[发明专利]一种自修复纤维素水凝胶的制备装置及其智能控制系统

权利要求书

1.一种自修复纤维素水凝胶的制备装置，其特征在于，它包括溶剂装置，所述溶剂装置分为溶剂装置一和溶剂装置二，所述溶剂装置设有入料口一和排污口，所述排污口上设有电磁阀三；所述溶剂装置二上还设有出料口一，所述出料口上设有电磁阀四，所述溶剂装置二上端设有物料存储装置，所述出料口一通过导管与抽滤装置相连接，所述抽滤装置设有入料口二和出料口二；所述出料口二上设有电磁阀五；所述出料口二通过导管与烘干装置连接，所述烘干装置设有入料口三和出料口三。

2.如权利要求1所述的一种自修复纤维素水凝胶的制备装置，其特征在于，所述物料存储装置包括环氧氯丙烷存储箱、氢氧化钠存储箱、环糊精存储箱、水箱和二茂铁甲酰氯存储箱，所述环氧氯丙烷存储箱、氢氧化钠存储箱、环糊精存储箱和二茂铁甲酰氯存储箱上皆设有隔板将其分为上层箱和下层箱，所述下层箱均设有称量仪，所述各隔板上皆设有电磁阀一；所述环氧氯丙烷存储箱、氢氧化钠存储箱、环糊精存储箱、水箱和二茂铁甲酰氯存储箱上皆设有导管，所述导管上设有电磁阀二；所述各导管伸入至溶剂装置二的入料口。

3.如权利要求1或2所述的一种自修复纤维素水凝胶的智能控制系统，其特征在于，它包括：MCU、搅拌模块、感应模块、报警模块、抽滤模块、烘干模块、称量模块、水位检测模块、加热模块和阀门控制模块；

水位检测模块包括设于溶剂装置一的水位传感器；用于感应溶剂装置内的初始水位H1，并转化为数字001传递至MCU；感应溶剂装置内的实时初始H2，并转化为数字002传递至MCU；

感应模块包括设于烘干装置入料口的感应器，当物料通过烘干装置入料口时，向MCU传递数字信号003；

MCU分别与搅拌模块、感应模块、报警模块、抽滤模块、烘干模块、称量模块、水位检测模块、加热模块和阀门控制模块相连接，用于接收数字信号001和数字信号002，当ΔH≥2cm时向阀门控制模块传递执行信号101，向称量模块传递执行信号201；接收数字信号301，向阀门控制模块传递执行信号102，向称量模块传递执行信号202；接收数字信号302，向阀门控制模块传递执行信号103，向报警模块传递执行信号401，3h后向阀门控制模块传递执行信号104；接收数字信号303，向抽滤模块传递执行信号501；接收数字信号003，向烘干模块传递执行信号601；接收数字信号304，向报警模块传递执行信号402，向阀门控制模块传递执行信号105，向称量模块传递执行信号203；向加热模块传递执行信号701；接收数字信号305，向阀门控制模块传递执行信号106，3h后再次向阀门控制模块传递执行信号107；接收数字信号306，向抽滤模块传递执行信号502；第二次接收数字信号304时，向报警模块传递执行信号403，向阀门控制模块传递执行信号108，向称量传递执行信号204；接收数字信号307，向阀门控制模块传递执行信号109，20h后向报警模块传递执行信号404，向搅拌模块传递执行信号801，6h后向搅拌模块传递执行信号802，并向报警模块传递执行信号405；

阀门控制模块包括电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四和电磁阀五，用于接收数字信号101，打开氢氧化钠存储箱的电磁阀一；接收执行信号102，关闭氢氧化钠存储箱的电磁阀一，并打开氢氧化钠存储箱的电磁阀二，10min后关闭，同时打开环氧氯丙烷存储箱的电磁阀一；接收执行信号103，关闭环氧氯丙烷存储箱的电磁阀一；并打开环氧氯丙烷存储箱的电磁阀二，5min后关闭；接收执行信号104，开启水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并再次打开水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并打开电磁阀四，完成后向MCU传递数字信号303；接收执行信号105，开启环糊精存储箱上的电磁阀一；接收执行信号106，关闭环糊精存储箱上的电磁阀一，开启环糊精存储箱上的电磁阀二；接收执行信号107，开启水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并再次打开水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并打开电磁阀四，完成后向MCU传递数字信号306；接收执行信号108，打开二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀一；接收执行信号109，关闭二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀一；打开二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀二；

称量模块包括称量仪，用于接收执行信号201，当氢氧化钠存储箱下层质量为预定值01时，向MCU传递数字信号301；接收执行信号202，当环氧氯丙烷存储箱的下层质量为2%预定值01时，向MCU传递数字信号302；接收执行信号203，当环糊精存储箱下层质量为预定值02时，向MCU传递数字信号305；接收执行信号204，当二茂铁甲酰氯存储箱下层质量为预定值03时，向MCU传递数字信号307；

报警模块包括报警器，用于接收执行信号401、执行信号402、执行信号403、执行信号404或执行信号405，启动报警器，2min后关闭；

抽滤模块包括抽滤装置，用于接收执行信号501或执行信号502，启动抽滤装置，2h后关闭抽滤装置，并打开电磁阀五；

烘干模块包括烘干装置，接收执行信号601，启动烘干装置30min后关闭烘干装置，完成后向MCU传递数字信号304；

加热模块包括设于溶剂装置二上的加热器，用于接收执行信号701，启动加热器，加热至50℃后调节为保温模式，3h后关闭加热器；

搅拌模块包括设于溶剂装置二内的搅拌器，用于接收执行信号801，启动搅拌器；接收执行信号802，关闭搅拌器。

4.如权利要求1至3之一所述的一种自修复纤维素水凝胶的智能控制系统的智能控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤1：安装好各装置，打开一种自修复纤维素水凝胶的智能控制系统的电磁，把环氧氯丙烷装于环氧氯丙烷存储箱，氢氧化钠装于氢氧化钠存储箱中，环糊精装于环糊精存储箱中，水装于水箱中，二茂铁甲酰氯装于二茂铁甲酰氯存储箱中；

步骤2：将预定体积的水装于溶剂装置一中，水位检测模块感应溶剂装置内的初始水位H1，并转化为数字001传递至MCU；将纤维素投入至溶剂装置一中，水位检测模块感应溶剂装置内的实时初始H2，并转化为数字002传递至MCU；MCU接收数字信号001和数字信号002，当ΔH≥2cm时(说明纤维素已溶胀)向阀门控制模块传递执行信号101，向称量模块传递执行信号201；

步骤3：阀门控制模块接收数字信号101，打开氢氧化钠存储箱的电磁阀一；则氢氧化钠通过隔板入进氢氧化钠存储箱下层；称量模块接收执行信号201，当氢氧化钠存储箱下层质量为预定值01时，向MCU传递数字信号301；MCU接收数字信号301，向阀门控制模块传递执行信号102，向称量模块传递执行信号202；

步骤4：阀门控制模块接收执行信号102，关闭氢氧化钠存储箱的电磁阀一，并打开氢氧化钠存储箱的电磁阀二，10min后关闭，同时打开环氧氯丙烷存储箱的电磁阀一；此时氢氧化钠进入至溶剂装置二中；称量模块接收执行信号202，当环氧氯丙烷存储箱的下层质量为2%预定值01时，向MCU传递数字信号302；MCU接收数字信号302，向阀门控制模块传递执行信号103，向报警模块传递执行信号401，3h后向阀门控制模块传递执行信号104；

步骤5：阀门控制模块接收执行信号103，关闭环氧氯丙烷存储箱的电磁阀一；并打开环氧氯丙烷存储箱的电磁阀二，5min后关闭；此时环氧氯丙烷进入至溶剂装置二中；报警模块接收执行信号401，启动报警器，2min后关闭；提醒工作人员将溶剂装置一内的纤维素移至溶剂装置二中；将纤维素移至溶剂装置二，则纤维素与环氧氯丙烷在碱性条件下进行反应；

步骤6：阀门控制模块接收执行信号104，开启水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并再次打开水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并打开电磁阀四，完成后向MCU传递数字信号303；将反应所得产物进行洗涤；

步骤7：洗涤后的产物通过电磁阀四进入至抽滤装置中，MCU接收数字信号303，向抽滤模块传递执行信号501；抽滤模块接收执行信号501，启动抽滤装置，2h后关闭抽滤装置，并打开电磁阀五；此时抽滤后的产物进入烘干装置中，感应模块感应到物料通过烘干装置入料口时，向MCU传递数字信号003；MCU接收数字信号003，向烘干模块传递执行信号601；烘干模块接收执行信号601，启动烘干装置30min后关闭烘干装置，完成后向MCU传递数字信号304；

步骤8：MCU接收数字信号304，向报警模块传递执行信号402，向阀门控制模块传递执行信号105，向称量模块传递执行信号203；向加热模块传递执行信号701；报警模块接收执行信号402，启动报警器，2min后关闭；提醒工作人员将烘干后所得产物放入至溶剂装置二中；阀门控制模块接收执行信号105，开启环糊精存储箱上的电磁阀一；称量模块接收执行信号203，当环糊精存储箱下层质量为预定值02时，向MCU传递数字信号305；加热模块接收执行信号701，启动加热器，加热至50℃后调节为保温模式，3h后关闭加热器；

步骤9：MCU接收数字信号305，向阀门控制模块传递执行信号106，3h后再次向阀门控制模块传递执行信号107；阀门控制模块接收执行信号106，关闭环糊精存储箱上的电磁阀一，开启环糊精存储箱上的电磁阀二；阀门控制模块接收执行信号107，开启水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并再次打开水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并打开电磁阀四，完成后向MCU传递数字信号306；

步骤10：MCU接收数字信号306，向抽滤模块传递执行信号502；抽滤模块接收执行信号502，启动抽滤装置，2h后关闭抽滤装置，并打开电磁阀五；则物料进入至烘干装置中，当感应模块感应到物料通过烘干装置入料口时，向MCU传递数字信号003；MCU接收数字信号003，向烘干模块传递执行信号601；烘干模块接收执行信号601，启动烘干装置30min后关闭烘干装置，完成后向MCU传递数字信号304；制得环糊精接枝纤维素；

步骤11：MCU第二次接收数字信号304时，向报警模块传递执行信号403，向阀门控制模块传递执行信号108，向称量传递执行信号204；报警模块接收执行信号403，启动报警器，2min后关闭；提醒工作人员将将纤维素溶于溶剂中，所述溶剂为N-甲基吗啉-N-氧化物、1-丁基-3-甲基咪唑盐酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑盐酸盐离子液体或氯化锂和N,N二甲基甲酰胺的混合物中的一种；阀门控制模块接收执行信号108，打开二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀一；称量模块接收执行信号204，当二茂铁甲酰氯存储箱下层质量为预定值03时，向MCU传递数字信号307；

步骤12：MCU接收数字信号307，向阀门控制模块传递执行信号109，20h后向报警模块传递执行信号404，向搅拌模块传递执行信号801，6h后向搅拌模块传递执行信号802，并向报警模块传递执行信号405；阀门控制模块接收执行信号109，关闭二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀一；打开二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀二；报警模块接收执行信号404，启动报警器，2min后关闭；此时，溶于溶剂的环糊精接枝纤维素与二茂铁接枝纤维素溶液混合；搅拌模块接收执行信号801，启动搅拌器；搅拌模块接收执行信号802，关闭搅拌器；即，将物料搅拌6h；报警模块接收执行信号405，启动报警器，2min后关闭；提示工作人员进行收尾工作，即，将所得物料在室温下静置，成凝胶后，将凝胶浸泡在生理盐水中，置换出凝胶内溶剂。