[发明专利]一种涂抹式循环供液装置以及使用方法

说明书

本发明涉及一种涂抹式循环供液装置以及使用方法，包括供液基座，供液基座上端设置有溶液回收腔室，溶液回收腔室的开口上方设置有涂抹刷头，供液基座下部内安装有储液缸，储液缸通过回收管与溶液回收腔室底部相连，供液基座下部的一侧安装有供液泵，供液泵与储液缸连通，供液泵通过供液管将储液缸内的溶液供给于涂抹刷头。本发明采用涂抹式循环供液，避免了针头式喷头易堵塞的问题，且与自由液面供液方式不同，每次涂抹薄薄一层溶液以供纺丝，其余溶液回收至储液缸，实现循环供液，减少溶液的浪费，且剩余溶液不暴露在空气中，挥发减少，保证剩余溶液的浓度一致，减少环境污染，喷头上的溶液不易固化，形成的纳米纤维膜的质量更加稳定。

技术领域

本发明涉及静电纺丝技术领域，特别是涉及一种涂抹式循环供液装置以及使用方法。

背景技术

静电纺丝是当前一种最通用的纺制纳米纤维的技术，其产品具有非常优异的性能，如有极大的比表面积，可以灵活地进行表面功能化整理以及优异的力学行为等，可以应用到组织工程、伤口敷料、药物释放、过滤材料、复合增强材料、传感器等。由于静电纺丝工艺简单，制备流程比传统常规纺丝短，制品功能优异，自Anton formhals1934年获得美国专利以来，静电纺丝一直是纤维科学家和纺织开发人员长期以来的奋斗目标。该类纳米纤维将成为我国新世纪的主导产品。市场潜力巨大，前景十分广阔。

传统的单针头静电纺丝装置由高压电源系统、供液系统和收集系统三部分组成。供液系统包括注射泵、医用针管及中空金属针头，将需要纺丝的材料首先溶解在适当的溶剂中，并加入到连接中空金属针头的针管中。在金属针头施加高压，并将接收装置接地，从而在金属针头和接收装置间形成高压电场。高压电场对液滴的电场力与液体表面张力的作用方向相反，在液滴表面产生一个向外的力，使喷射口的液滴由半球形逐渐变为锥形(Taylor 锥)。当电场逐渐增加到足以克服溶液的表面张力、黏滞力等作用时，射流就从液滴表面喷出，经历鞭动而后固化形成纳米纤维，沉积到收集装置。

然而单针头静电纺丝装置得到的纳米纤维产量很低，难以满足纳米纤维工业化应用的需求，且容易发生堵塞，不利于连续纺丝。关于最早实现了静电纺丝纳米纤维批量化制备商业化的装置是Elmarco公司依托捷克利贝雷茨工科大学开发的Nanospider静电纺丝装置，随后以下现有技术公开：

专利CN 104862788 A公开了一种喷气辅助多针头静电纺丝装置及其制备纳米纤维网的方法，该装置可以提高纳米纤维的产量，但由于针头的使用还是存在针头容易堵塞及多针头间的相互干扰的缺点，纳米纤维的分布容易不匀，且针头的排列方式影响因素复杂。

专利CN205856663U公开了一种多孔型锥形静电纺丝喷头装置，在锥形喷头表面开有多个孔，多个针头的排布减少了针头堵塞的问题，但溶液供液控制较为复杂且射流间的距离较近，外圈的射流将被内圈排斥，纤维分布不均匀且不够集中。

专利CN 102660783 A公开了一种多孔气泡静电纺丝装置，该装置通过在液槽底部通入空气在高聚物自由液面形成气泡产生射流，通过该方法来提高纳米纤维的产量，但是气泡的形成和破裂是随机而不稳定的，因此该装置的纺丝射流在纺丝过程中易出现不稳定的问题，同时高聚物自由液面与空气接触范围较大，溶剂易挥发。

专利ZL201310032194.9公开了一种伞状静电纺丝喷头及静电纺丝方法，这种方法可以实现纳米纤维的批量化制备，但最大缺点是伞状喷头的溶液自由表面与大气环境接触，溶剂极易挥发，从而会影响到纳米纤维的质量。

因此，目前批量化制备纳米纤维的喷头最大的困难如何在解决喷头堵塞的问题的同时减少溶液与空气的接触面，保持溶液的浓度相同，保证制备纳米纤维的质量的稳定。而实现此目的的手段需改变传统的针头式或自由液面式供液方法。

发明内容