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静电纺丝技术及其在药品纳米纤维制备中的应用

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:静电纺丝又称电纺技术,是指一种高分子液体或熔体在高压电场的作用下,喷嘴射流拉伸的固体纳米纤维纺纱方法。静电纺丝机一般包括高压电源、喷射装置和收集装置。药品根据静电纺丝的类别、药品的挥发程度、药品与静电纺丝材料之间的相互影响进行选择。史知峰等,以丙酮为溶剂,对静电纺丝纤维进行研究,确定了药品浓度的最佳比例,纺制出了效果优良的纳米纤维。

静电纺丝技术及其在药品纳米纤维制备中的应用

静电纺丝又称电纺技术,是指一种高分子液体或熔体在高压电场的作用下,喷嘴射流拉伸的固体纳米纤维纺纱方法。1934年,Formhals发明了利用静电斥力生产纤维素聚合物纤维制造技术方案的设备,并申请了专利,自那时以来,许多研究人员对静电纺丝进行研究。静电纺丝纤维不但具有直径小的特点,而且还有诸多其他优点,如孔隙度高、精细程度高、手感好,并且具有一致性和高均匀性等,在化学物理、热、光、磁和其他领域的特殊属性。静电纺丝在医学、工业、国防等有十分大的应用潜力。

1.基本特点

静电纺丝实验设备是静电纺丝机。静电纺丝机一般包括高压电源、喷射装置和收集装置。喷射装置与收集装置距离一般为15~25cm,加0~50kV的电压。纺丝液在高电压的作用下喷出,形成一道射流,是由液体表面的张力和弹性力所形成的。溶剂的蒸发和凝固融化,最终在接收设备形成纤维。

2.静电纺丝的影响因素

影响静电纺丝的因素很多,其中最主要的影响因素包括药品的选择、溶液的浓度、电压高低、钢制针头与接收板的距离等。

(1)药品的选择。药品根据静电纺丝的类别、药品的挥发程度、药品与静电纺丝材料之间的相互影响进行选择。张玉军等选用异丙醇/水和DMAC作为溶剂,对浓度为 10%的乙烯—乙烯醇嵌段共聚物溶液进行静电纺丝。

(2)药品的浓度。静电纺丝时,如果溶液的浓度低于某一个点时,静电纺丝时不会形成丝状物,而是会以液滴的状态滴落在收集板上,当溶液的浓度高于某一个点时,就会导致钢制针头内的纺丝溶液下落的速度特别缓慢,甚至不能流出,严重影响到纺丝的效率。史知峰等,以丙酮为溶剂,对静电纺丝纤维进行研究,确定了药品浓度的最佳比例,纺制出了效果优良的纳米纤维。(www.xing528.com)

(3)电压高低。随着电压的增高,静电纺丝机内的电场强度变大,同时不锈钢针头内纺丝液的下落速度也会增大,所得到的纳米纤维就会更加细。因此,在纺丝液中适当加入一些导电但不影响纺丝溶液本身效果的物质,可以使静电纺丝所得到的纤维质量更加优良。

(4)钢制针头与接收板的距离。如果距离太近,不锈钢针头内的纺丝溶液还未经过纺丝机内的电场就已经滴落在收集板上,导致纺丝效果不佳;反之,如果距离过远,纺丝纤维会随着静电电场四处散落,难以收集。接收板滚筒示意图如图4.1所示。

3.应用及发展前景

静电纺丝是最简约、方便、有效的纳米纤维制造方法,是最基本的科学技术。通过静电纺丝制备的纳米纤维在各个行业领域均有建树,但是因为目前静电纺丝法无法量产纳米纤维,静电纺丝研究的重点将围绕工业化、技术的应用和原理展开。通常情况下,用聚合物静电纺丝得到的纳米纤维具有独特的性能,比如,纳米纤维比表面积大、孔隙率高等独特结构性能,使其应用领域非常广泛,包括光电子器件、传感器技术、催化、过滤以及生物医学等。

图4.1 接收板滚筒示意图

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