[实用新型]一种塑料微通道管道结构及制备装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及新结构塑料管材与加工技术领域，尤其涉及一种塑料微通道管道结构及制备装置。 

背景技术

近年来，随着微纳制造技术和产业的发展，微尺度结构的新型材料成为重要的基础材料器件。其中，多数为含有微流道结构的新型材料。这些微尺度结构材料由于自身结构的特点，能够带来应用性能上的优势，因此常被当作介质载体、基体或者传输管道等等在微电子、生物医学、航空航天及各种运输器材领域具有特殊的应用价值；另外，它还可用于食品包装、建筑消声、电器产品、信息工程及运动器材等方面。比较著名的有芯片实验室相关的微流控器件，如微换热器、微反应器等关键部件，通常也含有多条微流体通道，且对通道的尺寸和界面质量要求较高。但这些部件一般需要通过复杂的蚀刻工艺获得，重复性较低，无法高效生产，不具备产业化潜力。

目前的塑料管材市场大多集中在大尺寸的塑料管件，少有多通道集成的管件材料。微通道结构材料的常见成型技术有通过挤出金属粉末和粘土成型多通道蜂窝结构毛坯材料，再烧结成型。该方法只能间歇操作，且难以得到较长的微通道。也有通过将中空玻璃纤维组合排列，再熔融拉伸，得到多微通道结构的方法。这需要先将原料制成纤维，再二次加工获得多通道材料。可见，其制作工艺复杂、成本高。因此，研究高效快捷的微通道结构材料成型方法具有重要的现实意义和巨大的应用价值。

发明内容

本实用新型目的是针对现有技术的不足，提供一种塑料微通道管道结构及制备装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种塑料微通道管道结构，它为一中空管道，其管道壁面上环绕中央通孔沿圆周均匀排布多个微通道。

进一步地，所述多个微通道均匀排布在管道壁面内与中央通孔同心的两个不同半径的圆周上。

进一步地，所述多个微通道均匀排布在管道壁面内与中央通孔同心的三个不同半径的圆周上。

进一步地，所述微通道结构管道结构外径1~5mm，管子壁厚0.05~1mm，平均微通道直径50~300μm。

一种上述微通道管道结构的制备装置，包括驱动电机、料斗、挤出机机筒、数据采集控制系统、挤出机头、冷却水槽和牵引收卷装置；其中，所述驱动电机的输出轴与挤出机机筒内的螺杆的尾部通过带轮相连，料斗固定在挤出机机筒尾部的上方，挤出机头固定连接于挤出机机筒的前端，冷却水槽和牵引收卷装置依次布置在挤出机头的前方；数据采集控制系统包括三个高温熔体传感器、一个熔体温度压力传感器、一个接近开关和一具有数据采集卡的PC机，三个高温熔体传感器分别安装在挤出机机筒内部的螺杆的三个加热位置处；接近开关安装在收卷装置上的滚轮处，高温熔体传感器、熔体温度压力传感器和接近开关均与PC机的数据采集卡相连。

进一步地，所述挤出机头包括：注射针头模块、口模、口模压盖、调节螺钉、支架压环、机头体、熔体温度压力传感器和加热圈；其中，所述注射针头模块通过间隙配合安装于机头体中心的环形阶梯内；支架压盖通过螺纹连接于机头体端部，并压紧固定注射针头模块；口模固定安装于支架压环前端的同心孔槽内，口模压盖通过螺纹连接固定于支架压环前端的螺纹孔内，并压紧固定口模；调节螺钉安装在支架压环上下两侧的螺纹孔内；温度压力传感器通过螺纹连接固定于机头体上；机头体外部包裹有加热圈，用于对挤出机头进行加热。

进一步地，所述注射针头模块包括芯模顶盖、注射针头、针头支座、分流体支架和分流器。针头支座通过螺纹连接固定于分流体支架的前端螺纹孔内，中空针头牢固配合安插在模块底座上的环型通孔内；芯模顶盖通过螺纹连接固定于针头支座前端的中心螺孔内，芯模顶盖内部为通孔；分流体支架与分流器通过螺纹固定连接。

应用上述制备装置制备微通道管道结构方法，具体为：电机驱动带轮带动挤出机内螺杆转动，由料斗加入的塑料原料在螺杆旋转和电加热作用下，融化形成高黏度熔融的聚合物熔体，熔体进入挤出机头，经由分流器与分流体支架形成的熔体流道流向注射针头末端；聚合物熔体流过注射针头端部时会产生压降，导致气体直接经由与大气相通的注射针头另一端吸入聚合物熔体内，初步成型微通道结构雏形，与此同时熔体被螺杆旋转剪切作用挤出机头外部，挤出件在牵引装置的拉伸作用下，整体尺寸快速减小，聚合物内通道孔径快速缩小，形成微通道结构；挤出件进入冷却水槽快速冷却定型后由收卷装置收集，得到微通道管道结构。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提供了单层或多层结构的多微通道集成的新型塑料管道；

2、微尺度的微通道结构比表面积大，大大强化了结构本身传质和传热等性能；