一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头及纺丝装置、纺丝方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头，包括一总毛细管、第一弯曲毛细管和第二弯曲毛细管；第一弯曲毛细管和第二弯曲毛细管并列设置在总毛细管中，第一弯曲毛细管和第二弯曲毛细管的弯曲的一端均从总毛细管的侧面穿出，第一弯曲毛细管和第二弯曲毛细管的另外一端从总毛细管的出口端穿出。本发明专利技术还公开了一种应用该喷头组装的高压静电纺丝装置，包括第一注射泵、第一注射器、第二注射泵、第二注射器、第三注射泵、第三注射器、硅胶软管、纤维接收板、高压发生器。还提供了制备同轴内含分裂双芯的结构纳米纤维的实施方法，在高压静电场下，实施高压静电纺丝技术，可以单步有效地制备出具有同轴内含分裂双芯的复杂结构特征的纳米纤维。

Micro fluidic control nozzle with coaxial split core and spinning device and spinning method

The invention provides a coaxial dual core embedded split micro fluid control nozzle, including a capillary tube, the first and second bending bending capillary capillary; the first and second bending bending capillary capillary juxtaposed in total capillary, the end of the first bending bending bending capillary capillary and second were from the side through the total capillary, the other end the first and second bending bending capillary capillary from the outlet end through the total capillary. The invention also discloses a high-voltage electrostatic spinning device using the nozzle assembly, which comprises a first injection pump, injection pump, injector, the first second second, third third syringe injection pump, injector, silicone hose, fiber panels, high voltage generator. It provides the implementation methods of structure of nano fibers with double core coaxial split, in the high voltage electrostatic field, the implementation of the electrospinning technology, can step effectively prepared nano fibers with complex structure with double core of coaxial split.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料学领域，涉及一种纺丝装置及纺丝方法，特别是涉及一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头、一种带有同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头的多流体电纺装置，和利用该装置进行电纺单步制备同轴内含分裂双芯的结构纳米纤维的方法。
技术介绍
高压静电纺丝技术简称电纺是一种自上而下(top-down)的纳米制造技术，通过外加电场力克服喷头尖端液滴的液体表面张力和粘弹力而形成射流，在静电斥力、库仑力和表面张力共同作用下，被雾化后的液体射流被高频弯曲、拉延、分裂，在几十毫秒内被牵伸千万倍，经溶剂挥发或熔体冷却在接收端得到纳米级纤维。该技术工艺过程简单、操控方便、选择材料范围广泛、可控性强、并且可以通过喷头设计制备具有微观结构特征的纳米纤维，被认为是最有可能实现连续纳米纤维工业化生产的一种方法，应用该技术制备功能纳米纤维具有良好的前景预期。电纺的最大优势是可以通过纺丝头结构的设计和变换，单步有效地制备出相应结构特征的聚合物微纳米纤维，这是其它各种“bottom-up”的化学合成方法不可能实现的。最常见的是使用同轴毛细金属套管为纺丝头制备芯鞘结构纳米纤维(MogheAKandGuptaBS.Co-axialelectrospinningfornanofiberstructures:Preparationandapplications.Polym.Rev.2008;48:353-377.)和应用左右关系结构纺丝头制备并列纳米纤维(WaltherAandMüllerAHE.Janusparticles:synthesis,self-assembly,physicalproperties,andapplications.Chem.Rev.2013;113:5194-5261.)。但是基于这个概念，还有更多具有复杂结构特征的纳米结构产品有待开发。纳米科技发展到今天，单纯地减小产品的微纳米尺寸以获得相应纳米效用的概念已经逐渐偏出主流。目前更多的注意力都集中在纳米器件、复杂微纳米结构与相应纳米层次的构效关系上。如何有效地制备出结构完整的、具有复杂结构特征的微纳米纤维，并且通过纤维的结构特征去设计它们的功能既是纳米科技的研究热点、也是微制造领域和新型微纳米产品生产所需解决的关键内容。
技术实现思路
针对现有技术中的上述技术问题，本专利技术提供了一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头及纺丝装置、纺丝方法，所述的这种一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头及纺丝装置、纺丝方法要解决现有技术中制备同轴内含分裂双芯的结构纳米纤维的工艺复杂的技术问题。本专利技术提供了一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头，包括一总毛细管、第一弯曲毛细管和第二弯曲毛细管；所述的第一弯曲毛细管和所述的第二弯曲毛细管并列设置在所述的总毛细管中，所述的第一弯曲毛细管和所述的第二弯曲毛细管的弯曲的一端均从所述的总毛细管的侧面穿出，所述的第一弯曲毛细管和所述的第二弯曲毛细管的另外一端均从所述的总毛细管的出口端穿出并齐平设置。进一步的，所述的第一弯曲毛细管和所述的第二弯曲毛细管的另外一端均穿出所述的总毛细管的出口端0.2mm，所述的第一弯曲毛细管和所述的第二弯曲毛细管之间在宽度方向上的距离为0.2mm，所述的第一弯曲毛细管和所述的第二弯曲毛细管分别和所述的总毛细管的内壁在宽度方向上的距离为0.2mm。进一步的，所述的总毛细管的进口端设置有一个接口，所述的接口的外侧壁上设置有螺旋形的加强筋，所述的第一弯曲毛细管和第二弯曲毛细管的弯曲部的外侧壁上均设置有环形的凸起。进一步的，所述的总毛细管的长度为70mm；第一弯曲毛细管的长度为75mm；第二弯曲毛细管的长度为80mm；所述的总毛细管、第一弯曲毛细管和第二弯曲毛细管之间采用环氧树脂胶粘一起并密封。本专利技术还提供了一种高压静电纺丝装置，包括第一注射泵、第一注射器、第二注射泵、第二注射器、第三注射泵、第三注射器、第一硅胶软管、第二硅胶软管、纤维接收板、高压发生器，权利要求1所述的一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头，所述的第一注射器安装在所述的第一注射泵内，所述的第一注射器和所述的同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头连接，所述的第二注射器安装在所述的第二注射泵内，所述的第二注射器通过所述的第一硅胶软管和所述的同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头连接，所述的第三注射器安装在所述的第三注射泵内，所述的第三注射器通过所述的第二硅胶软管和所述的同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头连接，所述的高压发生器和所述的同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头连接，在所述的同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头的下端设置有纤维接收板。本专利技术还提供了利用上述的高压静电纺丝装置制备同轴内含分裂双芯的结构纳米纤维的方法，在第一注射器内加入第一纺丝液体，第二注射器内加入第二纺丝液体，第三注射器内加入第三纺丝液体，通过高压静电场作用，即可制备出同轴内含分裂双芯的结构纳米纤维。进一步的，上述的制备同轴内含分裂双芯的结构纳米纤维的方法，包括如下步骤：1)一个配制纺丝液的步骤，所述的第一纺丝液为质量百分比浓度为8%的聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液；第二纺丝液为质量百分比浓度为13%的EudragitE100的乙醇溶液；第三纺丝液为质量百分比浓度为13%的EudragitL100的乙醇溶液；2)将步骤1所得的第一、第二和第三纺丝液分别加入到相应注射器中，然后开启第一注射泵、第二注射泵和第三注射泵；3)控制第一注射器的鞘液流量为2.0ml/h，控制第二和第三注射器的芯液流量均为0.1ml/h开启高压发生器，调整纤维板接受距离为15cm，将电压升为15kV进行电纺，即得聚乙烯吡咯烷酮外鞘包裹一边为EudragitE100，另外一边为EudragitL100的分裂双芯复合结构纳米纤维。本专利技术在多次试验的基础上，遵循高压电场下流体的行为特征和基本的自然规律，摸索出一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头，应用该喷头组装电纺装置、实施电纺工艺，可以单步有效地制备出结构完整、尺寸均一的同轴内含分裂双芯的纳米纤维，为新型结构纳米功能材料的设计、制备以及大规模生产和应用提供可能。本专利技术和已有技术相比，其技术进步是显著的。本专利技术的同轴内含分裂双芯的高压静电纺丝方法应用简单、操作方便、易于控制，在高压静电场下，利用该方法实施高压静电纺丝技术，可以单步有效地制备出具有同轴内含分裂双芯的复杂结构特征的纳米纤维，并且可以通过增多纺丝头数量进行大规模放大生产。附图说明图1是本专利技术一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头的整体外形示意图，1-总毛细管、2-弯曲毛细管、3-弯曲毛细管、4-接口、5-环形凸起、6-环氧树脂。图2是本专利技术一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头的出口拍摄图。图3是本专利技术一种高压静电纺丝装置的结构示意图，7-高压发生器、8-第一注射泵、9-第二注射泵、10-第三注射泵、11-同轴内含分裂双芯的微流体电喷头、12-纤维接收板、13-第一高弹性硅胶软管、14-第一注射器、15-第二注射器、16-第三注射器、17-第二高弹性硅胶软管。图4是本专利技术一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头与全部流体注射器的连接方式。图5是应用本专利技术的电纺装置制备同轴内含分裂双芯的结构纳米纤维的复合泰勒锥图样。图6是应用实施例所得同轴内含分裂双本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头，其特征在于：包括一总毛细管、第一弯曲毛细管和第二弯曲毛细管；所述的第一弯曲毛细管和所述的第二弯曲毛细管并列设置在所述的总毛细管中，所述的第一弯曲毛细管和所述的第二弯曲毛细管的弯曲的一端均从所述的总毛细管的侧面穿出，所述的第一弯曲毛细管和所述的第二弯曲毛细管的另外一端均从所述的总毛细管的出口端穿出并齐平设置。

【技术特征摘要】
1.一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头，其特征在于：包括一总毛细管、第一弯曲毛细管和第二弯曲毛细管；所述的第一弯曲毛细管和所述的第二弯曲毛细管并列设置在所述的总毛细管中，所述的第一弯曲毛细管和所述的第二弯曲毛细管的弯曲的一端均从所述的总毛细管的侧面穿出，所述的第一弯曲毛细管和所述的第二弯曲毛细管的另外一端均从所述的总毛细管的出口端穿出并齐平设置。2.根据权利要求1所述的一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头，其特征在于：所述的第一弯曲毛细管和所述的第二弯曲毛细管的另外一端均穿出所述的总毛细管的出口端0.2mm，所述的第一弯曲毛细管和所述的第二弯曲毛细管之间在宽度方向上的距离为0.2mm，所述的第一弯曲毛细管和所述的第二弯曲毛细管分别和所述的总毛细管的内壁在宽度方向上的距离为0.2mm。3.根据权利要求1所述的一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头，其特征在于：所述的总毛细管的进口端设置有一个接口，所述的接口的外侧壁上设置有螺旋形的加强筋，所述的第一弯曲毛细管和第二弯曲毛细管的弯曲部的外侧壁上均设置有环形的凸起。4.根据权利要求1所述的一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头，其特征在于：所述的总毛细管的长度为70mm；第一弯曲毛细管的长度为75mm；第二弯曲毛细管的长度为80mm；所述的总毛细管、第一弯曲毛细管和第二弯曲毛细管之间采用环氧树脂胶粘一起并密封。5.一种高压静电纺丝装置，其特征在于：包括第一注射泵、第一注射器、第二注射泵、第二注射器、第三注射泵、第三注射器、第一硅胶软管、第二硅胶软管、纤维接收板、高压发生器，权利要求1所述的一种同轴内含分裂双芯的微流体控制喷头，所述的第一注射器安装在所述的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：余灯广，刘新宽，张瑶瑶，张玲玲，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31