本發(fā)明涉及一種用于微/納米纖維制備的觸拉紡絲裝置及方法，屬于紡織技術(shù)和功能纖維制備領(lǐng)域。一種用于微/納米纖維制備的觸拉紡絲裝置，該裝置包括供液組件、剪切陣列、電機和觸點部件，向觸點部件提供穩(wěn)定流速的供液組件通過管路與用于容納紡絲液的觸點部件連接，剪切陣列與電機連接并由電機帶動轉(zhuǎn)動，所述剪切陣列是由圓盤和設(shè)置于圓盤上的多根剪切棒組成，觸點部件與剪切棒相鄰。與靜電紡絲相比，觸拉紡絲設(shè)備簡單成本低，無需高壓更安全，能比靜電紡絲紡更高的紡絲液濃度，紡絲效率高。與離心紡絲相比，觸拉紡絲裝置體積小巧，電機所需轉(zhuǎn)速小，精度要求低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于微/納米纖維制備的觸拉紡絲裝置及方法，屬于紡織技術(shù)和功能纖維制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微/納米纖維材料由于具有纖維直徑小、比表面積大、孔隙率高等優(yōu)點，而廣泛用于組織工程支架、藥物傳輸、過濾介質(zhì)、人造血管、生物芯片、納米傳感器、光學(xué)、復(fù)合材料等領(lǐng)域。微/納米纖維膜因微/納米纖維顯著的納米尺度效應(yīng)得到眾多研究者的關(guān)注。納米纖維的制備方法有：紡絲法、分子技術(shù)制備法和生物制備法等。其中，靜電紡和離心紡，作為當前常用的制備單根連續(xù)微/納米纖維的紡絲方法，分別利用靜電場力和離心力拉伸紡絲液滴形成纖維。這兩種紡絲方法雖“戰(zhàn)功顯赫”，但仍分別存在以下幾個固有缺陷限制了該方法商業(yè)大規(guī)模使用：裝置復(fù)雜產(chǎn)量低、工藝苛刻電壓高，和設(shè)備轉(zhuǎn)速精度高、體積龐大收絲難等局限。因此在成本、規(guī)模、可控性研究方面離實用化及應(yīng)用需求還有很大距離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種設(shè)備簡單小巧的用于微/納米纖維制備的觸拉紡絲裝置。

本發(fā)明提供一種新型的制備微/納米纖維的觸拉紡絲方法，紡絲效率高、安全易操作、適用性廣。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

一種用于微/納米纖維制備的觸拉紡絲裝置，該裝置包括供液組件、剪切陣列、電機和觸點部件，向觸點部件提供穩(wěn)定流速的供液組件通過管路與用于容納紡絲液的觸點部件連接，剪切陣列與電機連接并由電機帶動轉(zhuǎn)動，所述剪切陣列是由圓盤和設(shè)置于圓盤上的多根剪切棒組成，觸點部件與剪切棒相鄰。

本發(fā)明中，供液組件由注射泵和加熱裝置組成，剪切陣列是由剪切棒和圓盤組成，剪切陣列中心與電機相聯(lián)動，由電機帶動剪切陣列中高速旋轉(zhuǎn)，觸點部件為具有內(nèi)部空腔、底部設(shè)有注液口、尖端設(shè)有出液口的錐形體，收絲附件為電機帶動旋轉(zhuǎn)的特定形狀框架。觸拉紡絲時，供液組件向觸點部件內(nèi)部空腔提供穩(wěn)定流速和特定溫度的紡絲液，并從觸點部件錐體尖端出液口流出形成液滴，剪切陣列在電機帶動下高頻剪切拉伸該紡絲液滴形成液橋，并在流體中進一步拉伸、固化、成纖收集于收絲附件或剪切陣列，從而制備出高取向性的納米纖維。電機轉(zhuǎn)速一般為1000-4000rpm。

作為優(yōu)選，所述剪切棒的直徑范圍為0.5-5mm，剪切棒的長度范圍為10-500mm，剪切棒垂直于圓盤平面，剪切棒以圓盤的中心為對稱中心均勻分布，剪切棒的固定端與圓盤中心距離≥10mm。進一步優(yōu)選的是，剪切棒根數(shù)為偶數(shù)，剪切棒至少為2根。優(yōu)選的是，剪切棒數(shù)量10-40根，直徑0.5-3mm，長度50-500mm，剪切棒垂直于圓盤平面，以圓盤中心為中心對稱均勻分布，剪切棒與圓盤中心距離≥20mm。

作為優(yōu)選，剪切棒表面疏水疏油，水接觸角＞150°，油接觸角＞90°。進一步優(yōu)選的是，所述剪切棒材質(zhì)選自銅、鐵、鋁、鋁合金、不銹鋼及其合金，硅酸鹽（玻璃、陶瓷等），聚四氟乙烯（PTFE）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物（ABS）等高分子基塑料，以及上述材質(zhì)的復(fù)合。

作為優(yōu)選，供液組件是由注射泵和加熱裝置組成。注射泵儲存紡絲液并提供穩(wěn)定流速，流速2-2000mL/h，加熱裝置提供紡絲液所需紡絲溫度，加熱溫度范圍25-400℃。進一步的，供液組件控制紡絲液流速10-1000mL/h，紡絲液溫度控制在25-300℃。