一种基于冰球为模板制备三维微纳米纤维膜的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电纺丝纤维材料技术领域，具体涉及一种以冰球为模板，利用静电纺丝技术制备三维电纺丝材料的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，利用静电纺丝技术制备微纳米纤维材料在国内外科学技术研究领域一直颇受关注。静电纺丝技术因其本身装置简单、操作方便，在一维微纳米材料制备方面具备明显的优势。制备的微纳米纤维具有大的长度与直径比、高的表面能及高的孔隙率等特点，因而在物理、化学、生物医学及纺织业等领域都受到极大推崇。三维微纳米结构是在一维微纳米纤维基础上制备而成的，相比于一维微纳米纤维，三维微纳米结构具有空间支撑作用，这就决定了三维微纳米结构材料在生物医学等方面具有更广泛的应用。制备三维微纳米结构的方法有多种，但过程比较复杂，其中常以金属体作为纤维收集极，使纤维沉积其上，从而获得微纳米纤维膜，然而用金属作为模板容易产生金属残余，并且干扰电场。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于克服以金属作为模板制备三维微纳米纤维存在的缺点，提供一种操作简单、成本低、模板易除、无金属残留的制备三维微纳米纤维膜的方法。
[0004]解决上述技术问题所采用的技术方案是:将电纺丝溶液装入电纺丝注射器内，电纺丝喷丝头与高压电源相连；将超疏水铝箔放置在制冷板上，并在超疏水铝箔上滴加水滴使其结成冰球，然后将该铝箔作为收集装置，并同低压接地端相连，以冰球为模板在常温下进行静电纺丝过程，得到三维微纳米纤维膜。
[0005]上述冰球的大小优选为1.0?2.5mm。
[0006]上述的电纺丝溶液可以是现有技术公开的任意一种适合静电纺丝工艺的溶液，静电纺丝过程优选控制电纺丝溶液的流量为0.5?1.5mL/h、电纺丝喷丝头与收集装置之间的距离为9?12cm、电纺丝电压为5?8kV、相对湿度低于15%、制冷板的温度低于_1°C。
[0007]本发明的有益效果:
[0008]1、本发明以冰球为模板，相对金属模板来说，冰球更容易控制并且制作成本低，更为重要的是纺丝完成后不需要人工逐个去掉模板，只需将三维微纳米纤维膜在室温下放置一段时间，冰球即可自行消失，从而简化了制备三维微纳米纤维膜的整个过程。
[0009]2、本发明以冰球为模板其生物兼容性好，不存在金属残留。
[0010]3、本发明以冰球为模板不干扰静电纺丝设备产生的电场。
【附图说明】
[0011]图1是实施例1制备的三维微纳米纤维膜的扫描电镜图。
[0012]图2是实施例1制备的三维微纳米纤维膜的凸面的扫描电镜图。
[0013]图3是实施例1制备的三维微纳米纤维膜的凹面的扫描电镜图。
[0014]图4是实施例2制备的三维微纳米纤维膜的扫描电镜图。
[0015]图5是实施例2制备的三维微纳米纤维膜的凸面的扫描电镜图。
[0016]图6是实施例2制备的三维微纳米纤维膜的凹面的扫描电镜图。
[0017]图7是实施例3中以不同大小的冰球为模板制备的三维微纳米纤维膜的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
[0019]下面实施例中的超疏水铝箔根据文献方法制备，具体方法为:将4cmX4cm的铝箔依次在去离子水、乙醇、氯仿和丙酮中超声2分钟，然后将铝箔在2.5mol/L的盐酸水溶液中室温浸泡4分钟，用去离子水清洗干净后，在去离子水中煮沸20分钟，最后用N2干燥，得到清洗干净的铝箔；将清洗干净的铝箔依次在分子量为200000?350000的聚二烯丙基二甲基氯化铵(1.0mg/mL，溶剂为1.0moI/L NaCl水溶液)、分子量为70000的聚四苯乙烯磺酸钠(1.0mg/mL,溶剂为1.0moI/L NaCl水溶液)、分子量为200000?350000的聚二烯丙基二甲基氯化铵(1.0mg/mL,溶剂为1.0moI/L NaCl水溶液)溶液中各浸泡20分钟，进行层层组装，其中每次浸泡后都用去离子水清洗干净并用N2干燥；最后在0.lmol/L全氟辛酸钠水溶液中浸泡3分钟，并用去离子水清洗干净和N2干燥，得到超疏水铝箔。
[0020]实施例1
[0021]将1.5g分子量为70000?90000的聚己内酯加入1mL氯仿与甲醇的体积比为7:1的混合液中，配制成电纺丝溶液，将电纺丝溶液装入电纺丝注射器内，电纺丝喷丝头与高压电源相连；将超疏水铝箔放置在制冷板上，并在超疏水铝箔上滴加多个2 μ L的水滴使其结成冰球，然后将该铝箔作为收集装置，并同低压接地端相连，以冰球为模板在常温下进行静电纺丝过程，控制电纺丝溶液的流量为lmL/h、电纺丝喷丝头与收集装置之间的距离为10.5cm、电纺丝电压为6.97kV、相对湿度为11 %、制冷板的温度为_5°C，得到三维微纳米纤维膜。采用扫描电镜观察所得到的纤维膜(如图1?3)，从图1中可以看出纤维的直径均匀。由图2和3可见，在静电纺丝过程中，纤维沉积在冰球模板上可以得到三维微纳米纤维膜，图2和3分别为三维微纳米纤维膜的凸面和凹面。
[0022]实施例2
[0023]将Ig分子量为70000?90000的聚己内酯加入1mL六氟异丙醇中，配制成电纺丝溶液，将电纺丝溶液装入电纺丝注射器内，电纺丝喷丝头与高压电源相连；将超疏水铝箔放置在制冷板上，并在超疏水铝箔上滴加多个2 μ L的水滴使其结成冰球，然后将该铝箔作为收集装置，并同低压接地端相连，以冰球为模板在常温下进行静电纺丝过程，控制电纺丝溶液的流量为lmL/h、电纺丝喷丝头与收集装置之间的距离为10.5cm、电纺丝电压为5.13KV、相对湿度为14.1%、制冷板的温度低于_4°C，得到三维微纳米纤维膜。采用扫描电镜观察所得到的纤维膜(如图4?6)，由图4可以看出，获得的纤维膜中的纤维直径均匀并且更细，说明该纤维膜具有更高的表面能。由图5和6可见，在静电纺丝过程中，以冰球为模板可以得到三维微纳米纤维膜。图5和6分别为三维微纳米纤维膜的凸面和凹面。
[0024]实施例3
[0025]将Ig分子量为70000?90000的聚己内酯加入1mL六氟异丙醇中，配制成电纺丝溶液，将电纺丝溶液装入电纺丝注射器内，电纺丝喷丝头与高压电源相连；将超疏水铝箔放置在制冷板上，并在超疏水铝箔上滴加多个I μ L、3 μ L、3.5 μ L的水滴使其结成冰球，然后将该铝箔作为收集装置，并同低压接地端相连，以冰球为模板在常温下进行静电纺丝过程，控制电纺丝溶液的流量为lmL/h、电纺丝喷丝头与收集装置之间的距离为11cm、电纺丝电压为5.32kV、相对湿度为9.6%、制冷板的温度为-5°C，得到三维微纳米纤维膜。由图7可见，通过使用不同大小的冰球可以获得具有不同直径球体的三维微纳米纤维膜。
【主权项】
1.一种基于冰球为模板制备三维微纳米纤维膜的方法，其特征在于:将电纺丝溶液装入电纺丝注射器内，电纺丝喷丝头与高压电源相连；将超疏水铝箔放置在制冷板上，并在超疏水铝箔上滴加水滴使其结成冰球，然后将该铝箔作为收集装置，并同低压接地端相连，以冰球为模板在常温下进行静电纺丝过程，得到三维微纳米纤维膜。2.根据权利要求1所述的基于冰球为模板制备三维微纳米纤维膜的方法，其特征在于:所述冰球的大小为1.0?2.5_。3.根据权利要求1或2所述的基于冰球为模板制备三维微纳米纤维膜的方法，其特征在于:所述的静电纺丝过程控制电纺丝溶液的流量为0.5?1.5mL/h、电纺丝喷丝头与收集装置之间的距离为9?12cm、电纺丝电压为5?8kV、相对湿度低于15%、制冷板的温度低于-1。。。
【专利摘要】本发明公开了一种基于冰球为模板制备三维微纳米纤维膜的方法，该方法将超疏水铝箔放置在制冷板上，并在超疏水铝箔上滴加水滴使其结成冰球，然后将该铝箔作为收集装置，以冰球为模板在常温下进行静电纺丝过程，得到三维微纳米纤维膜。本发明以冰球为模板，相对金属模板来说，冰球更容易控制并且制作成本低，更为重要的是纺丝完成不需要人工逐个去掉模板，只需将三维微纳米纤维膜在室温下放置一段时间，冰球即可自行消失，从而简化了制备三维微纳米纤维膜的整个过程，而且冰球的生物兼容性好，不存在金属残留，不干扰静电纺丝电场。
【IPC分类】D04H1/728, D04H1/4382, D01D5/00
【公开号】CN105274734
【申请号】CN201510852061
【发明人】段新瑞, 李燕茹
【申请人】陕西师范大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月27日