[发明专利]一种聚合物多孔材料制备过程中超声波监测的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物多孔材料制备过程中超声波监测的装置和相关监测方法，尤 其涉及可控聚合物多孔材料的制备过程中孔形成过程的超声波监测。

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(200710070070.4)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及超声波监测技术，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。

然而，如何通过有效的监测方法观察上述制备过程中孔的形成过程，通过所得的超 声波信号进行判断，从而改变反应条件，达到控制孔大小、均匀与否可控成为是制备的 关键。

目前，对于该过程的研究主要采用的是光散射的方法，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。采用离线的方法主要有扫描电镜法、核磁共振法、X射线法等， 但这些方法主要用于离线研究，无法实现原位跟踪研究。

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。

但是未见在涉及可控聚合物多孔材料制备过程中孔形成过程的超声波监测应用。

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聚合物多孔材料 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，可以监测聚合物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，实现聚合物多孔材料在制备过程中孔行为的监测，为从科学 的原理上指导多孔材料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聚合物多孔材 料孔形成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，可以监测聚合物多孔材料孔形成过程，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，实现聚合物多孔材料孔形成过程的监测，为从科学的原 理上指导聚合物多孔材料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：一种聚合物多孔材料制备过程 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或/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3MHz～5MHz。

本发明解决上述另一个技术问题所采用的技术方案为：一种聚合物多孔材料制备过 程中超声波监测的方法，其特征在于：

装置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：