[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

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其是一种自修复纤维素水凝胶的制备装置及其智能控制系统。

背景技术

高分子材料在制造和使用过程中，当受到外界机械损害后，由于内部的微裂纹和局部损伤，而导致性能下降，影响使用寿命。高分子材料由于裂纹往往在内部深处出现，探测难度较普通金属材料更大。自修复高分子材料可以自行发现裂纹并通过一定机理自行愈合，是一种有着广泛应用需求的高分子智能材料。因此，利用高分子材料的易加工性研究仿生自修复，自1996年由Dry等提出后，立即成为了高分子科学领域的热点方向。

纤维素水凝胶作为一种高吸水高保水材料，被广泛用于多种领域，如：干旱地区的抗旱，农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂，原油或成品油的脱水，在矿业中的抑尘剂，食品中的保鲜剂、增稠剂，医疗中的药物载体等等。但是这类材料在其成型加工和使用过程中不可避免地会产生局部损伤和微裂纹,进而引发宏观裂缝而发生破坏,影响相关产品的正常使用和缩短使用寿命,而往往这些微损伤在开始的时候难以发现,或者即使被发现也因产品形状等限制无法得到及时修复。因此,如果能够赋予高分子材料自修复功能,即可解决上述问题,从而显著提高产品的安全性,延长其使用寿命。

纤维素水凝胶的制备过程大多依赖于手动操作和人工判断，但人工操作既比较容易出错，不能精确地、自动化地控制制备过程中的温度、水位和时间等各项参数，而上述因素极大的影响着多孔碳材料的制备效果，且人工操作比较耗时，也浪费了资源。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种自修复纤维素水凝胶的制备装置及其智能控制系统，能精确地控制制备过程中的温度、水位和时间等各项参数，自动化程度高；结合了手动控制和自动控制，方便了操作，节约了时间；制备成本低、稳定可靠、制备成品品质高。

本发明采用的技术方案如下：

一种自修复纤维素水凝胶的制备装置，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。

由于采用上述结构，在溶剂装置一中，纤维素在水中溶胀，溶胀后在溶剂装置二中，所述纤维素与环氧氯丙烷在碱性条件下反应3h，再将反应产物洗涤、抽滤和烘干；溶剂装置二中通过控制水箱的电磁阀二和排污口的电磁阀上的电磁三，对反应产物进行洗涤，通过抽滤装置和烘干装置对产物进行抽滤和烘干，整个过程结合了手动控制与自动控制，方便了操作，也节约了成本。

进一步地，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。

由于采用上述结构，事先将各种物料储存于物料存储装置的对应存储箱内，在用到时，通过控制电磁阀一将物料从存储箱上层送入至存储箱的下层，通过称量仪称量预定剂量的物料，省去了工作人员一步一步计算和称量才能进行制备的麻烦，通过控制电磁阀二，将预定剂量的物料直接从存储箱投入至溶剂装置中，方便了操作，同时节约了时间。

进一步地，一种自修复纤维素水凝胶的智能控制系统，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；