一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维的方法与流程

本发明属于聚合物纳米材料，具体涉及一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维的方法。

背景技术：

随着科学和技术的发展，利用纺丝技术对天然纤维到植物纤维以及动物蛋白纤维进行微纤化处理在复议高取向拉伸从而获得的高取向芳纶纤维为人类生活提供了多种多样的用途，也使其成为重要的纤维原料用于日常的方方面面。与此同时，一维高取向性纤维由于其各向同性在增强、过滤、功能性材料等领域展现出极大的应用潜力。目前，通过湿法纺丝制备出具有皮芯层结构的复合功能性纤维兼具其优异的可加工性及广泛的应用前景而受到研究学者的青眛，其中研究思路集中于以机械强度极佳的皮层纤维作为保护层包裹功能性的芯层基材实现功能性制备的同时增强材料的再加工性(多功能编织物、器件)及耐用性。然而，伴随的问题的是各种不同且严苛的应用环境对纤维的功能化尤其是皮层纤维的高性能提出了更高的要求，寻找物理性能优良，化学稳定性显著的高强纤维用于构筑理想的纤维皮层结构进而实现一维纤维基材对不同环境的高适应性、高强、耐温以及高使用寿命成为目前研究热点。芳纶纳米纤维(aramidnanofibers,anfs)因其独特的纳米尺度结构、大的长径比以及比表面积、同时又保留了芳纶纤维优异的力学性能和耐温性能，使其成为一种新型的极具潜力的构建宏观复合材料的“构筑单元”应用于诸多领域包括绝缘、吸附过滤、电池隔膜、柔性电极、电磁屏蔽以及智能穿戴等，起着重要的界面增强与材料增韧作用。芳纶纳米纤维由于自身基团的高度定向排列以及纳米尺度上大量氢键结合，赋予自身极高的自组装性质，加之其诸多的性能优势使其成为构筑一维纤维理想的皮层结构成为极具潜力的材料之一。另外，目前针对芳纶损纸的回用问题仅涉及到利用共磨技术将其转换为芳纶浆粕，但产物在水分散液中难以分散其分散稳定性极差，并且共磨过程存在高能耗、经济效益不明显等问题严重阻碍了芳纶纤维的高值化回收利用，利用废旧芳纶纤维制备均一稳定的芳纶纳米纤维溶液并用于构筑一维高取向芳纶纤维为建设循环经济实现更大的收益，目前有关芳纶纳米纤维用于构筑高强一维纤维的应用方面的公开专利或报道罕见。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维的方法，以克服现有技术存在的缺陷，本发明采用湿法纺丝研发生产出具有低密度、高强度、高稳定性与长循环使用寿命的高取向芳纶纤维，制备工艺简单可行，应用前景广阔。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维的方法，包括以下步骤：

1)制备芳纶纳米纤维分散液：将废弃芳纶纤维、氢氧化钾、二甲基亚砜、去离子水依次混合，在室温下搅拌连续反应，得到芳纶纳米纤维分散液；

2)制备湿态的高取向芳纶纤维：通过高压注射将步骤1)所得的芳纶纳米纤维溶液注入不同的凝固浴，同时以固定的牵引速度牵引长纤维依次通过水浴以去除dmso及多余的碱液，并卷曲收集，得到湿态的高取向芳纶纤维；

3)制备高取向芳纶纤维：将步骤2)得到的湿态的高取向芳纶纤维加热干燥或冷冻干燥，即得到高取向芳纶纤维。

进一步地，步骤1)中废弃芳纶纤维、氢氧化钾、二甲基亚砜、去离子水之间比例为(3-9)g：(4.5-13.5)g：300ml：12ml。

进一步地，步骤1)中废弃芳纶纤维是芳纶废弃纱线、芳纶废旧手套、及芳纶废弃织物的混合物。

进一步地，步骤2)中采用高压注射泵进行注射，所述的高压注射泵的针头规格为17g-22g。

进一步地，步骤2)中所述的泵送速度为0.5-1ml/min，牵引速度为0.5-1ml/min。

进一步地，步骤2)中所述的凝固浴为将乙酸滴加于dmso水溶液形成的混合液或将乙酸滴加于丙酮水溶液形成的混合液，其中乙酸的质量浓度均为0.15wt％。

进一步地，所述dmso水溶液中dmso：h2o体积比为(5～40):(95～60)；所述丙酮水溶液中丙酮和水的体积比为1:1。

进一步地，步骤3)中将湿态的高取向芳纶纤维置于基板上，然后置于烘箱中干燥，或者置于冰箱冷冻后再冷冻干燥机中干燥，所述基板为玻璃基板或不锈钢基板。

进一步地，步骤3)中加热干燥条件为：在105℃温度下干燥5min，步骤3)中冷冻干燥时间为2h。

进一步地，步骤3)中得到的高取向芳纶纤维直径为68-110μm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

一、本发明以废弃芳纶纱线、芳纶废旧手套、芳纶废弃织物为原料，制备得到具有纳米尺度结构、高强度、大长径比和高耐温性的不同浓度的芳纶纳米纤维溶液作为基体，通过调控湿法纺丝过程中针头规格、凝固浴成分、干燥方式制备得到具有高取向性的再生芳纶长纤维，有望将其应用于制备一维皮芯层结构的同轴功能性纤维。解决了目前一维纤维强度差、耐热性差、化学性质不稳定等问题，制备工艺简单易行，在制备高强度耐高温功能性织物、功能性一维纤维等领域应用前景广阔。

二、本发明解决了废旧的芳纶纤维难回收问题，实现了纤维的高值化多功能应用。湿法纺丝过程中芳纶纳米纤维纺丝液在高压注射泵的作用下纤维被赋予一定的方向性，使其定向排列再被挤入凝固浴中，水溶液提供了大量的质子供体使芳纶纳米纤维发生了质子还原的同时又使再生的芳纶纳米纤维迅速固化成形，这一过程中芳纶纳米纤维依靠自身结构的高度同源性并结合内部氢键作用赋予了高取向芳纶纤维高的强度及韧性，与此同时，借助外界稳定的拉伸牵引力赋予长纤维轴向高取向结构，在干燥过程中长纤维本身所含大量水分在蒸发过程中会使得纤维本身会发生自然的自收缩现象，结合纤维的横截面形貌图进一步验证了这种收缩作用并未对纤维的自身结构产生负面影响并且进一步促进了纤维内部致密紧实的结构，湿法纺丝过程中，结合高压注射泵对纺丝液的定向挤出作用并结合末端的轴向卷曲牵引作用对纤维起到很好的成形及收集，再加之凝固浴的固化作用使得再生的芳纶纳米长纤维可迅速发生质子还原进而固化成形，且凝固浴的组分并未对高取向芳纶纤维的高取向结构产生负面影响，通过水浴去粗纤维上多余的碱液保证了高取向芳纶纤维的高纯度及优异综合性能。

三、本发明制备的高取向芳纶纤维具有密度低、机械强度高、耐温性佳、灵敏度高、化学稳定性高与使用寿命长等特性，有望应用于增强、阻燃、耐高温防护服等领域，实现废旧的芳纶纤维的高效回收利用并以湿法纺丝技术实现了高性能的高取向芳纶纤维的功能化应用，为循环经济的发展及资源的整合利用提供了更大的可能性。

附图说明

说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例3得到的高取向芳纶纤维形貌图；

图2为本发明实施例3得到的高取向芳纶纤维表面sem图像；

图3为本发明实施例3得到的高取向芳纶纤维表面z向横截面sem图像；

图4为本发明实施例3得到的高取向芳纶纤维在氮气氛围下的热重曲线，其初始分解温度为517℃；

图5为本发明实施例3得到的高取向芳纶纤维的拉伸强度曲线；

图6为本发明实施例3得到的高取向芳纶纤维的力学强度图。

具体实施方式

下面本发明的做进一步详细描述：

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维，所述高取向芳纶纤维是由芳纶纳米纤维通过湿法纺丝制备得到，凝固浴为0.15wt％乙酸的dmso水溶液(其中dmso：h2o体积比为＝(5～40):(95～60))，或者凝固浴为0.15wt％乙酸的丙酮水溶液(其中丙酮：h2o体积比为＝1:1)，芳纶纳米纤维溶液质量浓度为1％-3％，所述高取向芳纶纤维直径为68-110μm。

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维及其制备方法，包括以下步骤：

步骤一：制备芳纶纳米纤维分散液，分别将将3g、6g、9g的芳纶废弃纱线、芳纶废旧手套、芳纶废弃织物的混合物、氢氧化钾(废弃芳纶纤维:氢氧化钾质量比为1:1.5)、300ml二甲基亚砜、12ml的去离子水依次置于三口烧瓶中，在室温下以高剪切的机械搅拌连续反应数小时，设置转速为1500-3500r/min下搅拌反应4-6h，得到浓度为1％、2％和3％的芳纶纳米纤维分散液，芳纶纳米纤维直径为15～20nm，长度为15-30μm；

步骤二：制备湿态的高取向芳纶纤维，利用高压注射泵(针头规格为17g或20g)分别将不同浓度的芳纶纳米纤维溶液以0.5-1.0ml/min的注射速度注入dmso水溶液或丙酮水溶液的凝固浴固化成形，紧接着以0.5-1.0ml/min牵引速度定向拉伸通过数米长的水槽进行水浴，充分浸渍、质子还原并去除多余的碱液，并连续化卷曲收集得到长度任意可调的湿态的高取向芳纶纤维；

步骤三：制备高取向芳纶纤维：将湿态的高取向芳纶纤维，置于不锈钢或玻璃基板于105℃烘箱中干燥5min得到高取向芳纶纤维，或将同批样品置于冰箱预冷冻后，进行2h的冷冻干燥得到直径为68-110μm的高取向芳纶纤维。

本发明以废弃芳纶纱线、芳纶废旧手套、芳纶废弃织物为原料，制备得到具有纳米尺度结构、高强度、大长径比和高耐温性的不同浓度的芳纶纳米纤维溶液作为基体，通过调控湿法纺丝过程中针头规格、凝固浴成分、干燥方式制备得到具有高取向性、耐高温、阻燃、高强度的再生芳纶长纤维。解决了目前解决了目前一维纤维强度差、耐热性差、化学性质不稳定等问题，制备工艺简单易行。本发明步骤包括制备芳纶纳米纤维分散液、制备湿态的芳纶纳米纤维长纤维、制备芳纶纳米纤维长纤维等步骤，得到直径长度可调的再生的高取向芳纶纤维。制备工艺简单易行，得到的高取向芳纶纤维在制备高强度耐高温功能性织物、功能性一维纤维等领域应用前景广阔。

下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是实施例的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

实施例1

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维，所述高取向芳纶纤维是由芳纶纳米纤维通过湿法纺丝制备得到，凝固浴为0.15wt％乙酸的dmso水溶液，其中dmso：h2o体积比为＝5:95，芳纶纳米纤维溶液浓度为1％，所述得再生的高取向性的芳纶长纤维直径为110μm；

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维的方法，包括以下步骤：

步骤一：制备芳纶纳米纤维分散液，分别将3g的芳纶废弃纱线、芳纶废旧手套、芳纶废弃织物的混合物、4.5g氢氧化钾、300ml二甲基亚砜、12ml的去离子水依次置于三口烧瓶中，在室温下以高剪切的机械搅拌连续反应数小时，设置转速为1500r/min下搅拌反应4h，得到浓度为1％的芳纶纳米纤维分散液，得到的芳纶纳米纤维直径为15～20nm，长度为15-30μm；

步骤二：制备湿态的高取向芳纶纤维，利用高压注射泵并装配规格为17g的注射针头别将浓度为1％的芳纶纳米纤维溶液以0.5ml/min的注射速度注入凝固浴使得长纤维快速的固化成形，凝固浴的组成配比为0.15wt％乙酸的dmso水溶液，其中dmso：h2o体积比为＝5:95，接着以0.5ml/min牵引速度定向拉伸通过数米长的水槽进行水浴，充分浸渍、质子还原并去除多余的碱液，并连续化卷曲收集得到长度任意可调的湿态的高取向芳纶纤维；

步骤三：制备高取向芳纶纤维，将湿态的高取向芳纶纤维置于玻璃基板于烘箱中干燥5min得到直径为110μm的高取向芳纶纤维。

实施例2

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维，所述高取向芳纶纤维是由芳纶纳米纤维通过湿法纺丝制备得到，凝固浴为0.15wt％乙酸的dmso水溶液，其中dmso：h2o体积比为＝10:90，芳纶纳米纤维溶液浓度为1％，所述得再生的高取向性的芳纶长纤维直径为92μm；

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维的方法，包括以下步骤：

步骤一：制备芳纶纳米纤维分散液，分别将3g的芳纶废弃纱线、芳纶废旧手套、芳纶废弃织物等混合物、4.5g氢氧化钾、300ml二甲基亚砜、12ml的去离子水依次置于三口烧瓶中，在室温下以高剪切的机械搅拌连续反应数小时，设置转速为2000r/min下搅拌反应4h，得到浓度为1％的芳纶纳米纤维分散液，得到的芳纶纳米纤维直径为15～20nm，长度为15-30μm；

步骤二：制备湿态的高取向芳纶纤维，利用高压注射泵并装配规格为22g的注射针头别将浓度为1％的芳纶纳米纤维溶液以0.8ml/min的注射速度注入凝固浴使得长纤维快速的固化成形，凝固浴的组成配比为0.15wt％乙酸的dmso水溶液，其中dmso：h2o体积比为＝10:90，接着以1ml/min牵引速度定向拉伸通过数米长的水槽进行水浴，充分浸渍、质子还原并去除多余的碱液，并连续化卷曲收集得到长度任意可调的湿态的高取向芳纶纤维；

步骤三：制备高取向芳纶纤维，将湿态的高取向芳纶纤维置于玻璃基板于烘箱中干燥5min得到直径为92μm的高取向芳纶纤维。

实施例3

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维，所述高取向芳纶纤维是由芳纶纳米纤维通过湿法纺丝制备得到，凝固浴为0.15wt％乙酸的dmso水溶液，其中dmso：h2o体积比为＝10:90，芳纶纳米纤维溶液浓度为2％，所述得再生的高取向性的芳纶长纤维直径为110μm的高取向芳纶纤维；

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维的方法，包括以下步骤：

步骤一：制备芳纶纳米纤维分散液，分别将6g的芳纶废弃纱线、芳纶废旧手套、芳纶废弃织物等混合物、9g氢氧化钾、300ml二甲基亚砜、12ml的去离子水依次置于三口烧瓶中，在室温下以高剪切的机械搅拌连续反应数小时，设置转速为2500r/min下搅拌反应5h，得到浓度为2％的芳纶纳米纤维分散液，得到的芳纶纳米纤维直径为15～20nm，长度为15-30μm；

步骤二：制备湿态的高取向芳纶纤维，利用高压注射泵并装配规格为22g的注射针头别将浓度为2％的芳纶纳米纤维溶液以0.8ml/min的注射速度注入凝固浴使得长纤维快速的固化成形，凝固浴的组成配比为0.15wt％乙酸的dmso水溶液，其中dmso：h2o体积比为＝10:90，接着以1ml/min牵引速度定向拉伸通过数米长的水槽进行水浴，充分浸渍、质子还原并去除多余的碱液，并连续化卷曲收集得到长度任意可调的湿态的高取向芳纶纤维；

步骤三：制备高取向芳纶纤维，将湿态的高取向芳纶纤维置于不锈钢基板于烘箱中干燥5min得到直径为110μm的高取向芳纶纤维。

实施例4

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维，所述高取向芳纶纤维是由芳纶纳米纤维通过湿法纺丝制备得到，凝固浴为0.15wt％乙酸的dmso水溶液，其中dmso：h2o体积比为＝30:70，芳纶纳米纤维溶液浓度为2％，所述得再生的高取向性的芳纶长纤维直径为85μm的高取向芳纶纤维；

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维的方法，包括以下步骤：

步骤一：制备芳纶纳米纤维分散液，分别将6g的芳纶废弃纱线、芳纶废旧手套、芳纶废弃织物等混合物、9g氢氧化钾、300ml二甲基亚砜、12ml的去离子水依次置于三口烧瓶中，在室温下以高剪切的机械搅拌连续反应数小时，设置转速为2500r/min下搅拌反应5h，得到浓度为2％的芳纶纳米纤维分散液，得到的芳纶纳米纤维直径为15～20nm，长度为15-30μm；

步骤二：制备湿态的高取向芳纶纤维，利用高压注射泵并装配规格为17g的注射针头别将浓度为2％的芳纶纳米纤维溶液以0.8ml/min的注射速度注入凝固浴使得长纤维快速的固化成形，凝固浴的组成配比为0.15wt％乙酸的dmso水溶液，其中dmso：h2o体积比为＝30:70，接着以0.5ml/min牵引速度定向拉伸通过数米长的水槽进行水浴，充分浸渍、质子还原并去除多余的碱液，并连续化卷曲收集得到长度任意可调的湿态的高取向芳纶纤维；

步骤三：制备高取向芳纶纤维，将湿态的高取向芳纶纤维置于不锈钢基板于冰箱预冷冻后，进行2h的冷冻干燥得到直径为85μm的高取向芳纶纤维。

实施例5

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维，所述高取向芳纶纤维是由芳纶纳米纤维通过湿法纺丝制备得到，凝固浴为0.15wt％乙酸的dmso水溶液，其中dmso：h2o体积比为＝40:60，芳纶纳米纤维溶液浓度为3％，所述得再生的高取向性的芳纶长纤维直径为68μm的高取向芳纶纤维；

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维的方法，包括以下步骤：

步骤一：制备芳纶纳米纤维分散液，分别将9g的芳纶废弃纱线、芳纶废旧手套、芳纶废弃织物等混合物、13.5g氢氧化钾、300ml二甲基亚砜、12ml的去离子水依次置于三口烧瓶中，在室温下以高剪切的机械搅拌连续反应数小时，设置转速为3500r/min下搅拌反应6h，得到浓度为3％的芳纶纳米纤维分散液，得到的芳纶纳米纤维直径为15～20nm，长度为15-30μm；

步骤二：制备湿态的高取向芳纶纤维，利用高压注射泵并装配规格为22g的注射针头别将浓度为3％的芳纶纳米纤维溶液以0.5ml/min的注射速度注入凝固浴使得长纤维快速的固化成形，凝固浴的组成配比为0.15wt％乙酸的dmso水溶液，其中dmso：h2o体积比为＝40:60，接着以0.6ml/min牵引速度定向拉伸通过数米长的水槽进行水浴，充分浸渍、质子还原并去除多余的碱液，并连续化卷曲收集得到长度任意可调的湿态的高取向芳纶纤维；

步骤三：制备高取向芳纶纤维，将湿态的高取向芳纶纤维置于玻璃基板于烘箱中干燥5min得到直径为68μm的高取向芳纶纤维。

实施例6

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维，所述高取向芳纶纤维是由芳纶纳米纤维通过湿法纺丝制备得到，凝固浴为0.15wt％乙酸的丙酮水溶液，其中丙酮：h2o体积比为＝1:1，芳纶纳米纤维溶液浓度为3％，所述得再生的高取向性的芳纶长纤维直径为90μm；

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维的方法，包括以下步骤：

步骤一：制备芳纶纳米纤维分散液，分别将9g的芳纶废弃纱线、芳纶废旧手套、芳纶废弃织物等混合物、13.5g氢氧化钾、300ml二甲基亚砜、12ml的去离子水依次置于三口烧瓶中，在室温下以高剪切的机械搅拌连续反应数小时，设置转速为3500r/min下搅拌反应6h，得到浓度为3％的芳纶纳米纤维分散液，得到的芳纶纳米纤维直径为15～20nm，长度为15-30μm；

步骤二：制备湿态的高取向芳纶纤维，利用高压注射泵并装配规格为17g的注射针头别将浓度为3％的芳纶纳米纤维溶液以0.5ml/min的注射速度注入凝固浴使得长纤维快速的固化成形，凝固浴为0.15wt％乙酸的丙酮水溶液，其中丙酮：h2o体积比为＝1:1，接着以0.8ml/min牵引速度定向拉伸通过数米长的水槽进行水浴，充分浸渍、质子还原并去除多余的碱液，并连续化卷曲收集得到长度任意可调的湿态的高取向芳纶纤维；

步骤三：制备高取向芳纶纤维，将湿态的高取向芳纶纤维置于不锈钢基板于烘箱中干燥5min得到直径为90μm的高取向芳纶纤维。

实施例7

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维，所述高取向芳纶纤维是由芳纶纳米纤维通过湿法纺丝制备得到，凝固浴为0.15wt％乙酸的丙酮水溶液，其中丙酮：h2o体积比为＝1:1，芳纶纳米纤维溶液浓度为2％，所述得再生的高取向性的芳纶长纤维直径为88μm的高取向芳纶纤维；

一种基于湿法纺丝制备高取向芳纶纤维的方法，包括以下步骤：

步骤一：制备芳纶纳米纤维分散液，分别将将6g的芳纶废弃纱线、芳纶废旧手套、芳纶废弃织物等混合物、9g氢氧化钾、300ml二甲基亚砜、12ml的去离子水依次置于三口烧瓶中，在室温下以高剪切的机械搅拌连续反应数小时，设置转速为3500r/min下搅拌反应5h，得到浓度为2％的芳纶纳米纤维分散液，得到的芳纶纳米纤维直径为15～20nm，长度为15-30μm；

步骤二：制备湿态的高取向芳纶纤维，利用高压注射泵并装配规格为17g的注射针头别将浓度为2％的芳纶纳米纤维溶液以1.0ml/min的注射速度注入凝固浴使得长纤维快速的固化成形，凝固浴为0.15wt％乙酸的丙酮水溶液，其中丙酮：h2o体积比为＝1:1，接着以1ml/min牵引速度定向拉伸通过数米长的水槽进行水浴，充分浸渍、质子还原并去除多余的碱液，并连续化卷曲收集得到长度任意可调的湿态的高取向芳纶纤维；

步骤三：制备高取向芳纶纤维，将湿态的高取向芳纶纤维置于不锈钢基板于冰箱预冷冻后，进行2h的冷冻干燥得到直径为88μm的高取向芳纶纤维。

对本发明实施例3制得的高取向芳纶纤维进行检测表征，其部分指标分别为：1、所制备得到的纤维如图1所示，可绕卷储存，显现出极佳的柔韧性。如图2所示纤维的直径为110μm；2、对纤维的机械性能进行测试，如图5所示纤维的拉伸强度：199.27cn，断裂伸长率：11.5％；3、对纤维的热稳定性进行分析，如图4所示，纤维的初始热分解温度：530.5℃；4、如图6所示单根纤维可悬挂起100g砝码不发生变形或断裂。本发明以废弃芳纶纱线、芳纶废旧手套、芳纶废弃织物为原料，制备得到具有纳米尺度结构、高强度、大长径比和高耐温性的不同浓度的芳纶纳米纤维溶液作为基体，通过调控湿法纺丝过程中针头规格、凝固浴成分、干燥方式制备得到具有高取向性、耐高温、阻燃、高强度的再生芳纶长纤维。制备工艺简单易行，在制备高强度耐高温功能性织物、功能性一维纤维等领域应用前景广阔。

以上所述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。