CN112452223B - 水溶性纳米纤维分散液制备装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水溶性纳米纤维分散液制备装置及其制备方法。该水溶性纳米纤维分散液制备装置包括搅拌釜、釜盖、搅拌器、超声棒以及分别与所述搅拌器和所述超声棒电性连接的驱动控制器；所述搅拌器一端套穿所述釜盖的中心通孔并与所述中心通孔固定连接，另一端延伸至所述搅拌釜的内部；所述超声棒的一端与所述釜盖可移动连接，另一端延伸至所述搅拌釜的内部。基于该装置，本发明提供的水溶性纳米纤维分散液制备方法，采用水为溶剂，搅拌与超声同时高效运行，能够有效制备出高浓度的纳米纤维分散液，具备绿色环保、成本低廉的优点。

Description

水溶性纳米纤维分散液制备装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及分散装置、纳米纤维分散液制备技术领域，尤其涉及一种水溶性纳米纤维分散液制备装置及其制备方法。

背景技术

纳米纤维具有比表面积大、纤维结构精细、吸附性和过滤性好等优良性能，已经在很多领域得到广泛的应用。纳米纤维材料用于过滤膜材料，可提高膜设备的过滤效率和灵敏度；用于传感器材料，可增强纳米传感器的灵敏度；用于功能织物，可增加化学和生物防护服的防护功能和舒适性。但是纳米纤维具备既不亲水又不亲油的特性，因而制备可稳定分散于某种溶液中的纳米纤维将大大促进其在纳米纤维膜的应用与发展。

目前，纳米纤维分散液的制备是利用有机溶剂相似相溶的原理，用有机溶剂进行制备和分散，存在成本高、污染大的缺陷。因此，研发以水为溶剂的水溶液纳米纤维分散液的制备方法是如今纳米纤维材料领域亟待解决的一大技术难点。

申请号为CN201621315302.9的实用新型专利提供了一种解团聚用超声搅拌装置。该装置包括磁力搅拌装置、搅拌罐、超声波振动棒、超声波发生器；所述的磁力搅拌装置包括驱动电机、旋转圆板、加热板；所述的搅拌罐包括罐体、搅拌轴、搅拌桨叶、矩形底座，罐体侧壁底端设有出水口；搅拌桨叶包括设置于搅拌轴中间部位的螺旋桨叶和位于矩形底座两端的弯叶涡轮桨叶，搅拌轴两侧各设有一组超声波振动棒，超声波振动棒通过信号线与超声波发生器连接；罐体内壁设有测温探头，测温探头通过导线与磁力搅拌装置连接。但是该装置主要适用于纳米粉体的分散。相对于纳米颗粒分散物料，纳米纤维的直径较大，且纤维长度较长，且纳米纤维之间容易缠结，更加不容易分散在水溶液中。由此，该装置对纳米纤维的分散功能有限，无法满足高浓度水溶液纳米纤维分散液的制备需求。

机械搅拌剪切力和超声空化效应的结合，是获得纳米纤维分散液浆料的有效手段。因此，急需研发一种能够同时高效进行机械搅拌和超声工作的分散装置，用以制备出高浓度的水溶性纳米纤维分散液。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种水溶性纳米纤维分散液制备装置及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种水溶性纳米纤维分散液制备装置，其包括搅拌釜、设置于所述搅拌釜的顶部并与所述搅拌釜可拆卸连接的釜盖、搅拌器、对称分布的若干个超声棒以及分别与所述搅拌器和所述超声棒电性连接的驱动控制器；

所述搅拌器一端套穿所述釜盖的中心通孔并与所述中心通孔固定连接，另一端延伸至所述搅拌釜的内部；

所述超声棒的一端延伸至所述搅拌釜的内部，另一端与所述釜盖可移动连接，以实现根据搅拌器的搅拌转速调节所述超声棒与所述釜盖圆心C的水平距离，用以将所述超声棒的超声面控制在通过所述搅拌器搅拌产生漩涡流的分散液水柱的圆周中心上。

优选的，所述釜盖的径向方向上设置有供所述超声棒移动的移动滑道；

所述超声棒的中心轴线与所述釜盖圆心C的垂直轴线之间的径向距离d根据所述搅拌器的预设搅拌转速ω调整；所述搅拌釜的半径为R；三者满足如下关系式：

其中，g代表重力加速度，h代表由于搅拌器搅拌引起的U型漩涡流的高度。

优选的，根据所述搅拌器的所述预设搅拌转速ω，分散液沿着所述搅拌器的搅拌轴旋转，形成预定大小的旋涡流，由此得到U型区域；所述U型区域的计算公式如下：

选取分散液中U型漩涡流上某一点为微元a，设置所述微元a的横纵坐标为(x，y)，所述分散液围绕着所述搅拌轴水平旋转，由此所述分散液中U型漩涡流上某一点微元a所受水平方向的合力为F；同时，所述微元a还受重力G和垂直于液面的压力N；在稳定旋转的分散液液面，所述搅拌转速ω与所述U型区域具备如下关系：

再根据圆周运动得：F＝m_aω²x； (式3)

综合式1、式2和式3，可得：

积分，带入坐标(0，0)，此处假设水面最低点坐标为(0，0)，得出所述U型区域与所述搅拌转速ω的关系式：

其中，θ代表重力与垂直液面压力夹角的补角；m_a代表微元a的质量；g代表重力加速度。

优选的，将所述U型区域中的横坐标x的最大值定义为所述U型区域的半径r；所述超声棒的中心轴线与所述釜盖圆心C的垂直轴线之间的径向距离d的计算公式如下：

d＝(R-r)/2+r＝(R+r)/2；且r＜R。

优选的，所述搅拌器的搅拌转速ω的取值设置为：高速搅拌转速为2500～5000rpm；低速搅拌转速为100～800rpm；所述超声棒的超声功率设置为500～1000W。

优选的，所述水溶性纳米纤维分散液制备装置还包括设置于所述搅拌釜外壁上的控温层，所述控温层上设置有动力泵循环水装置。

优选的，所述水溶性纳米纤维分散液制备装置还包括设置于所述控温层的外壁上的隔音层。

优选的，所述釜盖的顶部设置有取料口。

优选的，所述驱动控制器上设置有驱动并控制所述超声棒的超声驱动控制器和驱动并控制所述搅拌器的搅拌驱动控制器。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种水溶性纳米纤维分散液的制备方法，采用上述水溶性纳米纤维分散液制备装置进行制备，包括如下步骤：

S1，打开所述釜盖，分别将纳米纤维原料和水加入到所述搅拌釜中，得到混合物料；其中，在所述混合物料中，所述纳米纤维原料的浓度为1～4wt％；同时，启动所述控温层的动力泵循环水装置，使得水流在所述控温层中进行循环，对搅拌釜进行控温；

S2，通过设置于所述驱动控制器中的所述搅拌驱动控制器，先启动所述搅拌器，进行预定搅拌转速的机械搅拌20～60s，高速搅拌速度设置为2500～5000rpm；然后，通过设置于所述驱动控制器中的所述超声驱动控制器，再开启所述超声棒，功率设置为500～1000W，进行超声1s-停止1s的间歇循环工作模式；所述搅拌器和所述超声棒同时工作5～30min，对所述混合物料进行超声和搅拌联合分散；

S3，初步分散完毕后，打开所述取料口，加入预定比例的表面活性剂进行进一步分散处理，然后启动搅拌器进行低速搅拌，低速搅拌速度设置为100～800rpm，同时开启所述超声棒功率设置为500～1000W，进行超声1s-停止1s的间歇循环工作模式；所述搅拌器和所述超声棒同时工作5～30min，进一步对所述混合物料进行超声和搅拌联合分散。

优选的，所述表面活性剂为离子型表面活性剂。

优选的，所述离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵的一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的水溶性纳米纤维分散液制备方法，基于水溶性纳米纤维分散液制备装置的超声和搅拌双联合工艺，再加上表面活性剂的第三重分散作用，能够制备高浓度水溶液纳米纤维分散液，且该工艺的溶剂为水，水溶液相比与以往有机溶剂，具备实用、绿色环保、成本低廉的优势。

2、本发明提供的水溶性纳米纤维分散液制备装置，能够实现搅拌与超声同时高效运行，机械搅拌剪切力使缠结的纳米纤维打散，进一步超声空化效应使两个或多个聚集的纳米纤维有效分散，使得水溶液纳米纤维分散液浆料制备的过程简单、快速且高效，能够有效制备出以水为溶剂且高浓度的纳米纤维分散液。

3、本发明提供的水溶性纳米纤维分散液制备装置，通过在釜盖上设置调控超声棒的中心轴线与釜盖的中心轴线之间的水平距离的移动滑道，并根据搅拌器的预定搅拌转速调整该水平距离，以将超声棒的超声面控制在产生漩涡流的分散液水柱的圆周中心上，使得超声面与分散液能够更有效地接触，将机械剪切力和超声空化效应联合起来，两者协同作用将缠结的纳米纤维打散、剪切并分散，该位置关系的结构设置能够很大程度上提高超声棒的工作效率。

附图说明

图1为本发明提供的水溶性纳米纤维分散液制备装置的结构主视图。

图2为本发明提供的水溶性纳米纤维分散液制备装置的结构俯视图。

图3为本发明提供的U型区域的结构示意图。

图4为本发明实施例1提供的纳米纤维分散液的实物图。

图5为本发明实施例2提供的纳米纤维分散液的实物图。

附图标记：

100、水溶性纳米纤维分散液制备装置；1、搅拌釜；2、搅拌器；3、超声棒；4、釜盖；5、驱动控制器；6、取料口；7、U型区域；8、控温层；9、隔音层；41、移动滑道。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

请参阅图1所示，本发明提供了一种水溶性纳米纤维分散液制备装置100，其包括搅拌釜1、设置于所述搅拌釜1的顶部并与所述搅拌釜1可拆卸连接的釜盖4、搅拌器2、对称分布的若干个超声棒3以及分别与所述搅拌器2和所述超声棒3电性连接的驱动控制器5、设置于所述搅拌釜1外壁上的控温层8以及设置于所述控温层8的外壁上的隔音层9。

所述搅拌器2一端套穿所述釜盖4的中心通孔并与所述中心通孔固定连接，另一端延伸至所述搅拌釜1的内部；

所述超声棒3的一端延伸至所述搅拌釜1的内部，另一端与所述釜盖4可移动连接，以实现根据搅拌器2的搅拌转速调节所述超声棒3与所述釜盖4圆心C的水平距离，用以将所述超声棒3的超声面控制在通过所述搅拌器2搅拌产生漩涡流的分散液水柱的圆周中心上。

特别的，在本发明实施方式中，超声棒3设置为4个，且相互对称，均匀间隔分布在搅拌釜1内的同一个圆周线上。

如此设置，有利于超声棒3超声功能的均匀性，并能有效增大超声范围，实现高效的超声分散功能。

需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，上述超声棒3的数量设置还可以为其他数量，具体并不以此为限。

请参阅图2所示，所述釜盖4圆心C的径向方向上设置有供所述超声棒3移动的移动滑道41；所述超声棒3沿着所述移动滑道41与所述釜盖4实现可移动连接；

所述超声棒3的中心轴线与所述釜盖4圆心C的垂直轴线之间的径向距离d根据搅拌器2的预设搅拌转速进行调整；所述搅拌釜1的半径为R；三者满足如下关系式：

其中，g代表重力加速度，h代表由于搅拌器搅拌引起的U型漩涡流的高度；R代表所述搅拌釜1的半径。

根据所述搅拌器2的所述预设搅拌转速，分散液沿着所述搅拌器2的搅拌轴旋转，形成预定大小的旋涡流，由此得到U型区域7；所述U型区域7(其垂直截面为抛物线结构)的计算公式如下：

请参阅图3所示，选取分散液中U型漩涡流上某一点为微元a，设置所述微元a的横纵坐标为(x，y)，所述分散液围绕着所述搅拌轴水平旋转，由此所述分散液中U型漩涡流上某一点微元a所受水平方向的合力为F；同时，所述微元a还受重力G和垂直于液面的压力N。在稳定旋转的分散液液面，所述搅拌转速ω与所述U型区域具备如下关系：

(式1)代表U型水柱水面上某一点微元a横纵坐标与其夹角之间的关系式；

(式2)代表U型水柱水面上某一点微元a所受重力G、所受垂直于液面压力F与两种作用力之间夹角的关系；

再根据圆周运动得：F＝m_aω²x；(式3)代表U型水柱水面上某一点微元a所受向心力与搅拌转速之间的关系式；

综合式1、式2和式3，可得：

(式4)代表U型水柱水面上某一点微元a横纵坐标与搅拌转速之间的关系；

积分，带入坐标(0，0)，此处假设水面最低点坐标为(0，0)，得出所述U型区域7与所述搅拌转速ω的关系式：

其中，θ代表重力与垂直液面压力夹角的补角；m_a代表微元a的质量；g代表重力加速度。

由上述关系式可知，U型区域的形状和搅拌转速与重力加速度有关。搅拌器2的搅拌转速ω越大，U型区域的“开口越窄”，即，横坐标x的最大值越小，纵坐标y的最大值越大。

然后，将所述U型区域7中的横坐标x的最大值定义为所述U型区域7的半径r；所述搅拌釜1的半径定义为R。

由此，所述超声棒3的中心轴线与所述釜盖4圆心C的垂直轴线之间的径向距离d的计算公式如下：

d＝(R-r)/2+r＝(R+r)/2；r＜R。

本发明中，该d值的距离设置和超声棒可移动结构的设置，能够提高超声棒的工作效率，其工作原理在于：

通过设置超声棒3沿着移动滑道41与釜盖4可移动连接的结构，并根据搅拌器3的预定搅拌转速进行滑动距离的调整，即，对所述超声棒3的中心轴线与所述釜盖4圆心C的垂直轴线之间的径向距离d进行适时调整，能够将超声棒3的超声面(即超声棒底端所产生超声波空化效应)设置在产生漩涡流的分散液水柱的圆周中心上，使得超声面与分散液能够更有效地接触，此时超声效率达到最大化，并且将机械剪切力和超声空化效应联合起来，两者协同将缠结的纳米纤维打散、剪切并分散，由此，该位置关系的结构设置能够很大程度上提高超声棒的工作效率。

特别的，本发明中，所述搅拌器2的搅拌转速ω的取值设置为：高速搅拌转速为2500～5000rpm；低速搅拌转速为100～800rpm；所述超声棒3的超声功率设置为500～1000W。

特别的，本发明中，所述搅拌器2由搅拌轴和搅拌叶片组成。

所述控温层8上设置有动力泵循环水装置。所述动力泵循环水装置能够在动力泵的作用下，将水流入控温层8的内腔中，进行水流循环，实现对搅拌釜1的降温效果，以此实现控温功能。

所述隔音层9的材质为海绵垫，用于消除超声棒3工作时产生的声音噪音。

所述釜盖4的顶部设置有取料口6。

所述驱动控制器5上设置有驱动并控制所述超声棒3的超声驱动控制器和驱动并控制所述搅拌器2的搅拌驱动控制器。

下面通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。

实施例1

本发明实施例1提供的一种水溶性纳米纤维分散液的制备方法，采用上述水溶性纳米纤维分散液制备装置100进行制备。

在该水溶性纳米纤维分散液制备装置100中，搅拌釜1的容量为6L，其半径R为9.0cm，取漩涡高度h为16cm,通过上述公式计算出r值为0.48cm；在搅拌转速ω设置为600rpm的情况下，通过上述公式计算出r值为2.82cm，然后将超声棒在移动滑道41上进行距离的调整，将d值设置为4.74cm。同时在搅拌转速ω设置为3600rpm的情况下，然后将超声棒在移动滑道41上进行距离的调整，将d值设置为5.91cm。

该制备方法，包括如下步骤：

S1，打开所述釜盖4，分别将PVA-co-PE纳米纤维原料和水加入到所述搅拌釜1中，得到混合物料；其中，在所述混合物料中，所述纳米纤维原料的质量分数为2wt％；同时，启动所述控温层8的动力泵循环水装置，使得水流在所述控温层8的内腔中进行循环，对搅拌釜1进行控温；

S2，通过设置于所述驱动控制器5中的所述搅拌驱动控制器，先启动所述搅拌器2，进行搅拌转速为3600rpm的机械搅拌30s；然后，通过设置于所述驱动控制器5中的所述超声驱动控制器，再开启所述超声棒3，功率设置为800W，进行超声1s-停止1s的循环工作模式；所述搅拌器2和所述超声棒3同时工作10min，对所述混合物料进行超声和剪切搅拌联合分散；

S3，分散完毕后，打开所述取料口6，取出部分溶液，观察分散液情况。然后加入质量分数为2％的表面活性剂十二烷基硫酸钠，再开启搅拌器2，进行搅拌转速为600rpm，同时再开启所述超声棒3，功率设置为800W，进行超声1s-停止1s的循环工作模式；最后，过滤得到浓度为2wt％的所述水溶液PVA-co-PE纳米纤维分散液，溶液如图4所示。

实施例2

在该水溶性纳米纤维分散液制备装置100中，搅拌釜1的容量为6L，其半径R为9.0cm，取漩涡高度h为16cm,通过上述公式计算出r值为0.423cm。搅拌转速ω设置为4000rpm时，然后将超声棒在移动滑道41上进行距离的调整，将d值设置为4.71cm。搅拌转速ω设置为500rpm时，然后将超声棒在移动滑道41上进行距离的调整，将d值设置为6.19cm。

本发明实施例2提供的一种水溶性纳米纤维分散液的制备方法，采用上述装置100进行制备，包括如下步骤：

S1，打开所述釜盖4，分别将尼龙6纳米纤维原料和水加入到所述搅拌釜1中，得到混合物料；其中，在所述混合物料中，所述纳米纤维原料的质量分数为0.8wt％；同时，启动所述控温层8的动力泵循环水装置，使得水流在所述控温层8的内腔中进行循环，对搅拌釜1进行控温；

S2，通过设置于所述驱动控制器5中的所述搅拌驱动控制器，先启动所述搅拌器2，进行搅拌转速为4000rpm的机械搅拌30s；然后，通过设置于所述驱动控制器5中的所述超声驱动控制器，再开启所述超声棒3，功率设置为800W，进行超声1s-停止1s的循环工作模式；所述搅拌器2和所述超声棒3同时工作10min，对所述混合物料进行超声和高速剪切搅拌联合分散；

S3，分散完毕后，打开所述取料口6，取出部分溶液，观察分散液情况。然后加入质量分数为2％的表面活性剂十二烷基硫酸钠，再开启搅拌器2，进行搅拌转速为500rpm，同时再开启所述超声棒3，功率设置为800W，进行超声1s-停止1s的循环工作模式；最后，过滤得到浓度为0.8wt％的所述水溶液尼龙6纳米纤维分散液，溶液如图5所示。

对比例1

与实施例1的不同之处在于：将装置100中的d值设置为搅拌釜1的半径R的一半，且不等于(R+r)/2得出的值。由此，进行水溶液纳米纤维分散液的制备。

将实施例1和对比例1制备的分散液的分散效果进行比较：对比例1中的纳米纤维溶液仅为部分分散，未完全分散。

对比例2

与实施例1的不同之处在于：在步骤S3中，不加入表面活性剂，制备得到水溶液纳米纤维分散液。

将实施例1和对比例2制备的分散液的分散效果进行比较：对比例2中的纳米纤维小部分分散，大部分沉淀被过滤。

需要注意的是，本领域技术人员应当理解，超声功率大小的设置、搅拌转速的设置、搅拌器和超声棒运行时间的设置等工艺参数的变化，均会对分散效果产生一定的影响，具体并不以实施例中的参数为限。

综上所述，本发明提供了一种水溶性纳米纤维分散液制备装置及其制备方法。该水溶性纳米纤维分散液制备装置包括搅拌釜、釜盖、搅拌器、对称分布的若干个超声棒以及分别与所述搅拌器和所述超声棒电性连接的驱动控制器；所述搅拌器一端套穿所述釜盖的中心通孔并与所述中心通孔固定连接，另一端延伸至所述搅拌釜的内部；所述超声棒的一端与所述釜盖可移动连接，另一端延伸至所述搅拌釜的内部。基于该装置，本发明提供的水溶性纳米纤维分散液制备方法，采用水为溶剂，搅拌与超声同时高效运行，能够有效制备出高浓度的纳米纤维分散液，具备绿色环保、成本低廉的优点。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

Claims (9)

1.一种水溶性纳米纤维分散液制备装置，其特征在于：所述水溶性纳米纤维分散液制备装置（100）包括搅拌釜（1）、设置于所述搅拌釜（1）的顶部并与所述搅拌釜（1）活动连接的釜盖（4）、搅拌器（2）、对称设置的若干个超声棒（3）以及分别与所述搅拌器（2）和所述超声棒（3）电性连接的驱动控制器（5）；

所述搅拌器（2）一端套穿所述釜盖（4）的中心通孔并与所述中心通孔固定连接，另一端延伸至所述搅拌釜（1）的内部；

所述超声棒（3）的一端延伸至所述搅拌釜（1）的内部，另一端与所述釜盖（4）可移动连接，以实现根据所述搅拌器（2）的搅拌转速调节所述超声棒（3）与所述釜盖（4）圆心C的水平距离，用以将所述超声棒（3）的超声面控制在通过所述搅拌器（2）搅拌产生漩涡流的分散液水柱的圆周中心上；

所述釜盖（4）的径向方向上设置有供所述超声棒（3）移动的移动滑道（41）；

所述超声棒（3）的中心轴线与所述釜盖（4）圆心C的垂直轴线之间的径向距离d根据所述搅拌器（2）的预设搅拌转速

调整；所述搅拌釜（1）的半径为R；三者满足如下关系式：

其中，

代表重力加速度，

代表由于搅拌器搅拌引起的U型漩涡流的高度。

2.根据权利要求1所述的水溶性纳米纤维分散液制备装置，其特征在于：根据所述搅拌器（2）的所述预设搅拌转速

，分散液沿着所述搅拌器（2）的搅拌轴旋转，形成预定大小的旋涡流，由此得到U型区域（7）；所述U型区域（7）的计算公式如下：

选取分散液中U型漩涡流上某一点为微元a，设置所述微元a的横纵坐标为（

，

），所述分散液围绕着所述搅拌轴水平旋转，由此所述分散液中U型漩涡流上某一点微元a所受水平方向的合力为F；同时，所述微元a还受重力G和垂直于液面的压力N；在稳定旋转的分散液液面，所述预设搅拌转速

与所述U型区域具备如下关系：

；

；

再根据圆周运动得：

；

综合可得：

；

进行积分运算，带入坐标（0，0），此处假设水面最低点坐标为（0，0），得出所述U型区域（7）与所述预设搅拌转速

的关系式：

；

其中，

代表重力与垂直液面压力夹角的补角；

代表微元a的质量；

代表重力加速度。

3.根据权利要求2所述的水溶性纳米纤维分散液制备装置，其特征在于：将所述U型区域（7）中的横坐标

的最大值定义为所述U型区域（7）的半径r；所述超声棒（3）的中心轴线与所述釜盖（4）圆心C的垂直轴线之间的径向距离d的计算公式如下：

d=（R-r）/2+r=（R+r）/2；且r＜R。

4.根据权利要求1所述的水溶性纳米纤维分散液制备装置，其特征在于：所述搅拌器（2）的搅拌转速

的取值设置为：高速搅拌转速为2500~5000rpm；低速搅拌转速为100~800rpm；所述超声棒（3）的超声功率设置为500~1000W。

5.根据权利要求1所述的水溶性纳米纤维分散液制备装置，其特征在于：所述水溶性纳米纤维分散液制备装置（100）还包括设置于所述搅拌釜（1）外壁上的控温层（8），所述控温层（8）上设置有动力泵循环水装置。

6.根据权利要求5所述的水溶性纳米纤维分散液制备装置，其特征在于：所述水溶性纳米纤维分散液制备装置（100）还包括设置于所述控温层（8）的外壁上的隔音层（9）；所述釜盖（4）的顶部设置有取料口（6）。

7.根据权利要求1所述的水溶性纳米纤维分散液制备装置，其特征在于：所述驱动控制器（5）上设置有驱动并控制所述超声棒（3）的超声驱动控制器和驱动并控制所述搅拌器（2）的搅拌驱动控制器。

8.一种水溶性纳米纤维分散液的制备方法，其特征在于：采用权利要求1-7中任一项权利要求所述的水溶性纳米纤维分散液制备装置（100）进行制备，包括如下步骤：

S1，打开所述釜盖（4），分别将纳米纤维原料和水加入到所述搅拌釜（1）中，得到混合物料；其中，在所述混合物料中，所述纳米纤维原料的浓度为1~4wt%；同时，启动控温层（8）的动力泵循环水装置，使得水流在所述控温层（8）中进行循环，对所述搅拌釜（1）进行控温；

S2，通过设置于驱动控制器（5）中的搅拌驱动控制器，先启动所述搅拌器（2），进行预定搅拌转速的机械搅拌20~60s，高速搅拌速度设置为2500~5000rpm；然后，通过设置于所述驱动控制器（5）中的超声驱动控制器，再开启所述超声棒（3），功率设置为500~1000W，进行超声1s-停止1s的间歇循环工作模式；所述搅拌器（2）和所述超声棒（3）同时工作5~30min，对所述混合物料进行超声和搅拌联合分散；

S3，初步分散完毕后，打开取料口（6），加入预定比例的表面活性剂进行进一步分散处理，然后启动搅拌器（2）进行低速搅拌，低速搅拌速度设置为100~800rpm，同时开启所述超声棒（3）功率设置为500~1000W，进行超声1s-停止1s的间歇循环工作模式；所述搅拌器（2）和所述超声棒（3）同时工作5~30min，进一步对所述混合物料进行超声和搅拌联合分散。

9.根据权利要求8所述的水溶性纳米纤维分散液的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为离子型表面活性剂。

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