双组分或多组分纤维及其制造方法技术

本文公开了用于形成双组分或多组分纳米纤维的系统、装置和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双组分或多组分纤维及其制造方法相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2017年12月7日提交的美国临时申请系列号62/596,057的利益，其内容通过引用整体并入本文。
技术介绍
纤维介质（例如包含聚合物纤维的纤维介质）被用于多种不同的应用中，例如医用服装和防护服、绝缘、过滤器、天花板、电池隔离介质、组织工程支架等。但是，在本领域中需要可定制且独特设置的双组分或多组分纤维，以提供特定的结构上的和/或功能上的益处。概述本公开提供了独特的双组分或多组分纤维，以及用于制造该纤维的可定制的系统、装置和方法。因此，在一个实施方案中，本文提供了用静电纺丝（electrospinning）装置制备双组分或多组分纳米纤维的第一方法，该静电纺丝装置包含含有第一通道和在该第一通道内的第二通道的喷丝头。在一些实施方案中，该方法包含：将第一聚合物的溶液供应至第一通道、将第二聚合物的溶液供应至第二通道、以及通过相应的通道将溶液静电纺丝至基质的表面上，从而制备一种纤维结构，其包含具有第一层和在该第一层内的第二层的纤维，其中第一层包含第一聚合物且第二层包含第二聚合物。在第一方法的一些实施方案中，本文公开的第一和第二聚合物具有不同的偶极矩。在一些实施方案中，第一聚合物具有大于约2D（德拜（Debye））的偶极矩，且第二聚合物具有小于约1D的偶极矩。在第一方法的一些实施方案中，喷丝头的第一通道和第二通道是同轴的。在第一方法的一些实施方案中，所述方法进一步包含将第三聚合物的溶液供应至喷丝头的第三通道，其中第三通道在第二通道的内部，由此制得的纤维包含第一层、在第一层内的第二层和在第二层内的第三层。第一、第二和第三层可以分别包含第一、第二和第三聚合物。在一些实施方案中，第三聚合物具有的偶极矩大于第二聚合物具有的偶极矩。在一些实施方案中，第三聚合物具有的偶极矩大于第二聚合物并且小于第一聚合物具有的偶极矩。在一些实施方案中，第三聚合物具有的偶极矩大于第二聚合物具有的偶极矩，并且约等于或大于第一聚合物具有的偶极矩。在一些实施方案中，第一和第三聚合物是相同的聚合物。在一些实施方案中，第一和第三聚合物是不同的聚合物。在一些实施方案中，第一聚合物具有大于约2D的偶极矩。在一些实施方案中，第二聚合物具有小于约1D的偶极矩。在一些实施方案中，第三聚合物具有约等于或大于约1D的偶极矩。在一些实施方案中，第一聚合物具有大于约2D的偶极矩，第二聚合物具有小于约1D的偶极矩，第三聚合物具有等于或大于约1D的偶极矩。在第一方法的一些实施方案中，喷丝头包含在第一通道内的多个不重叠的第二通道，因此，所制备的纤维包含第一层和在第一层内的多个不重叠的第二层。在这样的实施方案中，该多个第二层中的至少一层具有小于约1D的偶极矩。在第一方法的一些实施方案中，喷丝头包含在第一通道内的多个不重叠的第二通道，以及在该多个第二通道的每一个内的第三通道。在一个实施方案中，本文还提供了一种纳米纤维，其包含含有第一聚合物的第一层和在该第一层内且含有第二聚合物的第二层，其中第一层和第二层具有不同的偶极矩。在一些实施方案中，纳米纤维的第一层具有大于约2D的偶极矩，且第二层具有小于约1D的偶极矩。在一些实施方案中，纳米纤维进一步包含在第二层内的第三层，其中第二层和第三层具有不同的偶极矩。在一些实施方案中，纳米纤维的第一层具有大于约2D的偶极矩，且第二聚合物具有小于约1D的偶极矩。在一些实施方案中，纳米纤维的第一层具有大于约2D的偶极矩，第二聚合物具有小于约1D的偶极矩，且第三层具有约等于或大于约1D的偶极矩。在一些实施方案中，纳米纤维包含多个第二层。在这样的实施方案中，纳米纤维的第二层中的至少一层具有小于约1D的偶极矩。在一些实施方案中，纳米纤维进一步包含在该多个第二层的每层内的第三层，并且其中每个第三层具有与相应的第二层不同的偶极矩。在一个实施方案中，本文还提供了制备双组分或多组分纳米纤维的第二方法，其中该方法包含：在合适的条件下将第一聚合物溶液与第二聚合物溶液混合以制备混合物、在允许第一聚合物溶液和第二聚合物溶液保持或分离成不同相的条件下将混合物静电纺丝至基质表面上，从而制备一种纤维结构，其包含的纤维具有位于不同部分中的第一聚合物和第二聚合物。在第二方法的一些实施方案中，第一聚合物和第二聚合物具有不同的偶极矩。在一些实施方案中，第一聚合物具有大于约2D的偶极矩，第二聚合物具有小于约1D的偶极矩。在第二方法的一些实施方案中，混合物包含约相等体积的第一聚合物溶液和第二聚合物溶液。在一些实施方案中，混合物中第一聚合物溶液与第二聚合物溶液的比例为约100∶1至约1∶100。在一些实施方案中，混合物中第一聚合物溶液与第二聚合物溶液的比例为约1：100至约1：1、约1：75至约1：1、约1：50至约1：1、约1：25至约1：1、约1：10至约1：1、约1：5至约1：1或约1：1。在一些实施方案中，混合物中第一聚合物溶液与第二聚合物溶液的比例为约100：1至约1：1、约75：1至约1：1、约50：1至约1：1、约25：1至约1：1、约10：1至约1：1、约5：1至约1：1或约1：1。在一些实施方案中，混合物中第一聚合物溶液与第二聚合物溶液的比例为约1：1。在第二方法的一些实施方案中，第一聚合物溶液的至少一部分与第二聚合物溶液相分离（phaseseparate）。在第二方法的一些实施方案中，混合物的至少一部分是不均匀的，并且在静电纺丝过程中，第一聚合物溶液的至少一部分与第二聚合物溶液相分离。在第二方法的一些实施方案中，第一聚合物溶液基本上均匀地分散在第二聚合物溶液中。在第二方法的一些实施方案中，第一聚合物溶液包含第一治疗分子。在一些实施方案中，第二聚合物溶液包含第二治疗分子。在一些实施方案中，在人类患者体内，第一治疗分子需要比第二治疗分子更短的释放时间。在一些实施方案中，在人类患者体内，第二治疗分子需要比第一治疗分子更短的释放时间。在一个实施方案中，本文还提供了使用包含多个喷丝头的静电纺丝装置制备纤维结构的第三方法，其中该方法包含：将第一聚合物的溶液供应至至少一个喷丝头、将第二聚合物的溶液供应至至少另一个喷丝头、以及通过相应的喷丝头将溶液静电纺丝至基质的表面上，从而制备一种纤维结构，其包含具有不同聚合物的纤维。在第三方法的一些实施方案中，第一聚合物和第二聚合物具有不同的偶极矩。在一些实施方案中，第一聚合物具有大于约2D的偶极矩，且第二聚合物具有小于约1D的偶极矩。在第三方法的一些实施方案中，静电纺丝装置包含至少一排喷丝头，其中该排中的至少一个喷丝头被连接至第一溶液，并且该排中的至少另一个喷丝头被连接至第二溶液。在一些实施方案中，静电纺丝装置包含多排喷丝头，其中至少一排中的所有喷丝头被连接至第一溶液，且至少另一排中的所有喷丝头被连接至第二溶液。在一个实施方案中，本文还提供了制备双组分或多组分纳米纤维的第四方法，其中该方法包含：将颗粒浸入第一聚合物溶液和第二聚合物溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用静电纺丝装置制备双组分或多组分纳米纤维的方法，所述静电纺丝装置包含含有第一通道和在所述第一通道内的第二通道的喷丝头，所述方法包含：/n将第一聚合物的溶液供应至第一通道；/n将第二聚合物的溶液供应至第二通道；以及/n通过相应的通道将溶液静电纺丝至基质的表面上，从而制备一种纤维结构，所述纤维结构包含的纤维具有含有第一聚合物的第一层和在所述第一层内且含有第二聚合物的第二层，/n其中所述第一聚合物和所述第二聚合物具有不同的偶极矩。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171207 US 62/596,0571.一种使用静电纺丝装置制备双组分或多组分纳米纤维的方法，所述静电纺丝装置包含含有第一通道和在所述第一通道内的第二通道的喷丝头，所述方法包含：
将第一聚合物的溶液供应至第一通道；
将第二聚合物的溶液供应至第二通道；以及
通过相应的通道将溶液静电纺丝至基质的表面上，从而制备一种纤维结构，所述纤维结构包含的纤维具有含有第一聚合物的第一层和在所述第一层内且含有第二聚合物的第二层，
其中所述第一聚合物和所述第二聚合物具有不同的偶极矩。


2.根据权利要求1所述的方法，其中一种聚合物具有大于约2德拜（D）的偶极矩，且另一种聚合物具有小于约1D的偶极矩。


3.根据权利要求1所述的方法，其中喷丝头进一步包含在第二通道内的第三通道，因此，所制备的纤维包含第一层、在所述第一层内的第二层以及在所述第二层内的第三层。


4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一层具有大于约2D的偶极矩，所述第二聚合物具有小于约1D的偶极矩，且所述第三层具有大于约2D的偶极矩。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述喷丝头包含在所述第一通道内的多个不重叠的第二通道，因而所制备的纤维包含第一层和在所述第一层内的多个不重叠的第二层。


6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第二层中至少一层具有小于约1D的偶极矩。


7.根据权利要求5所述的方法，其中所述喷丝头进一步包含在所述多个第二通道中的每一个内的第三通道。


8.一种制备双组分或多组分纳米纤维的方法，所述方法包含：
在合适的条件下将第一聚合物溶液与第二聚合物溶液混合来制备混合物；以及
在允许所述第一聚合物溶液和所述第二聚合物溶液保持或分离成不同相的条件下将所述混合物静电纺丝至基质表面上，从而制备一种纤维结构，所述纤维结构包含的纤维具有在不同部分的第一聚合物和第二聚合物，
其中所述第一聚合物和所述第二聚合物具有不同的偶极矩。


9.根据权利要求8所述的方法，其中混合物包含约相等体积的第一聚合物溶液和第二聚合物溶液。


10.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述混合物中，所述第一聚合物溶液与所述第二聚合物溶液的比例为约1：100至约100：1、约1：10至约10：1、或约1：1。


11.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一聚合物的至少一部分与第二聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祺琦，廖磊，崔屹，
申请(专利权)人：四清空气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US