[发明专利]纳米结构活性水离子发生装置及其应用

说明书

本发明涉及一种纳米结构活性水离子发生装置及其应用，装置包括放电系统，放电系统包括电极，电极为中空圆柱状结构，中空部分的横截面呈四叶形，四叶形为轴对称形状，由十字形和四个锥形组成，四个锥形位于十字形的四个末端，且锥形的尖锐端与十字形连接，圆粗端远离十字形，十字形的中心位于电极的中心轴上；应用过程即采用该装置对涤纶织物进行处理使其具备亲水性的过程。本发明的纳米结构活性水离子发生装置，电场强度较高，不仅可以满足纳米结构活性水离子的稳定、高效产生的需求，提高了纳米结构活性水离子的产生数量，大大提高了作用效率，还可以通过调节各项参数，制得不同尺寸的纳米结构活性水离子，还可以显著改善涤纶的亲水性能。

技术领域

本发明属于纺织材料后处理技术领域，涉及一种纳米结构活性水离子发生装置及其应用。

背景技术

涤纶材料由于其具有出色的耐洗和耐磨性、良好的尺寸稳定性、抗皱性和快速干燥等性能，成为近年来纺织工业中增长最快的合成纤维之一。但是，与天然纤维(例如棉)相比，涤纶纤维的亲水性较差，在标准环境中测试的回潮率仅为0.42％，而棉的回潮率约为8.5％。由于其亲水性不佳，涤纶材料的应用受到了较多的限制。

目前对于涤纶纤维表面改性方法主要有化学接枝法、高能射线辐射接枝法、紫外光表面接枝法、等离子体表面改性法、碱处理法等。但上述改性方法中，高能射线辐射接枝法、紫外光接枝法和等离子体表面改性法对反应设备、反应气氛及操作人员要求较高，难以实现工业化生产，碱处理法、化学接枝法等成本较高。因此，需要进一步探索高效、可行的涤纶纤维表面改性技术。

纳米结构活性水离子是一种纳米级水液滴包裹着大量活性氧成分(包含羟基自由基、超氧自由基等)和电子的两相物质结构，目前已成功应用于空气净化、食品保鲜、美容护肤等领域。纳米结构活性水离子是一种新型环保技术，以静电雾化理论为基础，通过对金属毛细管供应的液态水施加高电压，使其在电剪切应力作用下形成泰勒锥并从顶点射流形成带电液滴，液滴在库伦斥力和表面张力的相互作用下继续分散，从而形成纳米结构活性水离子。纳米结构活性水离子中包含大量的活性自由基成分，具有很强的氧化性，有望将其应用于涤纶材料的表面改性中。

目前，市场上已有的纳米结构活性水离子发生装置存在以下问题：

(1)大多数纳米结构活性水离子发生装置以半导体冷凝的形式进行供液，容易因外界环境湿度过大或过小而产生供液不稳定的现象；

(2)现有的纳米结构活性水离子发生装置都为单针头装置，产生量有限，作用效率低；

(3)现有的纳米结构活性水离子发生装置的电极呈圆环型分布，其电场强度较低；

(4)现有的纳米结构活性水离子发生装置的参数均为固定值单一设定，无法通过改变发生装置的参数产生不同尺寸的纳米结构活性水离子以满足实际应用的要求。

因此，研究一种供液稳定、形成的电场强度高、可产生不同粒径的纳米结构活性水离子且作用效率高的纳米结构水离子发生装置，并将其应用于涤纶的亲水改性，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中纳米结构水离子发生装置存在供液不稳定、电场强度低、产生的纳米结构活性水离子尺寸单一、作用效率低的问题，提供一种纳米结构活性水离子发生装置，并将其用于涤纶的亲水整理，改善涤纶的亲水性能。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

纳米结构活性水离子发生装置，包括放电系统，放电系统包括电极，电极为中空圆柱状结构，中空部分的横截面呈四叶形，四叶形由十字形和四个锥形组成，四个锥形位于十字形的四个末端，且锥形的尖锐端与十字形连接，圆粗端远离十字形，十字形的中心位于电极的中心轴上(十字形的中心设置在电极中心轴上时，电场是平均对称的，此时的电场分布最均匀，有效利用率最高)。