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一種水汽輸送材料及其制備裝置和制備方法與流程

文檔序號(hào):11938151閱讀:來源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種水汽輸送材料,其特征是:所述水汽輸送材料為具有環(huán)形結(jié)構(gòu)的纖維膜,所述環(huán)形結(jié)構(gòu)由中心重合、邊緣形狀相同且相互無縫嵌合的系列環(huán)形單元組成,其中,環(huán)形單元的數(shù)量為n,2≤n≤20,纖維膜中心為第1環(huán)形單元,其它環(huán)形單元為空心環(huán)狀結(jié)構(gòu),序號(hào)由纖維膜中心向邊緣遞增;

所述環(huán)形單元的親水性能由纖維膜中心向邊緣逐漸增強(qiáng),第1環(huán)形單元的接觸角為θ°,θ=120~160,第1環(huán)形單元的透濕量為Q kg·m-2·d-1,Q=0.5~1,第k環(huán)形單元的接觸角為[θ-13*(k-1)]°,第k環(huán)形單元的透濕量為[Q+(k-1)]kg·m-2·d-1,2≤k≤n;

所述水汽輸送材料中纖維的直徑為0.02~20μm,水汽輸送材料的孔徑為1~30μm,孔隙率為60~99.99%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水汽輸送材料,其特征在于,所述邊緣形狀為圓形、正三角形、正方形、正六邊形或正八邊形。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水汽輸送材料,其特征在于,所述第1環(huán)形單元的面積為1~100cm2,其它環(huán)形單元的寬度為5~20cm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水汽輸送材料,其特征在于,實(shí)現(xiàn)所述環(huán)形單元的親水性能由纖維膜中心向邊緣逐漸增強(qiáng)的方法為:每個(gè)環(huán)形單元內(nèi)均含有相同材料的親水性納米纖維和相同材料的疏水性納米纖維,親水性納米纖維在環(huán)形單元中的比重由纖維膜中心向邊緣逐漸增強(qiáng),第1環(huán)形單元中親水性納米纖維與疏水性納米纖維組分的重量比為R,R=1/99~27/73,第k環(huán)形單元中親水性納米纖維與疏水性納米纖維組分的重量比為[R+(k-1)/31]。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水汽輸送材料,其特征在于,所述親水性納米纖維為聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維、聚氨酯纖維、聚丙烯酸纖維、聚丙烯酰胺纖維、聚氨酷纖維或聚酞胺纖維,所述疏水性納米纖維為聚四氟乙烯纖維、聚偏氟乙烯纖維、聚乙烯醇縮丁醛纖維、聚苯乙烯纖維、聚苯胺纖維、氟化乙丙烯纖維或聚全氟乙丙烯纖維。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水汽輸送材料,其特征在于,實(shí)現(xiàn)所述環(huán)形單元的親水性能由纖維膜中心向邊緣逐漸增強(qiáng)的方法為:每個(gè)環(huán)形單元都是由含不同數(shù)量親水基團(tuán)的親水聚合物紡絲制得的,環(huán)形單元中親水聚合物的親水基團(tuán)的數(shù)量由中心向邊緣逐漸增多,第1環(huán)形單元中親水聚合物的親水基團(tuán)的數(shù)量為T,T=800~3200,第k環(huán)形單元中親水聚合物的親水基團(tuán)的數(shù)量為kT。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種水汽輸送材料,其特征在于,所述親水聚合物為聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷或聚酞胺,所述親水基團(tuán)為羥基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基或氨基。

8.如權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述水汽輸送材料的制備裝置,其特征是:所述制備裝置為環(huán)形靜電紡絲裝置,主要由環(huán)形筒、載針環(huán)、針頭、儲(chǔ)液裝置和接收基板組成,所述接收基板位于環(huán)形筒的上方;

所述環(huán)形筒由金屬板環(huán)繞形成,所述環(huán)形筒為中心軸線重合、截面形狀相同且套在一起的系列環(huán)筒,系列環(huán)筒的上底面和下底面分別位于同一水平面上;

所述載針環(huán)為中心軸線重合的系列空心環(huán)和實(shí)心環(huán),空心環(huán)為片狀結(jié)構(gòu),中心開有與空心環(huán)邊緣形狀相同的孔,實(shí)心環(huán)為片狀結(jié)構(gòu),中心沒有開孔,空心環(huán)和實(shí)心環(huán)的邊緣形狀與環(huán)形筒的截面形狀相同;空心環(huán)以滾珠軸承的方式與每個(gè)環(huán)形筒的外壁活動(dòng)連接,空心環(huán)環(huán)繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng);實(shí)心環(huán)固定在最內(nèi)側(cè)環(huán)形筒的內(nèi)部,實(shí)心環(huán)的中心位于環(huán)形筒的中心軸上;載針環(huán)的數(shù)量為m,2≤m≤20,實(shí)心環(huán)為第1載針環(huán),空心環(huán)的序號(hào)由第1載針環(huán)向外遞增;

所述針頭垂直安插在載針環(huán)上并與儲(chǔ)液裝置連接,同一載針環(huán)上針頭的灌注速度相同;空心環(huán)上針頭的排列形狀與空心環(huán)的邊緣形狀相同,針頭的數(shù)目由第2載針環(huán)向外逐漸增加,第t載針環(huán)上的針頭數(shù)目為12t,2≤t≤m;實(shí)心環(huán)上安裝有2~5排針頭,每排針頭數(shù)目為2~5個(gè),排與排之間相互平行移動(dòng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備裝置,其特征在于,所述環(huán)形筒的高度為10cm~55cm,相鄰環(huán)形筒的間距為6~21cm,最內(nèi)側(cè)環(huán)形筒的橫截面面積為100cm2~700cm2;

所述環(huán)形筒的截面形狀為圓形、正三角形、正方形、正六邊形或正八邊形;

所述環(huán)形筒的上邊緣距接收基板的垂直距離為5~10cm。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備裝置,其特征在于,所述金屬板中金屬為銅、鋁或鐵,所述金屬板的厚度為0.5~2mm。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備裝置,其特征在于,所述載針環(huán)通過三根固定棒和螺母進(jìn)行固定;所述載針環(huán)距離接收基板的垂直距離為15~60cm;所述空心環(huán)的寬度為5~20cm,所述空心環(huán)環(huán)繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為10~200r/min,所述實(shí)心環(huán)的面積為1~81cm2

12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備裝置,其特征在于,所述儲(chǔ)液裝置為小型容器,所述小型容器為注射器。

13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備裝置,其特征在于,所述針頭的內(nèi)徑為0.5~2mm,所述針頭的灌注速度為0.1~10mL/h,所述相互平行移動(dòng)的移動(dòng)速度為1~200cm/min。

14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備裝置,其特征在于,所述環(huán)形靜電紡絲裝置中每一載針環(huán)均與獨(dú)立的高壓電源連接,所述高壓電源的電壓為10~70kV。

15.采用權(quán)利要求8~14任一項(xiàng)所述的制備裝置制得權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述水汽輸送材料的制備方法,其特征是,步驟如下:

1)配制溶液,將親水聚合物和疏水聚合物分別溶解在溶劑中,攪拌形成均勻的親水聚合物溶液和疏水聚合物溶液;

2)靜電紡絲,采用環(huán)形靜電紡絲裝置對(duì)步驟1)制得的親水聚合物溶液和疏水聚合物溶液進(jìn)行紡絲,將親水聚合物溶液和疏水聚合物溶液分別置于儲(chǔ)液裝置中,親水聚合物溶液對(duì)應(yīng)的針頭為親水針頭,疏水聚合物溶液對(duì)應(yīng)的針頭為疏水針頭,不同載針環(huán)上親水針頭數(shù)目占總針頭數(shù)目的比例由第1載針環(huán)上向外逐漸增大,第1載針環(huán)上親水針頭數(shù)目占總針頭數(shù)目的比例為S,S=5/120~30/120,第t載針環(huán)上親水針頭數(shù)目占總針頭數(shù)目的比例為{S+[4.5(t-1)]/120}。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制備方法,其特征在于,所述親水聚合物為聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷或聚酞胺;

溶解親水聚合物的溶劑為甲酸、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、乙酸、乙二醇、乙二酸、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氫呋喃、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷和甲基乙基酮中的一種以上;

所述親水聚合物溶液的濃度為8wt%~30wt%;

所述疏水聚合物為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇縮丁醛、聚苯乙烯、聚苯胺、氟化乙丙烯共聚物或聚全氟乙丙烯;

溶解疏水聚合物的溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氫呋喃、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、甲基乙基酮、甲酚和二甲基亞砜中的一種以上;

所述疏水聚合物溶液的濃度為8wt%~30wt%;

所述攪拌的時(shí)間為8~24h。

17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制備方法,其特征在于,環(huán)形靜電紡絲裝置中最外側(cè)載針環(huán)上針頭連接的儲(chǔ)液裝置中儲(chǔ)存具有自粘性質(zhì)的低聚物;所述具有自粘性質(zhì)的低聚物為AB膠、醫(yī)用硅膠、生物膠或a-氰基丙稀酸酯。

18.采用權(quán)利要求8~14任一項(xiàng)所述的制備裝置制得權(quán)利要求1、2、3、6或7任一項(xiàng)所述水汽輸送材料的制備方法,其特征是,步驟如下:

1)配制溶液,將含不同數(shù)量親水基團(tuán)的親水聚合物溶解在溶劑中,攪拌形成均勻的親水聚合物溶液;

2)靜電紡絲,采用環(huán)形靜電紡絲裝置對(duì)步驟1)制備的溶液進(jìn)行紡絲,將含不同數(shù)量親水基團(tuán)的親水聚合物溶液分別置于不同載針環(huán)上針頭連接的儲(chǔ)液裝置中,親水聚合物的親水基團(tuán)的數(shù)量由第1載針環(huán)上向外逐漸增大,第1載針環(huán)上親水聚合物的親水基團(tuán)的數(shù)量為N,N=800~3200,第t載針環(huán)上親水聚合物的親水基團(tuán)的數(shù)量為tN。

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制備方法,其特征在于,所述親水聚合物為聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷或聚酞胺,所述親水基團(tuán)為羥基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基或氨基;

所述溶劑為甲酸、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、乙酸、乙二醇、乙二酸、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氫呋喃、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷和甲基乙基酮中的一種或兩種;

所述親水聚合物溶液的濃度為8wt%~30wt%;

所述攪拌的時(shí)間為8~24h。

20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制備方法,其特征在于,環(huán)形靜電紡絲裝置中最外側(cè)載針環(huán)上針頭連接的儲(chǔ)液裝置中儲(chǔ)存具有自粘性質(zhì)的低聚物;所述具有自粘性質(zhì)的低聚物為AB膠、醫(yī)用硅膠、生物膠或a-氰基丙稀酸酯。

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