一种静电纺丝纤维膜的生产设备及利用该设备制备静电纺丝纤维膜的方法技术

本发明专利技术涉及静电纺丝技术领域，更具体地，涉及一种静电纺丝纤维膜的生产设备及利用所述设备制备静电纺丝纤维膜的方法。一种静电纺丝纤维膜的设备，还包括可喷出含有增强材料溶液或含有生长因子的溶液的喷嘴装置。本发明专利技术其结构简单，通过增设的喷嘴装置，使得静电纺和喷涂结合，可以制备得到具有高强度的纳米纤维膜，或者是用于制备具有更佳载药效果的纳米纤维膜。采用本发明专利技术所述生产设备生产纤维膜，可以克服现有的纳米纤维膜强度不高或加载的活性因子容易失活的问题，具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种静电纺丝纤维膜的生产设备及利用该设备制备静电纺丝纤维膜的方法
本专利技术涉及的静电纺丝
，更具体地，涉及一种静电纺丝纤维膜的生产设备及利用该设备制备静电纺丝纤维膜的方法。
技术介绍
静电纺丝是一种利用带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形制备纳米到微米尺寸聚合物纤维的纺丝技术，相对于一般方法制备的聚合物纤维，静电纺制备的纤维具有直径小、孔隙度高、孔隙连通、比表面积大等优点，而且其设备易组装、操作方便。同时，静电纺纳米纤维支架可在形态和结构上模拟人体天然细胞外基质（ECM），有利于细胞的粘附和增殖，可为组织器官的再生创造有利的条件。正是由于上述的优点，使得静电纺丝纤维膜在仿生、组织工程等医疗领域有广阔的应用前景。但是，通过静电纺得到的纳米纤维膜力学性能较差，限制了其在肌腱、韧带、肌肉、疝气等需要较强力学支撑的组织再生领域的应用。能够提高静电纺纤维膜强度的方法有很多种，他们都有各自的优点，也有其应用的局限。如对静电纺丝过程进行多方面的改进：a、设计不同的收集方法，如滚筒式、液体收集、平板收集、交换电极等；b、对纺丝过程进行改进，如使用附加电场、设计多头纺丝等；c、优化纺丝工艺，包括调节电压、接收距离、纺丝液浓度、纺丝液流速等。但上述的方法对提高纳米纤维膜的力学性能效果不明显。另外还有物理热处理。如专利ZL200710056878.7中提到，将PVDF溶解后进行电纺，得到超细纤维膜，并将两层或者多层的超细纤维膜在热合装置上连续热合处理，得到力学性能良好的PVDF纤维膜；另外还有将无机材料与聚合物溶解在同一溶剂中形成共混溶液，静电纺丝得到的纳米纤维膜后，进行高温煅烧，得到具有高强度的纳米纤维膜。虽然物理热处理的方式，能够极大的提高纳米纤维膜的力学性能，对基础的聚合物的耐热性要求较高，且经过热处理后的纳米纤维膜普遍偏硬，孔隙率及比表面积相应的会降低。也可采用物理共混如共纺、或者混纺，但是其纺丝条件比较苛刻，未能够适用所有的聚合物。而如果采取静电纺纳米纤维膜与其他膜直接复合的话，在受力情况下容易出现分层现象，如CN101787651A中所描述的。而采取化学交联、固化的方式提高强度也是比较常见的。如CN101139746A中提供一种通过缩聚的方法得到高强度的纳米纤维膜，聚酰胺酸静电纺得到PAA无纺布，高温缩聚成聚酰亚胺纳米纤维膜。另外，可以采用直接将引发剂或交联剂和聚合物混合溶解进行电纺，或形成电纺纤维膜后浸渍含有引发剂或交联剂的溶液，然后交联、固化得到具有高强度的纳米纤维膜。一方面，化学改性的方面需要聚合物有相应的官能团，如酯基、羧基、羟基、氨基等，未能够针对所有的聚合物纳米纤维膜进行补强，另一方面交联、固化后的纳米纤维膜的孔隙率、比表面积相应的会降低，同时纳米纤维膜有变硬的可能性。无论上述何种方法，都是采用原有的静电纺丝设备，在制备静电纺丝膜后增加后续的工艺步骤实现的，其操作复杂，工艺难以控制。设计一种可以简化操作，同时获得强度高的电纺纤维膜的生产设备，具有实际意义。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种静电纺丝纤维膜的生产设备，其结构简单，通过增设的喷嘴装置，使得静电纺和喷涂结合，将增强材料和/或活性因子分散在电纺膜纤维支架内部，得到具有高强度或含有高活性的活性因子的纳米纤维膜；进一步的，提供利用该设备制备静电纺丝纤维膜的方法，该方法可以将一些具有良好力学性能的材料与纳米纤维膜复合，为纳米纤维膜提供力学支撑，使得到具有高孔隙度、高比表面积的纳米纤维膜；同时具备较高的力学强度，能够广泛应用于疝气、肩袖、肌腱、韧带等损伤修复。同时，该方法还可以将一些含有活性因子的溶液与纳米纤维膜更好地结合，降低生长因子的失活风险。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种静电纺丝纤维膜的生产设备，包括电纺液供液装置、与电纺液供液装置连接的电纺液喷丝装置，电纺液喷丝装置设有喷丝针头；还包括接收装置和第一高压静电发生器、第二高压静电发生器，接收装置设有可转动接收喷丝针头喷出纤维的接收辊，第一高压静电发生器与喷丝针头电连接，第二高压静电发生器与接收辊电连接；还包括喷嘴装置，所述的喷嘴装置设有喷涂喷嘴，喷涂喷嘴与喷丝针头成一定角度设置。本方案中，喷嘴装置可以设置多个，因此喷涂喷嘴也可以为多个，这样可以便于丰富和调控喷涂组分的组成。喷涂喷嘴与接收辊的距离为小于等于100mm，喷涂面积与溶液的特性、压力、距离、喷嘴的性状等密切相关，距离越短，喷涂面积越小，由于接收辊为弧面，接收面积不大，过大的距离不利于接收。所以需控制距离低于100mm。优选地，喷涂喷嘴与接收辊的距离为2~100mm。在第一高压静电发生器和第二高压静电发生器的作用下，由于喷丝针头带有高压，而接收辊带有接上极性相反的高压或接地，因此喷丝针头与接收辊间存在压差，液滴在针头处受到表面张力、重力和电场力的综合作用，在离开针头后，分裂成纤维，被接收辊接收。调节电压值改变静电纺丝喷丝针头与接收辊的电场分布，以达到调节产品性能的目的。而通过增设的喷嘴装置，使得静电纺和喷涂结合，将增强材料或活性因子通过喷涂工艺分散在电纺膜纤维支架内部，得到改性的纳米纤维膜。进一步的，所述喷涂喷嘴与喷丝针头均设于接收辊圆周外侧，喷涂喷嘴与喷丝针头之间的夹角为90°～180°。本设备是通过现有的静电纺丝设备改装而来，一般的静电纺丝设备其针头放置为正上方，改装后的设备，针头的位置可以绕接收辊轴旋转移动，它可以放置在接收装置的正上方，亦可以绕接收辊旋转任意角度，优选喷涂喷嘴与静电纺丝喷丝针头之间形成的角度为90~180度。进一步的，所述的电纺液供液装置包括微量泵前管、注射器、注射泵，微量泵前管一端连接喷丝针头，另一端连接注射器，注射器连接注射泵。将连接好微量泵前管的注射器安装在注射泵上，而推进的速度由注射泵设定。启动注射泵，将料液从注射器中挤压入微量泵前管，通过微量泵前管到达喷丝针头，由于表面张力、电场力、重力等的作用，在针头处形成泰勒锥。进一步的，所述的电纺液喷丝装置包括支架、用于带动支架往复运动的驱动装置，喷丝针头安装于支架上，支架与驱动装置连接。该电纺液喷丝装置可放置在接收装置的正上方，也可以放置在接收装置的两侧。且该喷丝装置能够绕接收装置旋转180度，即可以从接收装置的正上方旋转至两侧。进一步的，所述的喷嘴装置还连接喷涂压力产生装置。所述的喷嘴装置还包括喷涂注射器、控制阀、第一软管、第二软管，喷涂喷嘴与控制阀连接，控制阀通过第一软管与喷涂注射器连接，喷涂注射器内具有装载喷涂液的空间，第二软管一端连接喷涂注射器，另一端连接喷涂压力产生装置。将含有增强材料或含活性因子的溶液装入可密闭的喷涂注射器中，用第一软管连接注射器与控制阀，控制阀上有流量调节装置，可以调节喷涂的流量。喷涂注射器另一端密封并与压力产生装置连接。压力产生装置利用柱塞泵、隔膜泵等给连接的喷涂注射器增加压力，以便溶液喷出时能够很好的雾化。进一步的，所述的接收装置还包括转动电机，转动电机与接收辊连接。接收装置是由接收辊、支撑架、联轴器、以及转动电机构成。将接收辊通过轴承固定在支撑架上。连接联轴器并与转动电机连接固定，由电机带动转动。一种静电纺丝纤维膜的制备方法，应用所述的生产设备，包括以下步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静电纺丝纤维膜的生产设备，包括电纺液供液装置（1）、与电纺液供液装置（1）连接的电纺液喷丝装置（2），电纺液喷丝装置（2）设有喷丝针头（21）；还包括接收装置（5）和第一高压静电发生器（6）、第二高压静电发生器（7），接收装置（5）设有可转动接收喷丝针头（21）喷出纤维的接收辊（51），第一高压静电发生器（6）与喷丝针头（21）电连接，第二高压静电发生器（7）与接收辊（51）电连接；其特征在于，还包括喷嘴装置（3），所述的喷嘴装置（3）设有喷涂喷嘴（31），喷涂喷嘴（31）与喷丝针头（21）成一定角度设置。

【技术特征摘要】
1.一种静电纺丝纤维膜的制备方法，其特征在于，应用如下生产设备：一种静电纺丝纤维膜的生产设备，包括电纺液供液装置（1）、与电纺液供液装置（1）连接的电纺液喷丝装置（2），电纺液喷丝装置（2）设有喷丝针头（21）；还包括接收装置（5）和第一高压静电发生器（6）、第二高压静电发生器（7），接收装置（5）设有可转动接收喷丝针头（21）喷出纤维的接收辊（51），第一高压静电发生器（6）与喷丝针头（21）电连接，第二高压静电发生器（7）与接收辊（51）电连接；所述生产设备还包括喷嘴装置（3），所述的喷嘴装置（3）设有喷涂喷嘴（31），喷涂喷嘴（31）与喷丝针头（21）成一定角度设置，所述喷涂喷嘴（31）与喷丝针头（21）均设于接收辊（51）圆周外侧，喷涂喷嘴（31）与喷丝针头（21）之间的夹角为90°～180°；所述喷涂喷嘴（31）与接收辊（51）的距离为小于等于100mm；所述的喷嘴装置（3）还连接喷涂压力产生装置（4）;所述制备方法包括以下步骤：S1.制备电纺溶液：配制用于静电纺丝的电纺溶液；S2.将步骤S1的溶液装入静电纺丝注射器中；S3.制备喷涂液：所述喷涂液为含有增强材料的溶液/乳浊液，将所述喷涂液转移至喷涂装置中；S4.进行静电纺丝及喷涂操作，喷涂操作的启动为与静电纺丝同时启动或在静电纺丝启动后再启动，喷涂操作的终止为与静电纺丝同时终止或在静电纺丝终止前终止；S5.后处理：将步骤S4完成后得到的样品浸泡在合适的溶液中，除去残留溶剂后进行干燥；S6.裁剪、包装、灭菌；所述的步骤S4中，静电纺丝参数范围为：纺丝电压：10kv~30kv；纺丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹泽丰，林高强，徐弢，袁玉宇，
申请(专利权)人：广州迈普再生医学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44