本发明专利技术涉及一种用于制备纳米多孔块状体材料的气溶胶喷淋装置，包括聚合物气溶胶发生机构、气溶胶均匀化喷淋机构、气相氛围稳定化机构；所述聚合物气溶胶发生机构包括聚合物溶液搅拌组件、超声混合组件、微波震动组件；所述气溶胶均匀化喷淋机构包括密封试验箱、高压毛细喷头、样品槽、置样板、转台、气溶胶浓度检测光度计；所述气相氛围稳定化机构包括活性炭箱、循环风机、温湿度探头、温湿度控制器。与现有技术相比，本发明专利技术的装置通过高压雾化、超声分散、微波震动得到均匀分散、具有微米级粒径的聚合物气溶胶，可以实现块状体材料的无损快速润湿改性，解决了块状体材料改性时易存在的原有孔道结构损坏、力学性能降低的问题。力学性能降低的问题。力学性能降低的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种用于制备纳米多孔块状体材料的气溶胶喷淋装置
[0001]本专利技术涉及材料改性装置领域，尤其是涉及一种用于制备纳米多孔块状体材料的气溶胶喷淋装置。
技术介绍
[0002]多孔块状体材料因其具有高比表面积、高孔隙率、高孔道连通性等特点，在过滤吸附、负载催化、隔热保暖等领域有着广泛的应用。随着人们对材料多功能化的追求，多孔块状体材料通过后处理改性的方法获得更多的附加性能，其中浸渍改性最为常用，将材料浸渍于功能化溶液中充分润湿，使得功能化合物聚集吸附于其表面或孔道间，从而达到修饰改性的目的。然而，浸渍改性极易破坏材料的孔道结构和力学性能，使其失去原有的结构优势。
[0003]专利CN201811124187.0公开了《一种高弹导电海绵的制备方法》，将多孔海绵基体在混合溶液中浸渍改性，得到高弹导电海绵。该方法中多孔海绵基体为可降解原料，在混合溶液中浸渍易分解破坏，并且改性溶液中混有分散的改性颗粒，极易堵塞海绵基材的孔道结构。专利CN201711020752.4公开了《一种掺杂金属的多级孔洞二氧化钛催化剂的生产方法》，将短纤维素/二氧化钛前驱体多孔海绵体浸渍于金属硝酸盐溶液后烧结，得到掺杂金属盐的多孔二氧化钛海绵体。该方法虽然通过浸渍的方法将金属盐离子掺杂进海绵体材料中，但浸渍过程中海绵材料遭到挤压，回弹性受损，降低了其孔隙率和力学性能。专利CN202010034403.3公开了《一种气凝胶的改性方法》，将气凝胶置于有机蒸气中进行化学接枝，通过紫外光照和热处理使得改性剂在气凝胶表面交联，提高其力学性能和疏水性能。该方法采用气相对气凝胶进行改性，有效保护了材料原有的结构，但蒸汽改性过程浓度和均匀度难以控制，导致后续交联产生各向异性。
[0004]因此亟需一种工艺可控、不损坏原有孔道结构的多孔块状体气溶胶喷淋装置。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于制备纳米多孔块状体材料的气溶胶喷淋装置，通过高压雾化、超声分散、微波震动得到均匀分散、具有微米级粒径的聚合物气溶胶，可以实现块状体材料的无损快速润湿改性，解决了块状体材料改性时易存在的原有孔道结构损坏、力学性能降低的问题。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术的目的是提供一种用于制备纳米多孔块状体材料的气溶胶喷淋装置，包括聚合物气溶胶发生机构、气溶胶均匀化喷淋机构、气相氛围稳定化机构；所述聚合物气溶胶发生机构和所述气溶胶均匀化喷淋机构之间通过输气管道和三级输液阀连接；所述气溶胶均匀化喷淋机构和所述气相氛围稳定化机构之间通过管道连接；所述聚合物气溶胶发生机构包括聚合物溶液搅拌组件、超声混合组件、微波震动组件；所述聚合物溶液搅拌组件和所述超声混合组件通过管道和一级输液阀连接；所述超声混合组件和所述微波震动组件之间
通过管道和二级输液阀连接。
[0008]进一步地，所述气溶胶均匀化喷淋机构包括密封试验箱、高压毛细喷头、样品槽、置样板、转台、气溶胶浓度检测光度计；所述高压毛细喷头、所述样品槽、所述置样板、所述转台和所述气溶胶浓度检测光度计均设于所述密封试验箱内；所述置样板设于所述密封试验箱底部，所述样品槽开设于所述置样板上；所述置样板的下方与所述转台连接，所述转台可实现所述置样板匀速旋转；所述气溶胶浓度检测光度计设于所述置样板中央。
[0009]进一步地，所述高压毛细喷头包括喷液缓冲槽、微型加热器、支型毛细通道和毛细喷孔；所述微型加热器设于所述喷液缓冲槽中；所述微型加热器可对气溶胶进行加热，促进其布朗运动，防止气溶胶团簇；所述支型毛细通道连接所述喷液缓冲槽和所述毛细喷孔，所述支型毛细通道微米级孔径有利于气溶胶均匀地喷洒至基材。
[0010]进一步地，所述气相氛围稳定化机构包括活性炭箱、循环风机、温湿度探头、温湿度控制器；所述活性炭箱设于所述密封试验箱外；所述循环风机设于所述密封试验箱内；所述活性炭箱与所述循环风机通过送风管道连接；所述温湿度探头设于所述密封试验箱内；所述温湿度控制器设于所述密封试验箱外；所述温湿度探头和所述循环风机分别与所述温湿度控制器通过导线连接；所述温湿度控制器能够接收所述温湿度探头实时监测到的所述密封试验箱中环境温湿度，并且根据环境温湿度控制所述循环风机进风。
[0011]进一步地，所述聚合物溶液搅拌组件包括聚合物溶液搅拌釜、第一高压气泵；所述聚合物溶液搅拌釜和所述第一高压气泵通过管道连接。
[0012]进一步地，所述超声混合组件包括超声混合罐、气溶胶粒径检测仪、外接显示器；所述超声混合罐包括第一溶液罐和超声层，所述超声层设于所述第一溶液罐罐体外壁表面，所述超声层能够对第一溶液罐内的溶液进行超声混合；所述气溶胶粒径检测仪设于所述超声混合罐中，所述气溶胶粒径检测仪与所述外接显示器通过导线连接，所述气溶胶粒径检测仪的检测数据在所述外接显示器上显示，所述超声混合罐与所述聚合物溶液搅拌组件的聚合物溶液搅拌釜之间通过管道和所述一级输液阀连接。
[0013]进一步地，所述微波震动组件包括微波混合罐、第二高压气泵；所述微波混合罐包括第二溶液罐和微波震动层，所述微波震动层设于所述第二溶液罐罐体外壁表面，所述微波震动层能够对第二溶液罐内的溶液进行微波震动；所述微波混合罐和所述第二高压气泵通过管道连接；所述微波混合罐和所述超声混合组件之间通过管道和所述二级输液阀连接；所述微波混合罐和所述气溶胶均匀化喷淋机构的高压毛细喷头之间通过输气管道和三级输液阀连接。
[0014]进一步优选地，所述聚合物溶液搅拌釜中，高压气体压力为0.01～0.5MPa，聚合物溶液与高压气体混合体积比为1：5～1：20，混合时间为10～120min。
[0015]进一步优选地，所述超声混合罐中，超声功率为0.5～2kW，超声频率10～80kHz，超声时间30～120min。
[0016]进一步优选地，所述气溶胶粒径检测仪检测范围为1～100μm。
[0017]进一步优选地，所述气溶胶粒径检测仪检测到所述超声混合罐中所述聚合物气溶胶粒径≤10μm时，聚合物气溶胶进入所述微波混合罐。
[0018]进一步优选地，所述微波混合罐中，微波处理功率为0.1～1kW，微波频率0.1～1kHz，微波处理温度为20～60℃，微波时间30～120min。
[0019]进一步优选地，所述输气管道材质为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚丁烯、聚氨酯、聚苯乙烯或聚碳酸酯；所述输气管道的内径为1～8cm，壁厚为1～5mm。
[0020]进一步优选地，所述高压毛细喷头中，所述喷液缓冲槽加热温度为20～60℃；所述支型毛细通道数量为4～15个，所述支型毛细通道直径为0.1～5mm；所述毛细喷孔数量为8～20个，所述毛细喷孔直径为10～100μm。
[0021]进一步优选地，所述高压毛细喷头中，所述毛细喷孔喷液体积为1～50μl，喷液量为0.05～5L/h，喷洒面积为50～500cm2。
[0022]进一步优选地，所述置样板为圆形，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于制备纳米多孔块状体材料的气溶胶喷淋装置，其特征在于，包括聚合物气溶胶发生机构、气溶胶均匀化喷淋机构、气相氛围稳定化机构；所述聚合物气溶胶发生机构和所述气溶胶均匀化喷淋机构之间通过输气管道(12)和三级输液阀(11)连接；所述气溶胶均匀化喷淋机构和所述气相氛围稳定化机构之间通过管道连接；所述聚合物气溶胶发生机构包括聚合物溶液搅拌组件、超声混合组件、微波震动组件；所述聚合物溶液搅拌组件和所述超声混合组件通过管道和一级输液阀(3)连接；所述超声混合组件和所述微波震动组件之间通过管道和二级输液阀(8)连接。2.根据权利要求1所述一种用于制备纳米多孔块状体材料的气溶胶喷淋装置，其特征在于，所述气溶胶均匀化喷淋机构包括密封试验箱(27)、高压毛细喷头(13)、样品槽(18)、置样板(19)、转台(20)、气溶胶浓度检测光度计(21)；所述高压毛细喷头(13)、所述样品槽(18)、所述置样板(19)、所述转台(20)和所述气溶胶浓度检测光度计(21)均设于所述密封试验箱(27)内；所述置样板(19)设于所述密封试验箱(27)底部，所述样品槽(18)开设于所述置样板(19)上；所述置样板(19)的下方与所述转台(20)连接；所述气溶胶浓度检测光度计(21)设于所述置样板(19)上；所述气相氛围稳定化机构包括活性炭箱(22)、循环风机(24)、温湿度探头(25)、温湿度控制器(26)；所述活性炭箱(22)设于所述密封试验箱(27)外；所述循环风机(24)设于所述密封试验箱(27)内；所述活性炭箱(22)与所述循环风机(24)通过送风管道(23)连接；所述温湿度探头(25)设于所述密封试验箱(27)内；所述温湿度控制器(26)设于所述密封试验箱(27)外；所述温湿度探头(25)和所述循环风机(24)分别与所述温湿度控制器(26)通过导线连接。3.根据权利要求2所述一种用于制备纳米多孔块状体材料的气溶胶喷淋装置，其特征在于，所述高压毛细喷头(13)包括喷液缓冲槽(14)、微型加热器(15)、支型毛细通道(16)和毛细喷孔(17)；所述微型加热器(15)设于所述喷液缓冲槽(14)中；所述支型毛细通道(16)连接所述喷液缓冲槽(14)和所述毛细喷孔(17)。4.根据权利要求2所述一种用于制备纳米多孔块状体材料的气溶胶喷淋装置，其特征在于，所述置样板(19)为圆形，直径为30～80cm；所述置样板(19)上开设的所述样品槽(18)数量为6～12个，所述样品槽(18)为圆形，直径为3～10cm，深度为0.5...
【专利技术属性】
技术研发人员：张世超，杨铭，丁彬，田昱城，王赛，俞建勇，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：
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