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1、(10)申请公布号 CN 103114342 A (43)申请公布日 2013.05.22 CN 103114342 A *CN103114342A* (21)申请号 201310068452.9 (22)申请日 2013.03.05 D01D 5/00(2006.01) (71)申请人 青岛大学 地址 266071 山东省青岛市市南区宁夏路 308 号 (72)发明人 楼涛 汪学军 (54) 发明名称 一种简易高效制备定向纳米纤维的静电纺丝 装置 (57) 摘要 一种简易高效制备定向纳米纤维的静电纺丝 装置， 属于静电纺丝领域。 装置主要包括高压静电 发生器、 底部联通的平行格栅收集器、 用。
2、于存储静 电纺丝液的针管、 直流调速器、 驱动电机、 绝缘隔 断。其中高压静电发生器的正极通过针管固定盘 下的铜片和电刷与针管的针头连接， 负极与收集 器连接。通过调节直流调速器的电压控制驱动电 机的转速， 从而带动与之相连接的针管以一定转 速作水平旋转。高压静电驱动聚合物纺丝液形成 纳米纤维， 以及针管圆周运动产生的离心力， 驱使 纳米纤维贴附在接地的平行格栅收集器上， 从而 得到定向排列的纳米纤维膜。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图2页 (10)申请公布号。
3、 CN 103114342 A CN 103114342 A *CN103114342A* 1/1 页 2 1. 一种简易高效制备定向纳米纤维的静电纺丝装置， 主要包括以下组成部分 ： 高压静 电发生器、 底部联通的平行格栅收集器、 用于存储静电纺丝液的针管、 直流调速器、 驱动电 机、 绝缘隔断， 其中高压静电发生器的正极通过针管固定盘下的铜片和电刷与针管的针头 连接， 负极与收集器连接， 通过调节直流调速器的电压控制驱动电机的转速， 从而控制与之 相连接的针管以一定转速作水平旋转， 高压静电驱动聚合物纺丝液形成纳米纤维， 以及针 管圆周运动产生的离心力， 驱使纳米纤维贴附在平行格栅收集器上。
4、， 纺丝一定时间可得到 定向排列的纳米纤维膜。 2. 根据权利要求 1 所述的静电纺丝装置， 其特征在于高压静电发生器的正极通过铜片 和电刷与针管的针头连接， 负极与收集器连接。 3. 根据权利要求 1 所述的静电纺丝装置， 其特征在于所使用的收集器为一种平行格栅 收集器， 半径在 15-35cm 之间， 平行格栅的间距在 1-3cm 之间， 高度在 2-5cm 之间。 4. 根据权利要求1 所述的静电纺丝装置， 其特征在于所使用收集器是固定的， 其放置 的高度与针管水平。 5. 根据权利要求 1 所述的静电纺丝装置， 其特征在于针管是水平旋转的， 其转速通过 直流调速器和与之相连接的驱动电机。
5、调节， 转速范围为 30-120 转 / 分。 权 利 要 求 书 CN 103114342 A 2 1/2 页 3 一种简易高效制备定向纳米纤维的静电纺丝装置 技术领域 0001 本发明涉及一种简易高效制备定向纳米纤维的静电纺丝装置， 所属技术领域为静 电纺丝。 背景技术 0002 静电纺丝技术是当前高分子材料和纳米技术研究领域的一个新热点。其中， 定向 排列的纳米纤维静电纺丝技术在组织工程、 药物缓释、 仿生材料、 传感器和微电子器件等各 个领域都有着广泛的应用 （龙云泽等， 青岛大学学报 （自然科学版） ， 2008;21（2） ： 92 99） 。 特别是在组织工程的研究中， 定向排列。
6、纳米纤维在神经、 肌腱等组织的修复中有着重要的 应用。Yang 等将神经元细胞种植在聚乳酸定向纳米纤维上 , 定向纳米纤维能引导神经元 细胞沿纤维长度方向生长 （Yang等， Biomaterials,2005;26:2603-2610） 。 Zakhem等采用定 向的壳聚糖 / 胶原管状物修复大肠平滑肌， 取得了良好的效果 （Zakhem 等， Biomaterials, 2012; 33: 4810-4817） 。 0003 目前， 制备定向静电纺丝纤维的方法有很多种。 典型的方法主要包括: 转轴法、 平 行电极法、 转盘法、 滚筒法、 导电模板法等 （仰大勇等， 合成纤维， 2008;6。
7、 ： 1-5） ， 应用于不同 聚合物的定向纤维纺丝， 通过调节设备参数、 聚合物溶液的浓度等条件可制得有序性良好 的定向纺丝纤维。 CN102181948A公开了一种带有两个上下平行放置的镶有金属外圈绝缘圆 盘的一维有序结构的纳米纤维静电纺丝装置， CN101363137A 公开了开放滚筒式的定向排列 纳米纤维静电纺丝装置， 都能取得有序定向排列的纤维。但目前的定向纳米纤维纺丝装置 多采用旋转式的收集器， 结构复杂， 效率较低， 收集得到的纳米纤维易粘结， 而且无法同时 得到多个结构相似的样品， 对于其应用研究有很大的困难。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种简单高效的定向纳米纤维静。
8、电纺丝装置， 用于各种生物 友好聚合物溶液的纺丝， 能一次性收集多个样品， 制备的定向纺丝纤维膜可广泛用于组织 工程的研究和应用。 0005 如说明书附图 1 所示， 实现本发明的技术方案如下 ： 装置主要包括一个能产生 0-30 kV 直流高压的静电发生器 （1） ； 一个带有金属针头的注射针管 （3） ， 针管的容量约为 1-10 ml， 可根据聚合物溶液量调节 ； 一个底部联通的平行格栅收集器 （2） ， 半径在15-35 cm 之间， 高度约在 2-5 cm 之间， 格栅的宽度约在 1-3 cm 之间， 此收集器可一次性收集数十到 数百个定向纳米纤维的试样。装置中， 针管与收集器分别采。
9、用绝缘体 （4） 、（5） 固定在同一 水平面上， 针管以一定转速 （30-120 转 / 分） 作水平旋转， 其速度由直流调速器 （8） 和直流 驱动电机 （9） 控制， 采用直流电机可避免产生电场分布， 提高纤维的定向排列度。高压静电 发生器的正极通过针管固定盘下的铜片 （6） 、 电刷 （7） 与针管的针头连接， 负极与收集器连 接。高压静电发生器产生的高压静电驱动聚合物纺丝液形成纳米纤维， 以及针管圆周运动 产生的离心力， 驱使纳米纤维贴附在接地的平行格栅收集器上， 从而得到定向排列的纳米 说 明 书 CN 103114342 A 3 2/2 页 4 纤维膜。除高压静电发生器和直流调速。
10、器外， 其它设备均放置在绝缘隔断 （10） 中， 避免外 界电场和空气流动等的干扰。 0006 本发明装置的主要优点是结构简单、 灵活， 利用平行格栅收集器可一次性收集多 个样品， 通过调节格栅的尺寸、 静电电压、 针管转速等参数， 可适用于不同聚合物溶液的定 向纳米纤维纺丝， 制得的定向纳米纤维有序性好， 并可通过调节纺丝时间得到不同厚度的 定向纳米纤维膜。 附图说明 0007 图 1 ： 定向纺丝装置示意图。其中 1. 高压静电发生器 2. 收集器 3. 针管 4. 针管 绝缘固定盘 5. 收集器绝缘支撑 6. 铜片 7. 电刷 8. 直流调速器 9. 驱动电机 10. 绝缘隔 断。 00。
11、08 图 2 ： 本发明装置得到的定向纳米纤维膜扫描电镜图。 具体实施方式 0009 下面结合实施例， 对本发明作进一步地详细说明， 但本发明的实现方式并不局限 于此。 0010 如说明书附图 1 所示， 装置包括一个能产生 0-30 kV 的高压静电发生器装置 ； 一 个带有金属针头的 3 ml 注射针管 ； 一个底部联通的钢制平行格栅收集器， 半径为 25 cm， 格 栅高度为 3 cm， 宽度为 2 cm， 此收集器可一次性收集约 60 个试样。装置中， 针管与收集器 分别采用绝缘体固定在同一水平面上， 针管旋转速度由一个0-14 V的直流调速器和直流驱 动电机控制。 高压静电发生器的正。
12、极通过针管固定盘下的铜片和电刷与针管的金属针头连 接， 负极用铜导线与收集器连接。 除高压静电发生器和直流调速器外， 其它设备均放置在绝 缘隔断中， 避免外界电场和空气流动等的干扰。称取 0.7 g 壳聚糖粉末， 加入 10 ml 三氟乙 酸， 在70 回流条件下， 溶解壳聚糖。 称取1.2 g聚己内酯， 常温下溶解于10 ml三氟乙醇 中。分别取 1 g 壳聚糖的三氟乙酸溶液和 1.5 g 聚己内酯的三氟乙醇溶液， 混合均匀后， 加 入到 3 ml 的针管中， 针管以 60 转 / 分作水平旋转， 通以 15 kV 的高压静电， 纺丝 10 min 可 得到定向纳米纤维膜。定向纳米纤维膜的微观形貌见说明书附图 2。 说 明 书 CN 103114342 A 4 1/2 页 5 图 1 说 明 书 附 图 CN 103114342 A 5 2/2 页 6 图 2 说 明 书 附 图 CN 103114342 A 6 。