CN206279289U - 一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置 - Google Patents

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王婷
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Abstract

本实用新型公开了一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置，属于磁性纳米材料领域，其结构包括静电纺丝发生装置和接收装置，所述静电纺丝发生装置包括电源、微量泵和针管，针管与微量泵相连通且在底端设有喷头；所述接收装置包括接收槽、永磁体和铝箔纸，所述接收槽位于所述针管的正下方，接收槽内设有超纯水，所述接收槽位于所述永磁体上，所述永磁体位于所述铝箔纸上；所述电源的正极与所述针管相连，电源的负极与所述铝箔纸相连。利用本实用新型的装置制备蓬松态的磁性纳米纤维的方法简单、成本低廉、工艺易控制，其制备的蓬松态磁性纳米纤维孔隙率大且表现出铁磁性及良好的磁响应性。

Description

一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置
技术领域
本实用新型涉及磁性纳米材料领域，具体地说是一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置。
背景技术
纳米材料是纳米技术的核心与基础，也是材料领域非常重要的分支，磁性纳米材料作为一种新型的功能纳米材料，已显示出巨大的应用潜力，是近年来材料领域的研究热点之一。近些年，随着生物技术的飞速发展，磁性纳米材料因具有良好的生物相容和优异的热学性能，在细胞分离、免疫检测、磁性活体标记、磁共振成像、靶向药物、磁过热治疗癌症、免疫检测等领域展现出广阔的应用前景，磁性纳米材料与生物医学研究结合的领域已成为国际上最具活力的研究领域之一。
静电纺丝技术因操作方法简单、适用性好等优势是生产纳米纤维重要方法之一，其制得的纳米纤维具有孔隙率高、比表面积大、直径分布均匀等优点。通过静电纺丝技术制备的磁性纳米纤维兼具磁性纳米颗粒和有机高分子材料的特征。目前，国内外对于静电纺丝技术制备磁性纳米纤维的实验方法已有较为深入的研究，然而这些研究多集中在制备磁性纳米纤维膜方面，其制备的纤维膜存在孔隙率小、磁性能差的问题，严重限制了磁性纳米纤维在生物医学领域的应用。
实用新型内容
针对上述现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提供一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置，该装置操作简单且制备的材料孔隙率大、磁性能好。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案为：一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置，包括静电纺丝发生装置和接收装置，所述静电纺丝发生装置包括电源、微量泵和针管，针管与微量泵相连通且在底端设有喷头；所述接收装置包括接收槽、永磁体和铝箔纸，所述接收槽位于所述针管的正下方，接收槽内设有超纯水，所述接收槽位于所述永磁体上，所述永磁体位于所述铝箔纸上；所述电源的正极与所述针管相连，电源的负极与所述铝箔纸相连。
为实现针管上的喷头与接收槽内液面之间的距离可调，进一步的技术方案为：所述针管安装在升降装置上，升降装置带动针管上下移动。针管上下移动从而改变针管上的喷头与接收槽内液面之间的距离。
优选的技术方案为：所述喷头与所述接收槽内液面之间的距离为10～15cm。
优选的技术方案为：所述喷头的出液流量为1.0～3.0ml/h。
当喷头与接收槽内液面之间的距离以及喷头的出液流量在上述范围内时，制备出的磁性纳米纤维品质最佳。
进一步的技术方案为：所述接收槽为底面直径为20～30cm的敞口凹槽。接收槽选用广口容器，便于操作。
优选的技术方案为：所述的接收槽为玻璃或者有机玻璃制成的培养皿。
优选的技术方案为：所述的永磁体为钕铁硼永磁体。
一种可选择的技术方案为：所述升降装置包括丝杠和螺母套，所述丝杠活动安装在底座上，所述螺母套与所述丝杠相配合，所述针管安装在螺母套上，丝杠原位旋转带动螺母套做往复直线运动。通过丝杠传动副调整针管的高度，精确度高，可以实现针管的喷头与接收槽内的液面之间微小距离的调整。
另一种可选择的技术方案为：所述升降装置为液压缸、气缸或者电动推杆。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置，由接收装置中间的永磁体产生磁场，对收集到的磁性纳米纤维产生磁力效果，在磁力拉伸作用下，收集到的纤维克服水的表面张力作用，在接收槽的超纯水中形成蓬松态的结构，从而制备出蓬松态磁性纳米纤维。该装置设计简单且巧妙合理，所制得的蓬松态磁性纳米纤维直径相对较小、孔隙率高、蓬松效果好。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图；
图2为本实用新型制备实验2制得的蓬松态磁性纳米纤维的扫描电镜图。
图中：1针管喷头，2接收槽，3超纯水，4永磁体，5铝箔纸。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步的描述：
如图1所示，一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置，包括静电纺丝发生装置和接收装置，所述静电纺丝发生装置包括电源、微量泵和针管，针管与微量泵相连通且在底端设有针管喷头1；所述接收装置包括接收槽2、永磁体4和铝箔纸5，所述接收槽2位于所述针管的正下方，接收槽2内设有超纯水3，所述接收槽2位于所述永磁体4上，所述永磁体4位于所述铝箔纸5上；所述电源的正极与所述针管相连，电源的负极与所述铝箔纸5相连。
为实现针管喷头1与接收槽2内液面之间的距离可调，所述针管安装在升降装置(图中未示出)上，升降装置带动针管上下移动。针管上下移动从而改变针管上的喷头与接收槽内液面之间的距离。所述升降装置包括丝杠和螺母套，所述丝杠活动安装在底座上，所述螺母套与所述丝杠相配合，所述针管安装在螺母套上，丝杠原位旋转带动螺母套做往复直线运动。通过丝杠传动副调整针管的高度，精确度高，可以实现针管的喷头与接收槽内的液面之间微小距离的调整。
所述喷头与所述接收槽内液面之间的距离为10～15cm，所述喷头的出液流量为1.0～3.0ml/h，所述接收槽为底面直径为20～30cm的培养皿，所述的永磁体为钕铁硼永磁体。
当注射器针管充满溶液后，通过微量泵将液体推出，在电场力作用下，纺丝液从针管喷头1喷出，首先形成泰勒锥，然后形成磁性纳米纤维，在到达收集槽2后，钕铁硼永磁体产生的磁场发挥作用，将磁性纳米纤维聚集，进而在接收槽2内的超纯水3中形成蓬松态的结构。
制备实验1：
采用本实施例的装置，量取5ml的N,N二甲基甲酰胺于螺口玻璃瓶中，加入0.0937g四氧化三铁，将螺口玻璃瓶旋紧后用封口膜封口，超声振荡30分钟，将等量的曲拉通X-100加入到溶液中，再次超声振荡30分钟，得到四氧化三铁分散液；
称取0.625g聚丙烯腈原丝加入到四氧化三铁分散液中，在55℃、180r/min下磁力加热搅拌12小时，制得纺丝溶液；将纺丝溶液静置5小时以除去溶液中的气泡，将电源电压调至15kV，接收距离：针管喷头1与超纯水3的液面的距离为10cm，针管喷头1出液流量为1.0mL/h，接收槽2底部直径大小为20cm，在搭建的电纺装置进行电纺，即得蓬松态磁性纳米纤维。
制备实验2：
采用本实施例的装置，量取5ml的N,N二甲基甲酰胺于螺口玻璃瓶中，加入0.2475g四氧化三铁，将螺口玻璃瓶旋紧后用封口膜封口，超声振荡30分钟，将等量的曲拉通X-100加入到溶液中，再次超声振荡30分钟，得到四氧化三铁分散液；
称取0.625g聚丙烯腈原丝加入到四氧化三铁分散液中，在55℃、180r/min下磁力加热搅拌12小时，制得纺丝溶液；将纺丝溶液静置5小时以除去溶液中的气泡，将电压调至15kV，接收距离：针管喷头1与超纯水3的液面的距离为10cm，出液流量为3.0mL/h，接收槽2底部直径大小为30cm，在搭建的电纺装置进行电纺，即得蓬松态磁性纳米纤维，其扫描电镜图如图2所示。
本实用新型中，所述升降装置不限于实施例所述的螺纹传动副，还可以设置为液压缸、气缸或者电动推杆等可以带动针管升降的装置。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不是本实用新型的全部实施例，不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术。

Claims (9)

1.一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置，其特征是，包括静电纺丝发生装置和接收装置，所述静电纺丝发生装置包括电源、微量泵和针管，针管与微量泵相连通且在底端设有喷头；所述接收装置包括接收槽、永磁体和铝箔纸，所述接收槽位于所述针管的正下方，接收槽内设有超纯水，所述接收槽位于所述永磁体上，所述永磁体位于所述铝箔纸上；所述电源的正极与所述针管相连，电源的负极与所述铝箔纸相连。
2.根据权利要求1所述的一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置，其特征是，所述针管安装在升降装置上，升降装置带动针管上下移动。
3.根据权利要求1所述的一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置，其特征是，所述喷头与所述接收槽内液面之间的距离为10～15cm。
4.根据权利要求1所述的一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置，其特征是，所述喷头的出液流量为1.0～3.0ml/h。
5.根据权利要求1所述的一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置，其特征是，所述接收槽为底面直径为20～30cm的敞口凹槽。
6.根据权利要求5所述的一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置，其特征是，所述的接收槽为玻璃或者有机玻璃制成的培养皿。
7.根据权利要求1所述的一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置，其特征是，所述的永磁体为钕铁硼永磁体。
8.根据权利要求2所述的一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置，其特征是，所述升降装置包括丝杠和螺母套，所述丝杠活动安装在底座上，所述螺母套与所述丝杠相配合，所述针管安装在螺母套上，丝杠原位旋转带动螺母套做往复直线运动。
9.根据权利要求2所述的一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置，其特征是，所述升降装置为液压缸、气缸或者电动推杆。
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