一種自修復(fù)纖維素水凝膠的制備裝置及其智能控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其是一種自修復(fù)纖維素水凝膠的制備裝置及其智能控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高分子材料在制造和使用過程中，當(dāng)受到外界機(jī)械損害后，由于內(nèi)部的微裂紋和局部損傷，而導(dǎo)致性能下降，影響使用壽命。高分子材料由于裂紋往往在內(nèi)部深處出現(xiàn)，探測難度較普通金屬材料更大。自修復(fù)高分子材料可以自行發(fā)現(xiàn)裂紋并通過一定機(jī)理自行愈合，是一種有著廣泛應(yīng)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復(fù)，自1996年由Dry等提出后，立即成為了高分子科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向。
[0003]纖維素水凝膠作為一種高吸水高保水材料，被廣泛用于多種領(lǐng)域，如:干旱地區(qū)的抗旱，農(nóng)用薄膜、建筑中的結(jié)露防止劑、調(diào)濕劑、石油化工中的堵水調(diào)劑，原油或成品油的脫水，在礦業(yè)中的抑塵劑，食品中的保鮮劑、增稠劑，醫(yī)療中的藥物載體等等。但是這類材料在其成型加工和使用過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生局部損傷和微裂紋，進(jìn)而引發(fā)宏觀裂縫而發(fā)生破壞，影響相關(guān)產(chǎn)品的正常使用和縮短使用壽命，而往往這些微損傷在開始的時(shí)候難以發(fā)現(xiàn)，或者即使被發(fā)現(xiàn)也因產(chǎn)品形狀等限制無法得到及時(shí)修復(fù)。因此，如果能夠賦予高分子材料自修復(fù)功能，即可解決上述問題，從而顯著提高產(chǎn)品的安全性，延長其使用壽命。
[0004]纖維素水凝膠的制備過程大多依賴于手動(dòng)操作和人工判斷，但人工操作既比較容易出錯(cuò)，不能精確地、自動(dòng)化地控制制備過程中的溫度、水位和時(shí)間等各項(xiàng)參數(shù)，而上述因素極大的影響著多孔碳材料的制備效果，且人工操作比較耗時(shí)，也浪費(fèi)了資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對(duì)上述存在的問題，提供一種自修復(fù)纖維素水凝膠的制備裝置及其智能控制系統(tǒng)，能精確地控制制備過程中的溫度、水位和時(shí)間等各項(xiàng)參數(shù)，自動(dòng)化程度高；結(jié)合了手動(dòng)控制和自動(dòng)控制，方便了操作，節(jié)約了時(shí)間；制備成本低、穩(wěn)定可靠、制備成品品質(zhì)尚。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種自修復(fù)纖維素水凝膠的制備裝置，它包括溶劑裝置，所述溶劑裝置分為溶劑裝置一和溶劑裝置二，所述溶劑裝置設(shè)有入料口一和排污口，所述排污口上設(shè)有電磁閥三；所述溶劑裝置二上還設(shè)有出料口一，所述出料口上設(shè)有電磁閥四，所述溶劑裝置二上端設(shè)有物料存儲(chǔ)裝置，所述出料口一通過導(dǎo)管與抽濾裝置相連接，所述抽濾裝置設(shè)有入料口二和出料口二 ；所述出料口二上設(shè)有電磁閥五；所述出料口二通過導(dǎo)管與烘干裝置連接，所述烘干裝置設(shè)有入料口三和出料口三。
[0007]由于采用上述結(jié)構(gòu)，在溶劑裝置一中，纖維素在水中溶脹，溶脹后在溶劑裝置二中，所述纖維素與環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下反應(yīng)3h，再將反應(yīng)產(chǎn)物洗滌、抽濾和烘干；溶劑裝置二中通過控制水箱的電磁閥二和排污口的電磁閥上的電磁三，對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行洗滌，通過抽濾裝置和烘干裝置對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行抽濾和烘干，整個(gè)過程結(jié)合了手動(dòng)控制與自動(dòng)控制，方便了操作，也節(jié)約了成本。
[0008]進(jìn)一步地，所述物料存儲(chǔ)裝置包括環(huán)氧氯丙烷存儲(chǔ)箱、氫氧化鈉存儲(chǔ)箱、環(huán)糊精存儲(chǔ)箱、水箱和二茂鐵甲酰氯存儲(chǔ)箱，所述環(huán)氧氯丙烷存儲(chǔ)箱、氫氧化鈉存儲(chǔ)箱、環(huán)糊精存儲(chǔ)箱和二茂鐵甲酰氯存儲(chǔ)箱上皆設(shè)有隔板將其分為上層箱和下層箱，所述下層箱均設(shè)有稱量儀，所述各隔板上皆設(shè)有電磁閥一；所述環(huán)氧氯丙烷存儲(chǔ)箱、氫氧化鈉存儲(chǔ)箱、環(huán)糊精存儲(chǔ)箱、水箱和二茂鐵甲酰氯存儲(chǔ)箱上皆設(shè)有導(dǎo)管，所述導(dǎo)管上設(shè)有電磁閥二；所述各導(dǎo)管伸入至溶劑裝置二的入料口。
[0009]由于采用上述結(jié)構(gòu)，事先將各種物料儲(chǔ)存于物料存儲(chǔ)裝置的對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)箱內(nèi)，在用到時(shí)，通過控制電磁閥一將物料從存儲(chǔ)箱上層送入至存儲(chǔ)箱的下層，通過稱量儀稱量預(yù)定劑量的物料，省去了工作人員一步一步計(jì)算和稱量才能進(jìn)行制備的麻煩，通過控制電磁閥二，將預(yù)定劑量的物料直接從存儲(chǔ)箱投入至溶劑裝置中，方便了操作，同時(shí)節(jié)約了時(shí)間。
[0010]進(jìn)一步地，一種自修復(fù)纖維素水凝膠的智能控制系統(tǒng)，它包括:MCU、攪拌模塊、感應(yīng)模塊、報(bào)警模塊、抽濾模塊、烘干模塊、稱量模塊、水位檢測模塊、加熱模塊和閥門控制模塊；
水位檢測模塊包括設(shè)于溶劑裝置一的水位傳感器；用于感應(yīng)溶劑裝置內(nèi)的初始水位H1，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字001傳遞至MCU ;感應(yīng)溶劑裝置內(nèi)的實(shí)時(shí)初始H2，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字002傳遞至 MCU ；
感應(yīng)模塊包括設(shè)于烘干裝置入料口的感應(yīng)器，當(dāng)物料通過烘干裝置入料口時(shí)，向MCU傳遞數(shù)字信號(hào)003 ;
MCU分別與攪拌模塊、感應(yīng)模塊、報(bào)警模塊、抽濾模塊、烘干模塊、稱量模塊、水位檢測模塊、加熱模塊、閥門控制模塊相連接，用于接收數(shù)字信號(hào)001和數(shù)字信號(hào)002，當(dāng)ΔΗ(A H= IH2-H11 2cm時(shí)向閥門控制模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)101，向稱量模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)201 ;接收數(shù)字信號(hào)301，向閥門控制模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)102，向稱量模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)202 ;接收數(shù)字信號(hào)302，向閥門控制模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)103，向報(bào)警模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)401，3h后向閥門控制模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)104 ;接收數(shù)字信號(hào)303，向抽濾模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)501 ;接收數(shù)字信號(hào)003，向烘干模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)601 ;接收數(shù)字信號(hào)304，向報(bào)警模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)402，向閥門控制模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)105，向稱量模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)203 ;向加熱模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)701 ;接收數(shù)字信號(hào)305，向閥門控制模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)106，3h后再次向閥門控制模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)107 ;接收數(shù)字信號(hào)306，向抽濾模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)502 ;第二次接收數(shù)字信號(hào)304時(shí)，向報(bào)警模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)403，向閥門控制模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)108，向稱量傳遞執(zhí)行信號(hào)204 ;接收數(shù)字信號(hào)307，向閥門控制模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)109，20h后向報(bào)警模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)404，向攪拌模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)801，6h后向攪拌模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)802，并向報(bào)警模塊傳遞執(zhí)行信號(hào)405 ;
閥門控制模塊包括電磁閥一、電磁閥二、電磁閥三、電磁閥四和電磁閥五，用于接收數(shù)字信號(hào)101，打開氫氧化鈉存儲(chǔ)箱的電磁閥一；接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)102，關(guān)閉氫氧化鈉存儲(chǔ)箱的電磁閥一，并打開氫氧化鈉存儲(chǔ)箱的電磁閥二，lOmin后關(guān)閉，同時(shí)打開環(huán)氧氯丙烷存儲(chǔ)箱的電磁閥一；接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)103，關(guān)閉環(huán)氧氯丙烷存儲(chǔ)箱的電磁閥一；并打開環(huán)氧氯丙烷存儲(chǔ)箱的電磁閥二，5min后關(guān)閉；接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)104，開啟水箱上的電磁閥二，5min后關(guān)閉水箱上的電磁閥二，lOmin后開啟電磁閥三，5min后關(guān)閉電磁閥三，并再次打開水箱上的電磁閥二，5min后關(guān)閉水箱上的電磁閥二，lOmin后開啟電磁閥三，5min后關(guān)閉電磁閥三，并打開電磁閥四，完成后向MCU傳遞數(shù)字信號(hào)303 ;接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)105，開啟環(huán)糊精存儲(chǔ)箱上的電磁閥一；接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)106，關(guān)閉環(huán)糊精存儲(chǔ)箱上的電磁閥一，開啟環(huán)糊精存儲(chǔ)箱上的電磁閥二 ；接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)107，開啟水箱上的電磁閥二，5min后關(guān)閉水箱上的電磁閥二，lOmin后開啟電磁閥三，5min后關(guān)閉電磁閥三，并再次打開水箱上的電磁閥二，5min后關(guān)閉水箱上的電磁閥二，lOmin后開啟電磁閥三，5min后關(guān)閉電磁閥三，并打開電磁閥四，完成后向MCU傳遞數(shù)字信號(hào)306 ;接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)108，打開二茂鐵甲酰氯存儲(chǔ)箱的電磁閥一；接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)109，關(guān)閉二茂鐵甲酰氯存儲(chǔ)箱的電磁閥一；打開二茂鐵甲酰氯存儲(chǔ)箱的電磁閥二 ；稱量模塊包括稱量儀，用于接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)201，當(dāng)氫氧化鈉存儲(chǔ)箱下層質(zhì)量為預(yù)定值01時(shí)，向MCU傳遞數(shù)字信號(hào)301 ;接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)202，當(dāng)環(huán)氧氯丙烷存儲(chǔ)箱的下層質(zhì)量為2%預(yù)定值01時(shí)，向MCU傳遞數(shù)字信號(hào)302 ;接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)203，當(dāng)環(huán)糊精存儲(chǔ)箱下層質(zhì)量為預(yù)定值02時(shí)，向MCU傳遞數(shù)字信號(hào)305 ;接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)204，當(dāng)二茂鐵甲酰氯存儲(chǔ)箱下層質(zhì)量為預(yù)定值03時(shí)，向MCU傳遞數(shù)字信號(hào)307 ;
報(bào)警模塊包括報(bào)警器，用于接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)401、執(zhí)行信號(hào)402、執(zhí)行信號(hào)403、執(zhí)行信號(hào)404或執(zhí)行信號(hào)405，啟動(dòng)報(bào)警器，2min后關(guān)閉；
抽濾模塊包括抽濾裝置，用于接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)501或執(zhí)行信號(hào)502，啟動(dòng)抽濾裝置，2h后關(guān)閉抽濾裝置，并打開電磁閥五；
烘干模塊包括烘干裝置，接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)601，啟動(dòng)烘干裝置30min后關(guān)閉烘干裝置，完成后向MCU傳遞數(shù)字信號(hào)304 ;
加熱模塊包括設(shè)于溶劑裝置二上的加熱器，用于接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)701，啟動(dòng)加熱器，加熱至50°C后調(diào)節(jié)為保溫模式，3h后關(guān)閉加熱器；
攪拌模塊包括設(shè)于溶劑裝置二內(nèi)的攪拌器，用于接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)801，啟動(dòng)攪拌器；接收?qǐng)?zhí)行信號(hào)802，關(guān)閉攪拌