CN103757718A - 一种平板自由液面同轴静电纺丝方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种平板自由液面同轴静电纺丝方法及其装置，特别是涉及一种朝上纺丝的平板自由液面同轴静电纺丝方法及其装置，包括：（1）壳层纺丝液注入储液池，芯层纺丝液注入芯针，两液体在芯针尖端处汇合形成复合液滴，并在高压电场作用下经拉伸固化在接收极板上形成芯-壳结构的超细纤维毡，其优点在于壳层纺丝液的有效包覆作用及壳层厚度可由壳层纺丝液的浓度及粘度调控，满足制备特定芯-壳结构需求的复合纤维。（2）由储液池、芯针、平板电极、接收极板和高压静电发生器配置而成的朝上纺丝的平板自由液面纺丝装置，其优点在于装置制备简单且所形成的电场均匀，通过芯针数目的增加及芯液的变换可批量化制备结构更加均匀的多功能复合纤维。
Description
技术领域
本发明属静电纺丝技术领域，涉及一种平板自由液面同轴静电纺丝方法及其装置，特别是涉及一种朝上喷丝的平板自由液面同轴静电纺丝方法及其装置。
背景技术
同轴静电纺丝技术是目前制备芯-壳结构纤维最直接也是最基本的方法之一，由于其纤维具有传统单组份静电纺纤维无可比拟的独特的结构及功能，已在生物组织支架、药物释放、催化载体材料、气体存储、能量转化、传感和环境保护等很多方面具有十分广阔的应用前景，受到越来越多的关注。传统的同轴静电纺丝设备其喷丝头系统则由两个同轴但内径不同的毛细管相套而成，芯层和壳层材料的纺丝液分装在两个不同的注射器中，芯层和壳层液体在复合针头处汇合形成复合液滴，复合液滴在高压电场力作用下，经拉伸变形固化成为同轴复合纳米纤维。
目前制备同轴静电纺丝纤维，广泛采用针套针式复合喷丝头静电纺纳米纤维纺丝装置。如黄争鸣、张彦中（申请号：200310108130.9）利用一种共轴的针套针喷丝头（其内喷管和外喷管同轴）制得了具有广泛应用的超细共轴复合纤维。东华大学（申请号：200910048018.8）利用这种针套针壳－芯结构的同轴静电纺丝设备制备的壳－芯结构的纳米纤维可以同时负载两种或两种以上药物进行释放。湖南博弈飞装备新材料研究所（申请号：201220255003.6）利用具有两个进液口和一个复合喷头的同轴复合喷头来制备同轴纤维，其复合喷头出丝口仍为壳管与芯管相套的针套针模式。
传统同轴纳米纤维纺丝技术存在一些缺陷。首先，针与针之间狭小细长的缝隙很容易使壳层纺丝液阻塞，不便于壳层纺丝液对芯层的包覆，也不便于清洗。其次，复合针头与接收板之间的针-板式电场强度不均匀，不利于同轴纤维的包覆及纺丝的顺利进行。最后，针套针同轴喷丝头不便于同轴纤维的大批量生产，生产效率低。针对这些问题，本发明专利提供了一种平板自由液面同轴静电纺丝装置，以改善现有针套针同轴静电纺丝装置的不足，并用以实现同轴纤维的批量化生产。
发明内容
为解决现存技术的不足，本发明提供了一种平板自由液面同轴静电纺丝方法及其装置，利用芯针对壳层液体的表面张力吸附作用，使壳层纺丝液包覆在芯层纺丝液外，实现同轴纤维的生产。该方法改善了电场的均匀性，易于纤维壳层对核层的包覆，且可通过芯针的增加简单实现同轴纤维的批量化生产。
本发明的一种平板自由液面同轴静电纺丝方法，壳层纺丝液及芯层纺丝液分别通过不同的供液泵供给，壳层纺丝液注入储液池，芯层纺丝液注入芯针，两液体在芯针尖端处汇合形成复合液滴，并在高压电场作用下经拉伸固化在接收极板上形成芯-壳结构的超细纤维毡，所述芯层纺丝液容于芯针中，所述芯针置于壳层纺丝液中且芯针的上端高出壳层纺丝液面0.1～5mm，所述纺丝方向为由下到上，即所述接收极板位于储液池的正上方。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种平板自由液面同轴静电纺丝方法，所述芯针的数目为1～500根；所述芯针的排列方式为矩阵排列或同心圆排列或等距排列；所述壳层纺丝液下部放置平板电极，所述壳层纺丝液面高出平板电极上表面1～20mm，所述平板电极的材质为导电金属铜、铁或铝；所述芯针的材质为导电金属铜、铁或铝，所述芯针安装于所述平板电极，所述接收极板与所述平板电极的间距是10～100cm；所述接收极板与所述芯针尖端的间距是9.89～99.9cm。
如上所述的一种平板自由液面同轴静电纺丝方法，所述芯层纺丝液为聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚己内酯、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚苯胺磺酸、胶原蛋白、丝素蛋白的一种或几种溶于纯水、乙醇、甲酸、丙酮、四氢呋喃、N，N-二甲基酰胺、三氯甲烷或三氟乙醇的一种或几种的混合物，形成质量体积浓度为2～50wt%的匀质纺丝液；所述壳层纺丝液为聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚己内酯、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚苯胺磺酸的一种或几种溶于溶剂纯水、乙醇、甲酸、丙酮、四氢呋喃、N，N-二甲基酰胺、三氯甲烷或三氟乙醇的一种或几种的混合物，形成质量体积浓度为2～50wt%的匀质纺丝液。
如上所述的一种平板自由液面同轴静电纺丝方法，所述壳层纺丝液盛放在储液池中，所述储液池材质为绝缘耐腐蚀材料，为玻璃、陶瓷或聚四氟乙烯塑料，其形状为圆柱体或正方体；所述接收极板为平板或滚筒，材质为导电金属铜、铁或铝。
如上所述的一种平板自由液面同轴静电纺丝方法，所述芯层纺丝液按0.1～10ml/h/针的流速范围补充，所述壳层纺丝液按0.1～10ml/h/针的流速范围补充；所述高压静电的输出电压范围是15V～100KV。
本发明还提供了一种平板自由液面同轴静电纺丝方法所采用的装置，包括储液池、芯针、平板电极、接收极板和高压静电发生器，所述储液池为一敞口容器，其腔体下部水平放置所述平板电极，所述芯针安装于所述平板电极，所述平板电极与所述高压静电发生器连接，所述接收极板位于所述储液池的正上方，与接地电极相连，所述接收极板与所述平板电极的间距是10～100cm；在所述储液池中注入壳层纺丝液后，所述芯针的上端高出壳层纺丝液面0.1～5mm。
如上所述的装置，所述平板电极与所述高压静电发生器正极连接。
如上所述的装置，所述储液池通过导管接通壳层供液泵，所述芯针通过输液管与芯层供液泵相连。
如上所述的装置，所述储液池上方安装一液面高度传感器，所述壳层纺丝液的供给由液面高度传感器检测并控制，以维持壳层纺丝液面在表面张力作用下对芯针的包覆。
本发明通过所纺静电纺丝液的粘度及表面张力的不同，调节壳层纺丝液面与芯针针头尖端的距离，使壳层纺丝液面由于表面张力作用刚好包覆住芯针针头尖端，并随纺丝的进行，通过液面传感器保持壳层纺丝液的供给，使纺丝顺利进行。
有益效果
本发明的一种平板自由液面同轴静电纺丝方法及其装置，其壳层纺丝液对芯层纺丝液具有有效的包覆作用且壳层厚度可由壳层纺丝液的浓度及粘度调控，满足制备特定芯-壳结构需求的复合纤维。同时，其制备装置简单且所形成的电场均匀，通过芯针数目的增加及芯液的变换可实现批量化制备结构更加均匀的多功能复合纤维。
附图说明
附图是本发明的一种平板自由液面同轴静电纺丝装置的示意图
其中1-接地电极；2-接收极板；3-高压静电发生器；4-壳层自由液面；5-芯针；6-液面高度传感器；7-储液池；8-平板电极；9-壳层供液泵；10-芯层供液泵
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如附图所示，是本发明的一种平板自由液面同轴静电纺丝方法所采用的装置，包括储液池7、芯针5、平板电极8、接收极板2和高压静电发生器3，所述储液池7为一敞口容器，其腔体下部水平放置所述平板电极8，所述芯针5安装于所述平板电极8，所述平板电极8与所述高压静电发生器3连接，所述接收极板2位于所述储液池7的正上方，与接地电极1相连，所述接收极板2与所述平板电极8的间距是10～100cm；在所述储液池7中注入壳层纺丝液后，所述芯针5的上端高出壳层纺丝液面0.1～5mm。
如上所述的装置，所述平板电极8与所述高压静电发生器3正极连接。
如上所述的装置，所述储液池通过导管接通壳层供液泵，所述芯针通过输液管与芯层供液泵相连。
如上所述的装置，所述储液池上方安装一液面高度传感器，所述壳层纺丝液的供给由液面高度传感器检测并控制，以维持壳层纺丝液面在表面张力作用下对芯针的包覆。
实施例1
一种平板自由液面同轴静电纺丝方法，将壳层纺丝液聚环氧乙烷溶液（一定量的相对分子质量为600,000的聚环氧乙烷粉末，溶于无水乙醇及纯水的混合溶剂，其体积比为1：2，形成质量体积浓度为2％的均质溶液）通过壳层供液泵（9）注入储液池（7）中并确保壳层溶液液面（4）在表面张力作用下包覆住芯针（5）针头尖端，形成复合纤维的壳层；同时，液面高度传感器（6）检测壳层溶液液面（4）的高度，并控制壳层供液泵（9）的注入量；将芯层纺丝液聚乙烯醇溶液（一定量的相对分子质量为146,000-186,000的聚乙烯醇粉末，胶原蛋白按质量比为1：1，溶于纯水，形成质量体积浓度为15％的均质溶液）由芯层供液泵（10）注入到达从所述芯针（5）中，形成复合纤维的芯层；芯层、壳层纺丝液在芯针（5）尖端汇合成复合液滴；芯针的上端高出壳层纺丝液面0.3mm，壳层纺丝液面高出平板电极上表面2mm，接收极板（2）与平板电极（8）的间距为10cm，接收极板与芯针尖端的间距是9.77cm；芯层纺丝泵供液量为0.2ml/h/针，壳层纺丝泵供液量为1ml/h/针；在平板电极（8）上施加高压直流电场，电场强度为15千伏；复合液滴在电场力作用下经拉伸到达接收极板（2），固化形成芯-壳结构的超细复合静电纺丝纤维。
实施例2
一种平板自由液面同轴静电纺丝方法，将壳层纺丝液（将一定量的相对分子质量为30,000-70,000的聚乙烯醇粉末，相对分子质量为600,000的聚环氧乙烷粉末，按质量比为10：1，溶于无水乙醇及纯水的混合溶剂，其体积比为1：2，形成质量体积浓度为10％的均质溶液）通过壳层供液泵（9）注入储液池（7）中并确保壳层溶液液面（4）在表面张力作用下包覆住芯针（5）针头尖端，形成复合纤维的壳层；同时，液面高度传感器（6）检测壳层溶液液面（4）的高度，并控制壳层供液泵（9）的注入量；将芯层纺丝液丝素蛋白溶液（将经透析过的丝素蛋白，溶于纯水，形成质量体积浓度为50％的均质溶液）由芯层供液泵（10）注入到达从所述芯针（5）中，形成复合纤维的芯层；芯层、壳层纺丝液在芯针（5）尖端汇合成复合液滴；芯针的上端高出壳层纺丝液面3mm，壳层纺丝液面高出平板电极上表面10mm，接收极板（2）与平板电极（8）的间距为30cm，接收极板与芯针尖端的间距是28.7cm；芯层纺丝泵供液量为0.5ml/h/针，壳层纺丝泵供液量为0.8ml/h/针；在平板电极（8）上施加高压直流电场，电场强度为25千伏；复合液滴在电场力作用下经拉伸到达接收极板（2），固化形成芯-壳结构的超细复合静电纺丝纤维。
实施例3
一种平板自由液面同轴静电纺丝方法，将壳层纺丝液聚苯乙烯溶液（将一定量的相对分子质量为350,000的聚苯乙烯粉末，溶于四氢呋喃及N，N-二甲基酰胺的混合溶剂，其体积比为1：4，形成质量体积浓度为25％的均质溶液）通过壳层供液泵（9）注入储液池（7）中并确保壳层溶液液面（4）在表面张力作用下包覆住芯针（5）针头尖端，形成复合纤维的壳层；同时，液面高度传感器（6）检测壳层溶液液面（4）的高度，并控制壳层供液泵（9）的注入量；将芯层纺丝液聚氨酯溶液（将一定量的相对密度1.12g/m3的聚氨酯颗粒，溶于N，N-二甲基酰胺，形成质量体积浓度为8％的均质溶液）由芯层供液泵（10）注入到达从所述芯针（5）中，形成复合纤维的芯层；芯层、壳层纺丝液在芯针（5）尖端汇合成复合液滴；芯针的上端高出壳层纺丝液面4.5mm，壳层纺丝液面高出平板电极上表面15mm，接收极板（2）与平板电极（8）的间距为50cm，接收极板与芯针尖端的间距是48.05cm；芯层纺丝泵供液量为1ml/h/针，壳层纺丝泵供液量为2ml/h/针；在平板电极（8）上施加高压直流电场，电场强度为45千伏；复合液滴在电场力作用下经拉伸到达接收极板（2），固化形成芯-壳结构的超细复合静电纺丝纤维。
实施例4
一种平板自由液面同轴静电纺丝方法，将壳层纺丝液（将一定量的相对分子质量为75,000的聚丙烯腈粉末，相对分子质量为600,000的聚环氧乙烷粉末，按质量比为5：1，溶于丙酮、四氢呋喃及N，N-二甲基酰胺的混合溶剂，其体积比为1：1：3，形成质量体积浓度为10％的均质溶液）通过壳层供液泵（9）注入储液池（7）中并确保壳层溶液液面（4）在表面张力作用下包覆住芯针（5）针头尖端，形成复合纤维的壳层；同时，液面高度传感器（6）检测壳层溶液液面（4）的高度，并控制壳层供液泵（9）的注入量；将芯层纺丝液聚甲基丙烯酸甲酯溶液（将一定量的相对分子质量为35,000的聚甲基丙烯酸甲酯粉末，溶于N，N-二甲基酰胺形成质量体积浓度为20％的均质溶液）由芯层供液泵（10）注入到达从所述芯针（5）中，形成复合纤维的芯层；芯层、壳层纺丝液在芯针（5）尖端汇合成复合液滴；芯针的上端高出壳层纺丝液面5mm，壳层纺丝液面高出平板电极上表面20mm，接收极板（2）与平板电极（8）距为80cm，接收极板与芯针尖端的间距是77.5cm；芯层纺丝泵供液量为0.8ml/h/针，壳层纺丝泵供液量为4ml/h/针；在平板电极（8）上施加高压直流电场，电场强度为65千伏；复合液滴在电场力作用下经拉伸到达接收极板（2），固化形成芯-壳结构的超细复合静电纺丝纤维。
实施例5
一种平板自由液面同轴静电纺丝方法，将壳层纺丝液（将一定量的相对分子质量为1300,000的聚乙烯吡咯烷酮粉末，相对分子质量为80,000的聚己内酯粉末，按质量比为5：1，溶于甲酸、三氟乙醇的混合溶剂，其体积比为1：3，形成质量体积浓度为15％的均质溶液）通过壳层供液泵（9）注入储液池（7）中并确保壳层溶液液面（4）在表面张力作用下包覆住芯针（5）针头尖端，形成复合纤维的壳层；同时，液面高度传感器（6）检测壳层溶液液面（4）的高度，并控制壳层供液泵（9）的注入量；将芯层纺丝液（将一定量的相对分子质量为50,000的聚苯胺磺酸，相对分子质量为600,000的聚环氧乙烷粉末，按质量比为3：1，溶于三氯甲烷、N，N-二甲基酰胺的混合溶剂，其体积比为1：2，形成质量体积浓度为12％的均质溶液）由芯层供液泵（10）注入到达从所述芯针（5）中，形成复合纤维的芯层；芯层、壳层纺丝液在芯针（5）尖端汇合成复合液滴；芯针的上端高出壳层纺丝液面4mm，壳层纺丝液面高出平板电极上表面10mm，接收极板（2）与平板电极（8）的间距为85cm，接收极板与芯针尖端的间距是83.6cm；芯层纺丝泵供液量为2ml/h/针，壳层纺丝泵供液量为8ml/h/针在平板电极（8）上施加高压直流电场，电场强度为75千伏；复合液滴在电场力作用下经拉伸到达接收极板（2），固化形成芯-壳结构的超细复合静电纺丝纤维。
实施例6
一种平板自由液面同轴静电纺丝装置，包括储液池（7）、芯针（5）、平板电极（8）、接收极板（2）和高压静电发生器（3），储液池（7）为一敞口圆形容器，其腔体下部水平放置圆形平板电极，平板电极中心上安装有9枚芯针（按矩阵排列），平板电极与高压静电发生器连接，接收极板位于所圆形述储液池的正上方，与接地电极（1）相连。将壳层纺丝液聚氨酯溶液（将一定量的相对密度1.12g/m3的聚氨酯颗粒，溶于N，N-二甲基酰胺，形成质量体积浓度为8％的均质溶液）通过壳层供液泵（9）注入储液池（7）中并确保壳层溶液液面（4）在表面张力作用下包覆住芯针（5）针头尖端，形成复合纤维的壳层；同时，液面高度传感器（6）检测壳层溶液液面（4）的高度，并控制壳层供液泵（9）的注入量；将芯层纺丝液（将一定量的相对分子质量为75,000的聚丙烯腈粉末，相对分子质量为600,000的聚环氧乙烷粉末，按质量比为5：1，溶于丙酮、四氢呋喃及N，N-二甲基酰胺的混合溶剂，其体积比为1：1：4，形成质量体积浓度为10％的均质溶液）由芯层供液泵（10）注入到达从所述芯针（5）中，形成复合纤维的芯层；芯层、壳层纺丝液在芯针（5）尖端汇合成复合液滴；芯针的上端高出壳层纺丝液面3mm，壳层纺丝液面高出平板电极上表面8mm，接收极板（2）与平板电极（8）的间距为85cm，接收极板与芯针尖端的间距是83.9cm；芯层纺丝泵供液量为1.5ml/h/针，壳层纺丝泵供液量为4ml/h/针在平板电极（8）上施加高压直流电场，电场强度为60千伏；复合液滴在电场力作用下经拉伸到达接收极板（2），固化形成芯-壳结构的超细复合静电纺丝纤维。
实施例7
一种平板自由液面同轴静电纺丝装置，包括储液池（7）、芯针（5）、平板电极（8）、接收极板（2）和高压静电发生器（3），储液池（7）为一敞口圆形容器，其腔体下部水平放置圆形平板电极，平板电极中心上安装有50枚芯针（按同心圆排列），平板电极与高压静电发生器连接，接收极板位于所圆形述储液池的正上方，与接地电极（1）相连。将壳层纺丝液（将一定量的相对分子质量为35,000的聚甲基丙烯酸甲酯粉末，相对分子质量为50,000的聚苯胺磺酸，按质量比为5：1，溶于三氯甲烷、N，N-二甲基酰胺的混合溶剂，其体积比为1：3，形成质量体积浓度为8％的均质溶液）通过壳层供液泵（9）注入储液池（7）中并确保壳层溶液液面（4）在表面张力作用下包覆住芯针（5）针头尖端，形成复合纤维的壳层；同时，液面高度传感器（6）检测壳层溶液液面（4）的高度，并控制壳层供液泵（9）的注入量；将芯层纺丝液（将一定量的相对分子质量为1300,000的聚乙烯吡咯烷酮粉末，相对分子质量为80,000的聚己内酯粉末，按质量比为5：1，溶于甲酸、三氟乙醇的混合溶剂，其体积比为1：3，形成质量体积浓度为12％的均质溶液）由芯层供液泵（10）注入到达从所述芯针（5）中，形成复合纤维的芯层；芯层、壳层纺丝液在芯针（5）尖端汇合成复合液滴；芯针的上端高出壳层纺丝液面4mm，壳层纺丝液面高出平板电极上表面8mm，接收极板（2）与平板电极（8）的间距为60cm，接收极板与芯针尖端的间距是58.8cm；芯层纺丝泵供液量为3ml/h/针，壳层纺丝泵供液量为6ml/h/针在平板电极（8）上施加高压直流电场，电场强度为75千伏；复合液滴在电场力作用下经拉伸到达接收极板（2），固化形成芯-壳结构的超细复合静电纺丝纤维。
实施例8
一种平板自由液面同轴静电纺丝装置，包括储液池（7）、芯针（5）、平板电极（8）、接收极板（2）和高压静电发生器（3），储液池（7）为一敞口方形容器，其腔体下部水平放置圆形平板电极，平板电极中心上安装有100枚芯针（按等距排列），平板电极与高压静电发生器连接，接收极板位于所圆形述储液池的正上方，与接地电极（1）相连。将壳层纺丝液聚氨酯溶液（将一定量的相对密度1.12g/m3的聚氨酯颗粒，溶于N，N-二甲基酰胺，形成质量体积浓度为8％的均质溶液）通过壳层供液泵（9）注入储液池（7）中并确保壳层溶液液面（4）在表面张力作用下包覆住芯针（5）针头尖端，形成复合纤维的壳层；同时，液面高度传感器（6）检测壳层溶液液面（4）的高度，并控制壳层供液泵（9）的注入量；将芯层纺丝液聚苯乙烯溶液（将一定量的相对分子质量为350,000的聚苯乙烯粉末，溶于四氢呋喃及N，N-二甲基酰胺的混合溶剂，其体积比为1：4，形成质量体积浓度为25％的均质溶液）由芯层供液泵（10）注入到达从所述芯针（5）中，形成复合纤维的芯层；芯层、壳层纺丝液在芯针（5）尖端汇合成复合液滴；芯针的上端高出壳层纺丝液面3mm，壳层纺丝液面高出平板电极上表面10mm，接收极板（2）与平板电极（8）的间距为15cm，接收极板与芯针尖端的间距是13.7cm；芯层纺丝泵供液量为0.8ml/h/针，壳层纺丝泵供液量为4ml/h/针；在平板电极（8）上施加高压直流电场，电场强度为40千伏；复合液滴在电场力作用下经拉伸到达接收极板（2），固化形成芯-壳结构的超细复合静电纺丝纤维。
实施例9
一种平板自由液面同轴静电纺丝装置，包括储液池（7）、芯针（5）、平板电极（8）、接收极板（2）和高压静电发生器（3），储液池（7）为一敞口方形容器，其腔体下部水平放置圆形平板电极，平板电极中心上安装有400枚芯针（按等距排列），平板电极与高压静电发生器连接，接收极板位于所圆形述储液池的正上方，与接地电极（1）相连。将壳层纺丝液聚环氧乙烷溶液（将一定质量的相对分子质量为600,000的聚环氧乙烷粉末，溶于无水乙醇及纯水的混合溶剂，其体积比为1：2，形成质量体积浓度为4％的均质溶液）通过壳层供液泵（9）注入储液池（7）中并确保壳层溶液液面（4）在表面张力作用下包覆住芯针（5）针头尖端，形成复合纤维的壳层；同时，液面高度传感器（6）检测壳层溶液液面（4）的高度，并控制壳层供液泵（9）的注入量；将芯层纺丝液聚乙烯醇溶液（一定量的相对分子质量为146,000-186,000的聚乙烯醇粉末溶于纯水，形成质量体积浓度为10％的均质溶液）由芯层供液泵（10）注入到达从所述芯针（5）中，形成复合纤维的芯层；芯层、壳层纺丝液在芯针（5）尖端汇合成复合液滴；芯针的上端高出壳层纺丝液面3mm，壳层纺丝液面高出平板电极上表面20mm，接收极板（2）与平板电极（8）的间距为80cm，接收极板与芯针尖端的间距是87.7cm；芯层纺丝泵供液量为0.3ml/h/针，壳层纺丝泵供液量为0.5ml/h/针；在平板电极（8）上施加高压直流电场，电场强度为75千伏；复合液滴在电场力作用下经拉伸到达接收极板（2），固化形成芯-壳结构的超细复合静电纺丝纤维。
Claims (9)
1.一种平板自由液面同轴静电纺丝方法，壳层纺丝液及芯层纺丝液在芯针尖端处汇合形成复合液滴，并在高压电场作用下经拉伸固化在接收极板上形成芯-壳结构的超细纤维毡，其特征是：所述芯层纺丝液置于芯针中，所述芯针置于壳层纺丝液中且芯针的上端高出壳层纺丝液面0.1～5mm，所述纺丝方向为由下到上，即所述接收极板位于储液池的正上方。
2.根据权利要求1所述的一种平板自由液面同轴静电纺丝方法，其特征在于，所述芯针的数目为1～500根；所述芯针的排列方式为矩阵排列或同心圆排列或等距排列；所述壳层纺丝液下部放置平板电极，所述壳层纺丝液面高出平板电极上表面1～20mm，所述平板电极的材质为导电金属铜、铁或铝；所述芯针的材质为导电金属铜、铁或铝，所述芯针安装于所述平板电极，所述接收极板与所述平板电极的间距是10～100cm；所述接收极板与所述芯针尖端的间距是9.89～99.9cm。
3.根据权利要求1所述的一种平板自由液面同轴静电纺丝方法，其特征在于，所述芯层纺丝液为聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚己内酯、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚苯胺磺酸、胶原蛋白、丝素蛋白的一种或几种溶于纯水、乙醇、甲酸、丙酮、四氢呋喃、N，N-二甲基酰胺、三氯甲烷或三氟乙醇的一种或几种的混合物，形成质量体积浓度为2～50wt%的匀质纺丝液；所述壳层纺丝液为聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚己内酯、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚苯胺磺酸的一种或几种溶于溶剂纯水、乙醇、甲酸、丙酮、四氢呋喃、N，N-二甲基酰胺、三氯甲烷或三氟乙醇的一种或几种的混合物，形成质量体积浓度为2～50wt%的匀质纺丝液。
4.根据权利要求1所述的一种平板自由液面同轴静电纺丝方法，其特征在于，所述壳层纺丝液盛放在储液池中，所述储液池材质为绝缘耐腐蚀材料，为玻璃、陶瓷或聚四氟乙烯塑料，其形状为圆柱体或正方体；所述接收极板为平板或滚筒，材质为导电金属铜、铁或铝。
5.根据权利要求1所述的一种平板自由液面同轴静电纺丝方法，其特征在于，所述芯层纺丝液按0.1～10ml/h/针的流速范围补充，所述壳层纺丝液按0.1～10ml/h/针的流速范围补充；所述高压静电的输出电压范围是15V～100KV。
6.如权利要求1～5中任一项所述的一种平板自由液面同轴静电纺丝方法所采用的装置，其特征是：包括储液池、芯针、平板电极、接收极板和高压静电发生器，所述储液池为一敞口容器，其腔体下部水平放置所述平板电极，所述芯针安装于所述平板电极，所述平板电极与所述高压静电发生器连接，所述接收极板位于所述储液池的正上方，与接地电极相连，所述接收极板与所述平板电极的间距是10～100cm；在所述储液池中注入壳层纺丝液后，所述芯针的上端高出壳层纺丝液面0.1～5mm。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述平板电极与所述高压静电发生器正极连通。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述储液池通过导管接通壳层供液泵，所述芯针通过输液管与芯层供液泵相连。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述储液池上方安装一液面高度传感器，所述壳层纺丝液的供给由液面高度传感器检测并控制，以维持壳层纺丝液面在表面张力作用下对芯针的包覆。
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