實(shí)驗(yàn)室微量注射泵在高壓靜電紡絲中的應(yīng)用

2023-04-21 13:44:01

靜電紡絲即在高壓靜電下用聚合物溶液進(jìn)行紡絲的過程。靜電紡絲可以制備直徑在幾十到幾百納米的纖維，產(chǎn)品具有較高的孔隙率和較大的比表面積，成分多樣化，直徑分布均勻，在生物醫(yī)學(xué) 環(huán)境工程以及紡織等領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價(jià)值。常見的靜電紡絲納米纖維在過濾以及個(gè)體防護(hù)方面可以用于水處理防護(hù)服口罩等;在傳感器領(lǐng)域可以用作電阻傳感器光學(xué)傳感器等;在化工領(lǐng)域可以用于催化劑等;在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域可以用于傷口敷料組織工程支架藥物載體等。

高壓靜電紡絲技術(shù)

靜電紡絲是通過對(duì)聚合物溶液施加外加電場(chǎng)，在高壓靜電下(幾千伏至幾十萬伏高壓)，制備聚合物纖維的紡絲技術(shù)。用靜電紡絲法制得的纖維比傳統(tǒng)的紡絲法制得的纖維細(xì)的多，直徑一般在幾十納米至幾微米之間，最小直徑可以達(dá)到1nm。

在靜電紡絲過程中，一般將紡絲針頭接高壓電正極，與針頭保持一定距離的接收板或接收器接負(fù)極。在表面張力作用下聚合物溶液在針頭處呈球狀液滴，隨著電壓增大，液滴表面電荷密度增大，當(dāng)靜電力大于表面張力，噴絲口表面的液滴被拉長，當(dāng)達(dá)到臨界電壓時(shí)，液體就會(huì)從球狀變?yōu)殄F狀，即泰勒錐。隨著電壓繼續(xù)增大，當(dāng)靜電力大于平衡臨界值后，液體克服噴頭液滴外表面張力，向接收器運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行加速，多次拉伸分裂，最后在接收器上形成納米纖維。

靜電紡絲裝置示意圖

靜電紡絲的裝置主要由注射泵注射器高壓電源以及接收裝置組成。其中，高壓電源的正極與負(fù)極分別與注射器針頭和接收裝置相連，而接收裝置的形式也是多樣化的，可以是靜止的平面高速轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒圓盤，或特殊形狀的支架模具等。紡絲的參數(shù)設(shè)置環(huán)境條件等對(duì)紡絲的效果影響至關(guān)重要。

靜電紡絲影響因素

影響靜電紡絲的因素和工藝參數(shù)有很多，可以歸為2類：

①體系因素，包括聚合物的分子質(zhì)量分子質(zhì)量分布和溶劑性質(zhì)如(粘度電導(dǎo)率介電常數(shù)和表面張力)等

②電紡工藝參數(shù)，包括施加的電場(chǎng)強(qiáng)度溶液濃度溶液流動(dòng)速率噴絲口的尺寸噴絲口與接收器的距離和環(huán)境條件(溫度濕度空氣流動(dòng)速率)等。其中溶劑的選擇注射速度的穩(wěn)定溶液濃度施加的電場(chǎng)強(qiáng)度與噴絲口與接收器的距離是影響紡絲的主要因素。