制备有序微阵列。主要是解决了传统纺丝方法难以制备纳米有序微阵列的的纤维。同时，扩大了纤维的应用领域。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种制备有序纳米纤维阵列的纺丝装置，其特征在于由熔融挤出机、纺丝泵、微流泵、注射器、针头、控制器、移动平台、移动平台电机、喷丝头、固化装置、接收器、接收器电机组成；其中接收器电机与接收器通过夹持装置连接，带动接收器旋转，在接收器一侧的上方设有固化装置，在固化装置正上方有喷丝头，喷丝头焊接在纺丝泵下方，纺丝泵与熔融挤出机相焊接；接收器另一侧上方有针头，针头与微流泵内的注射器相焊接；通过移动平台电机正上方的控制器进行选择纺丝模式；控制器内部线路与接受器电机、移动平台电机、纺丝泵、微流泵相连，接收器和接收器电机均固定在移动平台上，移动平台电机与移动平台通过丝杠连接，移动平台电机旋转通过丝杠可以带动移动平台左右往复运动。

优选注射器的针头与接收器的距离为0.1～0.2mm。

优选喷丝头的内外直径分别为0.3-1mm和0.4-1.2mm。

本实用新型还提供了利用上述的纺丝装置制备有序纳米纤维阵列的纺丝工艺，其具体步骤如下：