CN115971016B - 无高压电喷雾设备辅助下增强液滴包抄沉积的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于增强液滴沉积技术领域，涉及一种无高压电喷雾设备辅助下增强液滴包抄沉积的方法，具体而言，通过在水溶液中添加含有苯磺酸基团的有机物或者表面活性剂，可以极大地增强液滴的包抄沉积效果，预期可用于消毒、除尘、农药喷洒、喷涂等领域。

Description

无高压电喷雾设备辅助下增强液滴包抄沉积的方法

技术领域

本发明属于液滴沉积技术领域，具体涉及一种无高压电喷雾设备辅助下增强液滴包抄沉积的方法。

背景技术

长期以来，我国植保施药技术和机械设备比较落后，使得农药有效利用率仅为20％-30％，而真正到达靶标的药量仅为施药量的1％-3％，因此引发了农药浪费、环境污染等一系列问题。液滴包抄沉积在消毒、除尘、农药喷洒、喷涂等多个领域都有广泛的应用。目前能使液滴包抄沉积的主要方法是通过静电喷雾设备释放荷电液滴，从而使液滴包抄沉积到基底背面。静电喷雾技术通过不同的充电方式对液滴充电，并在荷电液滴和靶标之间形成静电场，使得喷雾荷电液滴具有“细雾穿透效应、附着增强效应、静电环绕效应”的优点。与常规喷雾相比，静电喷雾可节省30％-50％的农药，防治效果可提高两倍以上，在植保施药领域具有广泛应用。然而，目前国内研制的静电喷头存在喷雾射程短，雾化锥角小，喷头漏电，雾滴粒谱不均匀，喷幅不易控制，对绝缘材料要求高等问题，同时，静电喷雾设备因所需电压高而存在极大的安全隐患，且价格昂贵，所以静电喷雾设备在为人们提供便利的同时也存在实际问题。因此通过添加助剂来增强液滴荷电性能从而提高液滴包抄沉积效果是一种较为简单经济安全的方法，除了有望在农药喷洒领域得到应用外，还有可能在消毒、消杀、除尘除静电等生活生产实践中有着非常重要的意义。

发明内容

发明人发现，通过在水溶液中添加含有苯磺酸基有机物或者表面活性剂，可以极大地增强液滴的包抄沉积效果，预期可用于消毒、除尘、农药喷洒、喷涂等领域。

因此，在一个方面，本发明提供一种增强液滴包抄沉积的方法，所述方法由如下步骤组成：

(1)将含有苯磺酸盐的有机物加入水溶液中，混合得到混合溶液；

(2)将混合溶液装入喷壶或喷枪中，利用喷壶或喷枪将混合溶液从离基底上表面10-40cm的高度喷洒出雾滴；

(3)用高速摄像机，从侧边或底部观察记录液滴绕行沉积到基底下表面的情况。

优选地，步骤(1)中，所述含有苯磺酸基团的有机物包括烷基苯磺酸盐、氨基苯磺酸盐、甲基蓝、甲基橙。所述烷基苯磺酸盐优选C1-14烷基苯磺酸钠，更优选十二烷基苯磺酸钠。所述氨基苯磺酸盐为邻氨基苯磺酸钠。

优选地，步骤(1)中，所述含有苯磺酸基团的有机物在混合溶液中的浓度在0.01M以下。

优选地，步骤(2)中，所述基底的上表面为超疏水表面，以防止上表面大量液滴沉积，观察不清。优选地，可以通过在基底的上表面刷涂含有疏水氧化硅的疏水液而制备超疏水表面。

优选地，步骤(2)中，所述基底的下表面可以是亲水表面或疏水表面。

本发明的有益效果是：

发明人发现，通过在水溶液中添加含有苯磺酸基团的有机物或者表面活性剂，可以极大地增强液滴的包抄沉积效果，所述包抄沉积是指液滴在喷洒过程中，绕过基底的上表面而直接沉积在基底的背面(即，基底的下表面)，尤其是在不使用高压电喷雾设备的情况下，能够很好地帮助水溶液沉积在基底背面，效果与使用高压电喷雾设备的包抄沉积效果相似。基于此，当将水溶液替换为水溶性消毒剂、农药、除尘剂等，仅需要添加少量含有苯磺酸基团的有机物，即可实现有效物质的包抄沉积，可广泛用于消毒、除尘、农药喷洒、喷涂等领域，具有极高的实用价值。

附图说明

图1示出了本发明实施例1的增强液滴包抄沉积的方法试验的示意图；

图2示出了本发明实施例1中，纯水和分别加入三种表面活性剂的水溶液的液滴包抄沉积效果图；

图3示出了本发明实施例2的甲基蓝水溶液与对照的液滴包抄沉积效果图；

图4示出了本发明实施例3的不同链长烷基苯磺酸钠增强水溶液液滴包抄沉积效果的示意图；

图5示出了本发明实施例4的其它含有苯磺酸基的有机物水溶液液滴的包抄沉积效果示意图。

图6示出了本发明实施例5的纯水和其他水溶液液滴的包抄沉积效果示意图。

具体实施例方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体的实施例对本发明进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，将十二烷基硫酸钠SDS、十二烷基磺酸钠DES、十二烷基苯磺酸钠SDBS称量，分别溶解在水中，得到的溶液的浓度均为0.001M，将水、SDS溶液、DES溶液、SDBS溶液分别装入实验室用喷枪中；

选择PMMA材料作为试验基底，通过在基底的上表面刷涂含有疏水氧化硅的疏水液而制备超疏水表面，基底的下表面施加正电压；

从离基底20cm的高度分别喷洒水、SDS溶液、DES溶液、SDBS溶液的液滴，持续1s；

用高速摄像机从侧边和底部拍摄，可观察到液滴绕行沉积到基底下表面，结果如图2所示。

可以看出，添加了十二烷基苯磺酸钠SDBS的水溶液的液滴包抄沉积效果最好，明显优于纯水以及添加了十二烷基硫酸钠SDS、十二烷基磺酸钠DES的水溶液。

实施例2：

将甲基蓝和十二烷基苯磺酸钠SDBS分别称量，溶解在水中，得到0.001MSDBS+1‰甲基蓝的混合溶液，将0.001MSDBS+1‰甲基蓝的混合溶液装入实验室用喷枪中；

选择PET基底，通过在基底的上表面刷涂含有疏水氧化硅的疏水液而制备超疏水表面，基底的下表面施加+4kV电压；

从离基底10cm的高度喷洒水、0.001MSDBS+1‰甲基蓝的混合溶液的雾滴，持续6-7s；

用高速摄像机从侧边和底部拍摄，可观察到雾滴绕行沉积到基底下表面，结果如图3所示，左图为甲基蓝结构，右侧A图为喷洒净水的基底下表面，B图为喷洒0.001MSDBS+1‰甲基蓝的混合溶液的基底下表面。

可以看出，添加了十二烷基苯磺酸钠SDBS和甲基蓝的水溶液，能够很好地包抄沉积在基底下表面，蓝色图案清晰可见，而且由于甲基蓝化学结构中含有三个苯磺酸基团，更大地增强了包抄沉积效果。

实施例3：

将甲基苯磺酸钠、辛烷苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠SDBS分别称量，溶解在水中，分别得到0.001M的甲基苯磺酸钠溶液、辛烷苯磺酸钠溶液、十二烷基苯磺酸钠SDBS溶液，将上述溶液分别装入实验室用小喷壶中；

选择PVC基底，通过在基底的上表面刷涂含有疏水氧化硅的疏水液而制备超疏水表面，基底的下表面施加+6.2kV电压；

从离基底10cm的高度喷洒水、0.001M的甲基苯磺酸钠溶液、辛烷苯磺酸钠溶液、十二烷基苯磺酸钠SDBS溶液的液滴，每次喷一下；

用高速摄像机从侧边和底部拍摄，可观察到液滴绕行沉积到基底下表面，结果如图4所示。可以看出，添加了十二烷基苯磺酸钠SDBS的水溶液的液滴包抄沉积效果最好，对位直链烷基苯磺酸钠的烷基链越长，包抄沉积效果越好。

实施例4：

将甲基蓝和邻氨基苯磺酸钠分别称量，溶解在水中，分别得到0.001M甲基蓝溶液、0.003M的邻氨基苯磺酸钠溶液，将以上溶液分别装入实验室用小喷壶中；

选择PMMA基底，通过在基底的上表面刷涂含有疏水氧化硅的疏水液而制备超疏水表面，基底的下表面施加+1.62-1.71kV电压；

从离基底10cm的高度喷洒0.001M甲基蓝溶液、0.003M的邻氨基苯磺酸钠溶液的液滴，每次喷一下，喷三次；

用高速摄像机从侧边和底部拍摄，可观察到液滴绕行沉积到基底下表面，结果如图5所示。可以看出，添加了邻氨基苯磺酸钠的水溶液液滴也取得了良好的包抄沉积效果。

实施例5：

将十二烷基苯磺酸钠SDBS、十二烷基硫酸钠SDS分别称量，溶解在水中，分别得到0.01M的十二烷基苯磺酸钠SDBS溶液和十二烷基硫酸钠SDS溶液，将水、SDBS溶液、SDS溶液分别装入实验室用喷枪中；

选择PMMA基底，通过在基底的上表面刷涂含有疏水氧化硅的疏水液而制备超疏水表面，基底的下表面施加+5.5-6.4kV电压；

从离基底40cm的高度喷洒纯水、0.001MSDBS液、0.001M的SDS溶液的液滴，持续1s；

对照组基底下表面施加+6.2kV电压，并采用静电喷枪在相同条件下喷洒充电纯水液滴；

用高速摄像机从侧边和底部拍摄，可观察到液滴绕行沉积到基底下表面，结果如图6所示。可以看出，在相同条件下，采用静电喷枪喷洒的充电纯水液滴比直接喷洒的纯水液滴具有更好的包抄沉积效果，而SDBS溶液液滴在不用静电喷枪充电的情况下达到了相似的包抄沉积效果，且更优于SDS水溶液。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种增强液滴包抄沉积的方法，所述方法由如下步骤组成：

（1）将含有苯磺酸基团的有机物加入水溶液中，混合得到水溶液，所述含有苯磺酸基团的有机物为氨基苯磺酸盐、甲基蓝、甲基橙的一种或多种；

（2）将水溶液装入喷壶或喷枪中，利用喷壶或喷枪将混合溶液从离基底上表面10-40cm的高度喷洒出液滴；

（3）用高速摄像机，从侧面或底部观察记录液滴绕行沉积到基底下表面的情况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨基苯磺酸为邻氨基苯磺酸钠。

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述含有苯磺酸基团的有机物在水溶液中的浓度在0.01 M以下。