一种可用于制备功能纺织品的磁化学实验装置及实验方法
【专利摘要】本发明提供了一种可用于制备功能纺织品的磁化学实验装置及实验方法，实验装置包括磁场信号发生装置、水浴装置和化学实验装置,包括以下部件：（1）磁场信号发生装置包含用于产生和发射磁场信号的程控直流恒流电流源和亥姆霍兹线圈；（2）水浴装置用于提供恒温的水浴，含水浴槽、搅拌器和加热器；（3）化学实验装置用于放置化学试剂和纺织品试样，含实验槽和支架。本发明的有益效果在于其结构简单，操作方便，成本低廉，可明显提高化学反应速度，改善化学处理试样的表面性能和磁性能，可弥补纺织品磁化学处理【技术领域】的空白，为磁性能纺织品的制备、开发及研究提供一定的理论基础。
【专利说明】一种可用于制备功能纺织品的磁化学实验装置及实验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可用于制备功能纺织品的磁化学实验装置及实验方法，适用于通过在纺织品表面化学镀金属的方法制备具有低频磁屏蔽功能纺织品的化学实验装置。
【背景技术】
[0002]在磁化学实验装置和实验方法的研究中，主要体现在以下两方面:一是通过磁化学法制备金属基纳米复合材料，该方法是通过抽真空结合磁化学法达到纳米级别复合材料的制备，其实验对象是纳米复合材料，不涉及普通纺织品的磁化学处理；二是在磁场作用下制备化学复合镀的方法，该方法制备镀层具有高硬度、高耐磨性能特性，不涉及柔性纺织品的磁化学处理。
[0003]目前尚未见报道相关纺织材料在磁场环境下的化学处理实验装置及实验方法，因此迫切需要研制可用于制备功能纺织品的磁化学实验装置。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可用于制备功能纺织品的磁化学实验装置及实验方法，使纺织品具有优良的磁屏蔽功能。
[0005]按照本发明提供的技术方案，通过对化学反应装置增加不同强度的磁场环境，以提高化学反应速度、改善化学处理试样的表面性能和磁屏蔽功能。本发明的一种可用于制备功能纺织品的磁化学实验装置包括磁场信号发生装置、水浴装置和化学实验装置。其中，磁场信号发生装置包含用于产生和发射磁场信号的程控直流恒流电流源和2只相同规格的亥姆霍兹线圈，水浴装置含水浴槽、搅拌器和加热器，化学实验装置包含用于放置化学试剂和纺织品试样的实验槽和支架，实验槽通过支架作用于亥姆霍兹线圈顶端。
[0006]本发明的一种可用于制备磁屏蔽功能纺织品的磁化学实验装置具有以下技术效果:
[0007](I)能够模拟精度达I %，有效面积可完全覆盖实验槽区域的均匀且稳定的弱磁场，场强介于O?IOOGs,可程控；
[0008](2)2只亥姆霍兹线圈置于水浴槽两侧，实验槽置于水浴槽内部，磁场的磁力线作用于实验槽内的化学反应；
[0009](3)水浴槽、实验槽、支架、搅拌器等均由不导电、不导磁材料制成，确保对于磁场的磁力线没有任何干扰作用。
[0010]本发明的有益效果在于其结构简单，操作方便，成本低廉，可明显提高化学反应速度，改善面料的表面性能和磁性能，可弥补功能纺织品磁化学处理【技术领域】的空白，为磁屏蔽功能纺织品的制备、开发及研究提供基础。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明的结构示意图。[0012]图2为所述亥姆霍兹线圈的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
[0014]如图1~图2所示:所述制备功能纺织品的装置包括第一亥姆霍兹线圈1、搅拌器
2、支架3、第二亥姆霍兹线圈4、实验槽5、水浴槽6、加热器7、电流源8等。
[0015]如图1所示，本发明包括磁场信号发生装置、水浴装置和化学实验装置，磁场信号发生装置为电流源8与平行设置在水浴槽6两侧的第一亥姆霍兹线圈I和第二亥姆霍兹线圈4(如图2所示)组成，第一亥姆霍兹线圈I和第二亥姆霍兹线圈4分别通过导线与电流源8连接，第一亥姆霍兹线圈I和第二亥姆霍兹线圈4采用相同材质、相同规格，且共轴放置，用于产生和发射稳定的磁场信号；所述水浴装置在现有恒温水浴装置基础上进行适当改进，包括水浴槽6、设置在水浴槽6上方的搅拌器2、设置在水浴槽6底部的加热器7 ;所述水浴槽6中设置实验槽5，搅拌器2的搅拌轴伸入实验槽5中，实验槽5用于放置化学试剂和纺织品样品，实验槽5通过两侧支架3固定，两侧支架3固定于第一亥姆霍兹线圈I和第二亥姆霍兹线圈4顶端,支架3和实验槽5均可拆卸；
[0016]所述电流源8为程控直流恒流电源，电流源输出宽带正弦信号，电流有效值为O~10A,电流稳定性为0.3%,电流分辨率为0.01A,可发射稳定磁场,场强介于O~IOOGs ；
[0017]所述第一亥姆霍兹线圈I和第二亥姆霍兹线圈4均由铜线绕制而成，第一亥姆霍兹线圈I和第二亥姆霍兹线圈4的直径是水浴槽6宽度A的2倍，感应线圈有效面积可完全覆盖实验槽5区域；
[0018]所述第一亥姆霍兹线圈I和第二亥姆霍兹线圈4紧贴于水浴槽6的两侧，即水浴槽6的宽度与第一亥姆霍兹线圈I和第二亥姆霍兹线圈4之间的水平距离一致；
[0019]所述水浴装置可实现温度的调节，具有维持水浴温度稳定的功能，水浴槽由不导电、不导磁材料制成；搅拌器2的搅拌轴对实验槽5内的反应液进行搅拌，以保证化学反应的充分作用并提高反应效率，实验槽5也由不导电、不导磁材料制成；
[0020]在工作时，所述程控直流恒流电流源可产生稳定的磁场信号，该信号通入平行放置的两个规格条件完全相同且共轴的亥姆霍兹线圈中，电磁感应在两线圈之间形成了均匀且稳定的低频磁场区域。
[0021]所述制备功能纺织品的具体实施方案，可用于处理PET、PP、PVA等材质纺织品的
磁化学实验。
[0022]实施方案一:PET面料表面磁化学镀镍
[0023](I)向水浴槽内装入水，调节需要的水浴高度和温度，使其稳定；【1、温度是30~700C ;2、水浴高度距离水浴槽底200~300mm】
[0024](2)将待处理纺织品试样进行磁化学镀实验的前处理，分多步完成，以提高样品的活性；【1、面料为圆形试样，直径12~15cm，配置水的体积为180~200mL ;2、实验温度是20~60°C;3、超声波水浴中震荡；4、实验时间为60~90min ;5、试剂含重铬酸钾(20~24)g，氯化钮(0.2~0.5)g,硼酸(1.5~2.5)ml,次亚磷酸钠(2~4)g等】
[0025](3)将化学试剂放置于实验槽内，并调节搅拌器高度，使其嵌入实验槽内的化学试剂中；【1、化学试剂含硫酸镍(10~40) g/L、氯化铵(20~40) g/L、次磷酸钠(5~25) g/L、柠檬酸钠(10~20) g/L等；2、pH值为8~10】
[0026](4)调节电流源的输出电流，结合亥姆霍兹线圈的直径及匝数分别计算出可控制的场强值；【1、纺织品处理的电流(3~8)A ;2、处理时间(10-30)min】
[0027](5)按照实验要求放入经前处理的纺织品试样；
[0028](6)记录磁化学处理反应现象和磁性能参数。【1、提高了化学反应速度，缩短了化学反应时间，未加磁场时完全反应需(10~20)min，场强为80GS时，完全反应需(2~5)min ;2、未加磁场时面料经化学反应后的磁导率是1.004,场强为(80~100)Gs时相同参数下试样的磁导率是(1.007~1.011)】
[0029]实施方案二:PP面料表面磁化学镀镍-铜
[0030](I)向水浴槽内装入水，调节需要的水浴高度和温度，使其稳定；【1、温度是30~700C ;2、水浴高度距离水浴槽底200~300mm】
[0031](2)将待处理纺织品试样进行磁化学镀实验的前处理，分多步完成，以提高样品的活性；【1、面料为圆形试样，直径12~15cm，配置水的体积为180~200mL ;2、实验温度是20~60°C ;3、超声波水浴中震荡；4、实验时间为60~90min ;5、试剂含氯化钯(0.5~I)g、氯化亚锡(2~3)g、盐酸100mL、7jC 200mL)、次亚磷酸钠10~30g等】
[0032](3)将化学试剂放置于实验槽内，并调节搅拌器高度，使其嵌入实验槽内的化学试剂中；【1、化学试剂含硫酸镍(20~40) g/L、硫酸铜(I~2) g/L、次亚磷酸钠(20~30) g/L、柠檬酸钠(50~60) g/L等；2、实验温度40~50°C】
[0033](4)调节电流源的输出电流，结合亥姆霍兹线圈的直径及匝数分别计算出可控制的场强值；【1、纺织品处理的电流(3~8)A ;2、处理时间(10~30)min】
[0034](5)按照实验要求放入经前处理的纺织品试样；[0035](6)记录磁化学处理反应现象和磁性能参数。【1、提高了化学反应速度，缩短了化学反应时间，未加磁场时完全反应需(15~25)min，场强为80Gs时，完全反应需(3~7)min ;2、未加磁场时面料经化学反应后的磁导率是1.009,场强为(80_100)Gs时相同参数下试样的磁导率是(1.012-1.015)】。
【权利要求】
1.一种可用于制备功能纺织品的磁化学实验装置，包括磁场信号发生装置、水浴装置和化学实验装置，其特征如下: (1)磁场信号发生装置由产生和发射磁场信号的程控直流恒流电流源和2只相同规格且共轴放置的亥姆霍兹线圈组成； (2)水浴装置，含水浴槽、加热器和搅拌器，可控制并保持水浴温度的稳定； (3)化学实验装置包含实验槽和支架，实验槽用于放置化学试剂和纺织品试样，支架和实验槽均可卸； 其中水浴槽、实验槽、支架等均由不导电、不导磁材料制成，实验槽嵌入水浴槽中，搅拌器对实验槽内的反应液进行揽祥，提闻反应效率。
2.如权利要求1所述的一种可用于制备功能纺织品的磁化学实验装置，其特征在于，所述电流源为程控直流恒流电源，电流源输出宽带正弦信号，电流有效值O~10A，电流稳定性0.3%,电流分辨率为0.01A,可产生稳定磁场,场强介于O~lOOGs。
3.如权利要求1所述的一种可用于制备功能纺织品的磁化学实验装置，其特征在于，所述亥姆霍兹线圈由铜线绕制而成，数量是2只，各数匝，线圈直径是水浴槽宽2倍，感应线圈的有效面积可覆盖实验槽区域。
4.如权利要求1所述的一种可用于制备功能纺织品的磁化学实验装置，其特征在于，所述水浴装置，含水浴槽、加热器和搅拌器，加热器和搅拌器均可控，水浴装置可实现水浴温度的稳 定。
5.如权利要求1所述的一种可用于制备功能纺织品的磁化学实验装置，其特征在于，所述化学实验装置中，实验槽通过两侧支架稳固在亥姆霍兹线圈顶端，且作用于水浴槽中，水浴装置的搅拌器对实验槽内反应液进行搅拌，支架和实验槽均可卸。
6.一种可用于制备功能纺织品的磁化学实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下实验步骤: (1)将两个亥姆霍兹线圈水平共轴放置，且放置于水浴槽两侧，两线圈水平中心线与水浴上表面处于同一水平面； (2)向水浴槽内装入水，调节需要的水浴高度和温度，使其稳定； (3 )将化学试剂放置于实验槽内，调节搅拌器高度，使其嵌入实验槽内的化学试剂中； (4)设置电流源的输出电流，结合亥姆霍兹线圈的规格以控制实验的磁场强度，场强范围为O~IOOGs,可程控； (5)按照实验要求放入待处理的纺织品试样； (6)记录并比较加入磁场前、后化学反应现象和处理时间，并进一步测试纺织品试样的磁导率值。
【文档编号】B01J19/08GK104014290SQ201410271247
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】宋晓蕾, 周彬, 葛明桥 申请人:宋晓蕾, 江南大学