本发明涉及换热翅片技术领域，特别涉及一种静电纺丝纤维复合翅片的制备方法。
背景技术
管翅式显热换热器在空调领域具有广泛的应用，在此基础上，表面具有吸湿涂层结构的管翅式除湿换热器相比于传统的管翅式换热器具有高能效比、低能耗的优势，并能够更好的实现对空气温度和湿度的双控制。对于管翅式除湿换热器来说，其吸湿涂层的结构和材料对换热器的性能具有重要的意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种静电纺丝纤维复合翅片的制备方法，以提高翅片的除湿性能。
为此，本发明提供了一种静电纺丝纤维复合翅片的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备纺丝液
将离子交换树脂、挥发性溶剂和吸湿材料混合均匀制备纺丝液，其中所述离子交换树脂的质量分数为9%-20%，所述吸湿材料的质量分数小于或等于2%；
（2）静电纺丝
将所述纺丝液盛装在静电纺丝装置的注射器中，注射器针头与高压发生器的正极连接，翅片与高压发生器的负极连接，进行电纺，静电纺丝出的纳米纤维膜承接在翅片上；
（3）烘干
将步骤（2）得到的翅片放置在烘箱中烘干，得到静电纺丝纤维复合翅片。
优选的，所述步骤（1）中，所述离子交换树脂包括含有-cooh、-so3h、-oh、-nr3oh亲水基团及其盐的阳离子交换树脂中的一种。
优选的，所述步骤（1）中，所述离子交换树脂包括含有酰亚胺或季铵盐结构的阴离子交换树脂中的一种。
优选的，所述步骤（1）中，所述挥发性溶剂包括乙醇、丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷和去离子水中的一种或多种。
优选的，所述步骤（1）中，所述吸湿材料包括沸石、分子筛、mof和硅胶中的一种。
优选的，所述步骤（2）中，注射器推进速度为5-10µlmin-1。
优选的，所述步骤（2）中，注射器针头与翅片的上表面的距离为4-18cm，施加电压为4.4-22kv。
优选的，所述步骤（3）中，烘干温度为60-80℃，烘干时间为2-12h。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供了一种静电纺丝纤维复合翅片的制备方法，包括如下步骤：（1）将离子交换树脂、挥发性溶剂和吸湿材料混合均匀制备纺丝液，其中所述离子交换树脂的质量分数为9%-20%，所述吸湿材料的质量分数小于或等于2%；（2）将所述纺丝液盛装在静电纺丝装置的注射器中，注射器针头与高压发生器的正极连接，翅片与高压发生器的负极连接，进行电纺，静电纺丝出的纳米纤维膜承接在翅片上；（3）将步骤（2）得到的翅片放置在烘箱中烘干，得到静电纺丝纤维复合翅片。本发明利用静电纺丝技术，直接在换热器翅片表面进行静电纺丝制备离子交换树脂静电纺丝纳米纤维层，该静电纺丝纳米纤维层与传统吸湿树脂涂料相比，具有更为理想的比表面积，可以有效提高吸湿速率和吸湿能力，进而有效改善翅片的除湿性能。对于吸湿材料来说，材料与空气接触的比表面积越大，材料的吸湿效率越高；相比于传统吸湿材料涂层来说，本发明的静电纺丝纳米纤维材料是一维线性的，具有更高的与空气接触面积，有利于离子交换树脂及其中共混的吸湿填料快速、充分吸收空气中水分；因而，本发明通过在换热器翅片表面进行静电纺丝制备离子交换树脂静电纺丝纳米纤维层，有利于提高离子交换树脂材料的吸湿速率和吸湿能力，进而有利于改善换热器的吸湿性能。
阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明实施例1的静电纺丝纤维的sem图；
图2是本发明实施例1的静电纺丝纤维的直径分布图；
图3是本发明实施例1的静电纺丝纤维的静态吸湿曲线图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明利用静电纺丝技术，直接在换热器翅片表面进行静电纺丝制备离子交换树脂静电纺丝纳米纤维层，该静电纺丝纳米纤维层与传统吸湿树脂涂料相比，具有更为理想的比表面积，可以有效提高吸湿速率和吸湿能力，进而有效改善翅片的除湿性能。对于吸湿材料来说，材料与空气接触的比表面积越大，材料的吸湿效率越高；相比于传统吸湿材料涂层来说，本发明的静电纺丝纳米纤维材料是一维线性的，具有更高的与空气接触面积，有利于离子交换树脂及其中共混的吸湿填料快速、充分吸收空气中水分；因而，本发明通过在换热器翅片表面进行静电纺丝制备离子交换树脂静电纺丝纳米纤维层，有利于提高离子交换树脂材料的吸湿速率和吸湿能力，进而有利于改善换热器的吸湿性能。由于静电纺丝纳米纤维之间存在空隙，因此，能够降低对翅片热交换的影响。
本发明的静电纺丝纤维复合翅片的制备方法包括如下步骤：
（1）制备纺丝液
将离子交换树脂、挥发性溶剂和吸湿材料混合均匀制备纺丝液，其中离子交换树脂的质量分数为9%-20%，吸湿材料的质量分数为小于或等于2%。离子交换树脂的质量分数为9%-20%，一方面可以防止离子交换树脂粘度过大堵住注射器针头而无法进行纺丝，另一方面可以防止由于粘度不够而导致的离子交换树脂呈液滴状喷出而无法得到连续的纺丝纤维。
离子交换树脂具有高吸附性，低脱附温度，不易对换热器翅片造成腐蚀。
离子交换树脂包括含有-cooh、-so3h、-oh、-nr3oh亲水基团及其盐的阳离子交换树脂中的一种。
或者，离子交换树脂包括含有酰亚胺或季铵盐结构的阴离子交换树脂中的一种。
挥发性溶剂具有较低的沸点，在制备过程中能快速挥发使得纤维形貌固定，可以为乙醇、丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、去离子水等。
吸湿材料为具有多孔结构的吸湿材料，可以为沸石、分子筛、mof、硅胶等，mof为具有分子内空隙的有机-无机杂化材料，在纺丝液中添加吸湿材料可以使得纤维具备吸湿性能。
（2）静电纺丝
将纺丝液盛装在静电纺丝装置的注射器中，注射器针头与高压发生器的正极连接，翅片与高压发生器的负极连接，进行电纺，静电纺丝出的纳米纤维膜承接在翅片上，所用的翅片为本技术领域通用的换热器翅片。
注射器推进速度为5-10µlmin-1，纺丝液推送速度与电压、工作距离及溶液粘度相关，若推送过快，会有液滴滴出，若速度过慢则会难以得到连续的纺丝或出现堵头现象。
注射器针头与翅片的上表面的距离为4-18cm，施加电压为4.4-22kv。
（3）烘干
将步骤（2）得到的翅片放置在烘箱中烘干，得到静电纺丝纤维复合翅片。烘干温度为60-80℃，烘干时间为2-12h。
实施例1
（1）制备纺丝液：将聚丙烯酸、zsm-5型分子筛及50%乙醇溶液混合均匀制备纺丝液，其中聚丙烯酸的质量分数为9%，zsm-5型分子筛的质量分数为2%；制备方法为：首先将zsm-5型分子筛加入50%乙醇溶液中并通过超声分散均匀，而后加入聚丙烯酸在磁力搅拌条件下搅拌48小时，直至分散均匀。（2）静电纺丝：将纺丝液盛装在静电纺丝装置的注射器中，注射器针头与高压发生器的正极连接，翅片与高压发生器的负极连接，进行电纺，静电纺丝出的纳米纤维膜承接在翅片上；注射器推进速度为15µlmin-1，注射器针头与翅片的上表面的距离为18cm，施加电压为18kv。（3）烘干：将步骤（2）得到的翅片放置在烘箱中烘干，得到静电纺丝纤维复合翅片，烘干温度为80℃，烘干时间为2h。
图1是实施例1的静电纺丝纤维的sem图，从图1可以看出，得到的静电纺丝纤维是一维线性的，且纤维直径较均匀。
图2是实施例1的静电纺丝纤维的直径分布图，从图2可以看出，得到的静电纺丝纤维的直径分布均匀，且主要集中在100-500nm之间，平均直径为290nm。
图3是实施例1的静电纺丝纤维与聚丙烯酸树脂薄膜的静态吸湿曲线图，从图3可以看出，在前400秒内，实施例1静电纺丝纤维的吸湿曲线斜率要远高于聚丙烯酸树脂薄膜的吸湿曲线斜率，说明实施例1静电纺丝纤维材料具有较高的吸湿速率；同时在800秒附近吸湿量稳定后，可以看出实施例1静电纺丝纤维的吸湿总量要高于聚丙烯酸树脂薄膜；由此，可以证明本实施例通过静电纺丝制备纳米纤维材料有利于提高材料的吸湿速率和吸湿能力，进而可以提高本发明制备的静电纺丝纤维复合翅片的吸湿性能。
实施例2
（1）制备纺丝液：将聚丙烯酸、乙二醇和zsm-5型分子筛混合均匀制备纺丝液，其中离子交换树脂的质量分数为12%，乙二醇质量分数6%，zsm-5型分子筛的质量分数为2%。（2）静电纺丝：将纺丝液盛装在静电纺丝装置的注射器中，注射器针头与高压发生器的正极连接，翅片与高压发生器的负极连接，进行电纺，静电纺丝出的纳米纤维膜承接在翅片上；注射器推进速度为15µlmin-1，注射器针头与翅片的上表面的距离为18cm，施加电压为18kv；（3）烘干：将步骤（2）得到的翅片放置在烘箱中140℃烘干1h使乙二醇与聚丙烯酸交联成酯，得到交联静电纺丝纤维复合翅片。
实施例3
（1）制备纺丝液：将40%磺化度的磺化聚醚砜离子交换树脂、四氢呋喃、丙酮和硅胶混合均匀制备纺丝液，其中离子交换树脂的质量分数为10%，硅胶的质量分数为1%；（2）静电纺丝：将纺丝液盛装在静电纺丝装置的注射器中，注射器针头与高压发生器的正极连接，翅片与高压发生器的负极连接，进行电纺，静电纺丝出的纳米纤维膜承接在翅片上；注射器推进速度为5µlmin-1，注射器针头与翅片的上表面的距离为8cm，施加电压为4.4kv；（3）烘干：将步骤（2）得到的翅片放置在烘箱中烘干，得到静电纺丝纤维复合翅片，烘干温度为80℃，烘干时间为12h。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。