[发明专利]一种环氧树脂基凝胶制备过程中超声波监测的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂基凝胶制备过程中超声波监测的装置和相关监测方法，可以用于聚合物凝胶多孔材料的制备过程中超声波监测，尤其涉及环氧树脂基微/纳孔凝胶的制备过程中相分离点的声波监测。

背景技术

近年来，聚合物微孔材料的制备技术得到了长足发展，已经开发出多种能够在聚合物基体中产生微观孔洞的成型工艺和方法，如相分离法、拉伸法、核径迹法、烧结法、热分解法、悬浮聚合法、大分子结构模板法、胶态晶体模板法、微发泡技术等等，采用这些方法制备的材料由于其特殊的微观孔结构，在很多领域具有非常重要的应用，包括绝缘隔热材料、包装材料、控制释放材料、骨骼替代材料、色谱整体柱材料等方面，成为很多领域不可或缺的重要功能性材料。中国专利CN200510061580.6提供了一种环氧树脂基微米至纳米级孔的凝胶的制备方法，它具有制备条件简单温和，孔径可调，可重复性好，绿色环保等的特点。

由于这是一种介于溶液聚合与沉淀聚合之间的新的聚合方式，既具有有相分离现象，又不能有沉淀产生，因此，如何通过有效的监测方法寻找相分离点，控制相分离程度成为是制备的关键。

相分离过程实际上是介质的非均一化过程，在高分子稀溶液中，聚合物链的运动通常采用光散射的方法进行研究，但是在浓溶液中，特别是在有明显相分离的情况下，光的散射过分强烈，以至于无法透过；另一方面，光散射方法对外界的干扰什么敏感，容易造成极大的误差，因此，光散射方法就不适合于研究聚合过程中的相分离行为。

超声波跟踪是近年来发展起来的一种新的非接触性探测技术，它具有方便快捷、安全环保、适应性强、灵敏度高和成本低廉的特点，目前已经被用于某些化工过程的在线监控，例如，原油管道输送的油品特性监测等。

但是未见在涉及化学反应的相分离过程中进行超声波监测应用。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是针对现有背景技术而提供一种环氧树脂基凝胶制备过程中超声波监测的装置，其使用方便快捷，安全环保，适应性强，灵敏度高和成本低廉优点，可以在线监测聚合物凝胶多孔材料的制备过程，通过超声波在介质传播中发生的超声波信号参数的变化规律，实现聚合物凝胶多孔材料在制备过程中相分离的在线监测，为从科学的原理上指导相分离聚合过程的外部控制奠定理论基础。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有背景技术而提供一种环氧树脂基凝胶制备过程中超声波监测的方法，其使用方便快捷，安全环保，适应性强，灵敏度高和成本低廉优点，可以在线监测聚合物凝胶多孔材料的制备过程，通过超声波在介质传播中发生的超声波信号参数的变化规律，实现聚合物凝胶多孔材料在制备过程中相分离的在线监测，为从科学的原理上指导相分离聚合过程的外部控制奠定理论基础。

本发明解决上述首要技术问题所采用的技术方案为：一种环氧树脂基凝胶制备过程中超声波监测的装置，其特征在于它包括超声波发射装置、超声波接收装置、信号采集装置、信号处理装置，其中超声波发射装置和超声波接收装置至少位于分子反应器的附近并相互配合，使超声波接收装置接收到超声波发射装置发出的并透过分子反应器的超声波信号，超声波接收装置将信号输出连接到信号采集装置，信号采集装置输出相关信号输送连接到信号处理装置。

作为改进，所述的超声波接收装置将信号输出经过功率放大装置进行放大，再连接到信号采集装置，以提高装置的灵敏性，防止信号衰减。

进一步改进，所述的超声波发射装置、超声波接收装置设置在分子反应器壁面处，并做成收发一体式的，便于在实际过程中应用。

进一步改进，所述的超声波发射装置和超声波接收装置带有一个或多个超声波传感器，以扩大使用范围。

优选，所述的超声波发射装置和超声波接收装置其超声波信号的发射和接收频率范围为20kHz～20MHz。超声波信号的发射和接收频率最佳范围为100kHz～5MHz。

本发明解决上述另一个技术问题所采用的技术方案为：一种环氧树脂基凝胶制备过程中超声波监测的方法，其特征在于：

装置为包括超声波发射装置、超声波接收装置、信号采集装置、信号处理装置，其中超声波发射装置和超声波接收装置至少位于分子反应器的附近并相互配合，使超声波接收装置接收到超声波发射装置发出的并透过分子反应器的超声波信号，超声波接收装置将信号输出连接到信号采集装置，信号采集装置输出相关信号输送连接到信号处理装置；

测试步骤依次为：

a、通过调节超声波发射装置，向凝胶制备反应器内部发射频率为f，功率为w的超声波；

b、超声波接收装置接收凝胶制备反应器反应过程中超声波信号的变化；