一種新型程序可控低溫定向制備多孔規(guī)整水凝膠成套裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新型程序可控低溫定向制備多孔規(guī)整水凝膠成套裝置，其特征在于，包括自增壓液氮容器、樣品反應(yīng)釜和氮?dú)饣厥昭b置，自增壓液氮容器與樣品反應(yīng)釜連通，氮?dú)饣厥昭b置與樣品反應(yīng)釜連通；所述樣品反應(yīng)釜具有泡沫層罐體，泡沫層罐體的頂部設(shè)有罐蓋，泡沫層罐體的內(nèi)部具有樣品室，樣品室底部設(shè)有金屬箔，樣品室內(nèi)設(shè)置有置物架，置物架上具有多層上下設(shè)置的十字托架，十字托架上放置有存放盤，所述樣品室內(nèi)還設(shè)有用于加熱的低溫?zé)犭娕?。本?shí)用新型具有的有益效果：實(shí)現(xiàn)了低溫冷凍、程序控溫、單向傳熱等多功能的有機(jī)統(tǒng)一。確保了所制備的孔規(guī)整水凝膠具有優(yōu)良的機(jī)械性能和快速環(huán)境響應(yīng)性的特點(diǎn)。
【專利說明】
一種新型程序可控低溫定向制備多孔規(guī)整水凝膠成套裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及低溫程序可控合成設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種新型低溫程序可控、定向冷凍、控速合成的多孔規(guī)整水凝膠成套裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水凝膠是介于液體和固體之間的三維網(wǎng)絡(luò)或互穿網(wǎng)絡(luò)，是一種能顯著地溶脹于水，但在水中并不能溶解的親水聚合物凝膠，水凝膠雖然含有大量水分，卻能像固體一樣顯示出一定的形狀。特別是環(huán)境敏感水凝膠，是高分子科學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和前沿之一。
[0003]然而，普通結(jié)構(gòu)水凝膠性能存在兩個(gè)方面的問題:一是初始階段的吸水是一種物理過程，作用較弱，水分子的擴(kuò)散速度慢，因而初始階段的吸水速率很低;二是由于普通水凝膠的交聯(lián)點(diǎn)在體系內(nèi)的無序性分布造成其鏈節(jié)長短不一，使得每條鏈所能承受的應(yīng)力不同，較短的鏈節(jié)首先斷裂，繼而引起整個(gè)水凝膠體系的破裂，因此水凝膠整體的機(jī)械性能差及溶脹后回復(fù)性能不好等缺點(diǎn)。
[0004]多孔水凝膠能通過毛細(xì)管作用減小水的滲透阻力，大大地提高了水凝膠的協(xié)同擴(kuò)散系數(shù)D值，從而能使凝膠在感知刺激后快速完成膨脹或收縮；同時(shí)，水凝膠中的孔狀結(jié)構(gòu)大大增加了凝膠內(nèi)部的比表面積，使得更多的親水基團(tuán)可以迅速地與水分子接觸，水凝膠中的水可以通過孔洞透過表面致密層排出，水凝膠的響應(yīng)速率明顯增加。規(guī)整微結(jié)構(gòu)水凝膠針對普通水凝膠的弱點(diǎn)，進(jìn)行有效的優(yōu)勢互補(bǔ)、協(xié)同增效，使得水凝膠的綜合性能趨于完口 ο
[0005]多孔規(guī)整水凝膠在醫(yī)用及相關(guān)領(lǐng)域有極其重要的科研和應(yīng)用價(jià)值。前期有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，引入多種致孔劑和化學(xué)交聯(lián)劑等，在一定程度上制備了具有多孔、相對規(guī)整結(jié)構(gòu)的水凝膠，但是普遍存在孔徑大小不一、無規(guī)律排列、孔的形狀也不規(guī)整等缺陷，這必然導(dǎo)致水凝膠的力學(xué)性能較差和響應(yīng)速度較慢的弱點(diǎn)，很難滿足新型水凝膠醫(yī)用敷料的功能性響應(yīng)和機(jī)械強(qiáng)度的要求，限制了在臨床上的實(shí)際應(yīng)用。
[0006]目前，市場上尚無用于制備多孔規(guī)整水凝膠的成套設(shè)備，使得這種新型功能性多孔規(guī)整水凝膠醫(yī)用敷料的研發(fā)和生產(chǎn)受到了很大的限制。在水凝膠研究領(lǐng)域，更多的研究集中于多孔或大孔結(jié)構(gòu)的水凝膠，有關(guān)規(guī)整結(jié)構(gòu)的水凝膠的報(bào)道很少。將多孔和規(guī)整的微結(jié)構(gòu)同時(shí)引入水凝膠體系的研究更是甚少，即使進(jìn)行了多孔規(guī)整水凝膠的研究，也是處于初級研發(fā)階段，并且自組裝合成水凝膠的裝置僅僅通過液氮的自然揮發(fā)起到冷凍降溫之目的且裝置過于簡單。很難實(shí)現(xiàn)低溫可控，流量流速可控、單向冷凍成型速率可控并且具有多孔規(guī)整的微結(jié)構(gòu)，也難保證產(chǎn)品的機(jī)械性能和快速環(huán)境響應(yīng)性的要求，制約了水凝膠作為多功能材料的應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的是為了針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型旨在提供一種新型程序可控低溫定向制備多孔規(guī)整水凝膠成套裝置，實(shí)現(xiàn)了低溫冷凍、程序控溫、單向傳熱等多功能的有機(jī)統(tǒng)一。確保了所制備的孔規(guī)整水凝膠具有優(yōu)良的機(jī)械性能和快速環(huán)境響應(yīng)性的特點(diǎn)，勢必加快功能性水凝膠和冷凍合成設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用推廣的步伐。
[0008]為了達(dá)到本實(shí)用新型的目的，技術(shù)方案如下:
[0009]—種新型程序可控低溫定向制備多孔規(guī)整水凝膠成套裝置，其特征在于，包括自增壓液氮容器、樣品反應(yīng)釜和氮?dú)饣厥昭b置，自增壓液氮容器與樣品反應(yīng)釜連通，氮?dú)饣厥昭b置與樣品反應(yīng)釜連通;所述樣品反應(yīng)釜具有泡沫層罐體，泡沫層罐體的頂部設(shè)有罐蓋，泡沫層罐體的內(nèi)部具有樣品室，樣品室底部設(shè)有金屬箔，樣品室內(nèi)設(shè)置有置物架，置物架上具有多層上下設(shè)置的十字托架，十字托架上放置有存放盤，所述樣品室內(nèi)還設(shè)有用于加熱的低溫?zé)犭娕肌?br>[0010]優(yōu)選地，所述泡沫層罐體的材料為聚氨酯泡沫、環(huán)氧樹脂泡沫、酚醛泡沫、橡塑、泡沫塑料等泡沫或泡沫塑料中的任意一種。
[0011]優(yōu)選地，所述樣品室材料為玻璃纖維、聚四氟乙烯、硅酸鋁纖維、聚丙烯中的任意一種。
[0012]優(yōu)選地，所述金屬箔為鉑、金、銀中的任意一種。
[0013]通過引入能夠有效控制液氮流速、流量的自增壓液氮容器，為低溫程序可控制備單向排列的多孔規(guī)整水凝膠提供了低溫可控、單向冷凍成型速率可控的前提保障。將帶有程序控溫系統(tǒng)的熱電耦和熱電阻同步引入，實(shí)現(xiàn)低溫冷凍速度的精確控制，有效保證了樣品的受冷降溫速率。結(jié)合導(dǎo)熱性能優(yōu)異的貴金屬材料和雙層隔熱層的共同作用，有效保證了液氮能夠進(jìn)行單向階梯式傳熱，也減少了水平方向的熱傳導(dǎo)流失。冷凍裝置室安裝氮?dú)馀艢饪撞⑴c氮?dú)饣厥昭b置連接，以便將冷凍裝置室揮發(fā)之后氮?dú)馀趴詹⒂行Щ厥赵倮谩?br>[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0015]1、安裝了液氮自增壓裝置自帶有壓力計(jì)、壓力栗、流量表，可以有效實(shí)現(xiàn)液氮的實(shí)時(shí)、定量、控速的操作，能夠有效控制液氮流速、流量，為低溫程序可控制備單向排列的多孔規(guī)整水凝膠提供了低溫可控、單向冷凍成型速率可控的前提保障。也為后期樣品的精確單向冷凍傳導(dǎo)提供了前提保障。
[0016]2、將帶有程序控溫系統(tǒng)的熱電耦和熱電阻同步引入，實(shí)現(xiàn)低溫冷凍速度的精確控制，有效保證了樣品的受冷降溫速率。結(jié)合導(dǎo)熱性能優(yōu)異的貴金屬材料和雙層隔熱層的共同作用，有效保證了液氮能夠進(jìn)行單向階梯式傳熱，也減少了水平方向的熱傳導(dǎo)流失。實(shí)現(xiàn)了低溫冷凍、程序控溫、單向傳熱等多功能的有機(jī)統(tǒng)一。確保了所制備的孔規(guī)整水凝膠具有優(yōu)良的機(jī)械性能和快速環(huán)境響應(yīng)性的特點(diǎn)。
[0017]3、液氮反應(yīng)器安裝氮?dú)馀艢饪撞⑴c氮?dú)饣厥昭b置連接，反應(yīng)器中揮發(fā)的氮?dú)饨?jīng)過排空并進(jìn)行回收再利用，實(shí)現(xiàn)了低碳環(huán)保的理念。
[0018]4、將液氮發(fā)生器、液氮反應(yīng)器、液氮回收器的有機(jī)組裝，構(gòu)建了完整的多孔規(guī)整水凝膠成套裝置，為新型功能性水凝膠材料的冷凍設(shè)備的開發(fā)提供了思路。勢必加快功能性水凝膠和冷凍合成設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用推廣的步伐。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型程序可控低溫定向制備多孔規(guī)整水凝膠成套裝置的俯視總體裝配示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型程序可控低溫定向制備多孔規(guī)整水凝膠成套裝置的正視總體裝配示意圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型程序可控低溫定向制備多孔規(guī)整水凝膠成套裝置的樣品反應(yīng)釜整體剖面圖；
[0022]圖4為本實(shí)用新型程序可控低溫定向制備多孔規(guī)整水凝膠成套裝置的樣品反應(yīng)釜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]在圖1-圖4中，I為液氮自增壓裝置，2為樣品反應(yīng)釜，3為氮?dú)饣厥昭b置，2-1為泡沫層罐體，2-2為灌蓋，2-3為樣品室，2-4為金屬箔，2-5為置物架，2_6為存放盤，2_7為低溫?zé)犭娕肌?br>【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不僅僅局限于實(shí)施例。
[0025]—種新型程序可控低溫定向制備多孔規(guī)整水凝膠成套裝置，其特征在于，包括自增壓液氮容器1、樣品反應(yīng)釜2和氮?dú)饣厥昭b置3，自增壓液氮容器與樣品反應(yīng)釜連通，氮?dú)饣厥昭b置與樣品反應(yīng)釜連通;所述樣品反應(yīng)釜具有泡沫層罐體2-1，泡沫層罐體的頂部設(shè)有罐蓋2-2，泡沫層罐體的內(nèi)部具有樣品室2-3，樣品室底部設(shè)有金屬箔2-4，樣品室內(nèi)設(shè)置有置物架2-5，置物架上具有多層上下設(shè)置的十字托架，十字托架上放置有存放盤2-6，所述樣品室內(nèi)還設(shè)有用于加熱的低溫?zé)犭娕?-7。
[0026]泡沫層罐體的材料為聚氨酯泡沫、環(huán)氧樹脂泡沫、酚醛泡沫、橡塑、泡沫塑料等泡沫或泡沫塑料中的任意一種。樣品室材料為玻璃纖維、聚四氟乙烯、硅酸鋁纖維、聚丙烯中的任意一種。金屬箔為鈾、金、銀中的任意一種。
[0027]實(shí)施例1
[0028]新型程序可控低溫定向制備多孔規(guī)整水凝膠成套裝置由自增壓液氮容器1、樣品反應(yīng)釜2、氮?dú)饣厥昭b置3所組成并通過聚四氟乙烯導(dǎo)管連接;樣品反應(yīng)釜2是由呈圓柱形，高70cm，直徑30cm，厚度為2cm;樣品反應(yīng)釜2圓柱形的壁由玻璃纖維制成，底部由導(dǎo)熱性能優(yōu)良的金箔2-4構(gòu)成;在整個(gè)樣品容器側(cè)壁的外圍用環(huán)氧樹脂泡沫2-1包裹，由導(dǎo)熱性能優(yōu)異的金屬材料和雙層隔熱層的共同作用，有效保證了液氮能夠進(jìn)行單向階梯式傳熱，也減少了水平方向的熱傳導(dǎo)流失。將帶有程序控溫系統(tǒng)的熱電耦和熱電阻同步引入，實(shí)現(xiàn)低溫冷凍速度的精確控制，有效保證了樣品的受冷降溫速率。冷凍裝置室安裝氮?dú)馀艢饪撞⑴c氮?dú)饣厥昭b置連接，以便將冷凍裝置室揮發(fā)之后氮?dú)馀趴詹⒂行Щ厥赵倮谩?br>[0029]實(shí)施例2
[0030]新型程序可控低溫定向制備多孔規(guī)整水凝膠成套裝置由自增壓液氮容器1、樣品反應(yīng)釜2、氮?dú)饣厥昭b置3所組成并通過聚四氟乙烯導(dǎo)管連接;樣品反應(yīng)釜2是由呈圓柱形，高70cm，直徑30cm，厚度為2cm;樣品反應(yīng)釜2圓柱形的壁由硅酸鋁纖維制成，底部由導(dǎo)熱性能優(yōu)良的鉑箔2-4構(gòu)成;在整個(gè)樣品容器側(cè)壁的外圍用酚醛泡沫2-1包裹，由導(dǎo)熱性能優(yōu)異的金屬材料和雙層隔熱層的共同作用，有效保證了液氮能夠進(jìn)行單向階梯式傳熱，也減少了水平方向的熱傳導(dǎo)流失。將帶有程序控溫系統(tǒng)的熱電耦和熱電阻同步引入，實(shí)現(xiàn)低溫冷凍速度的精確控制，有效保證了樣品的受冷降溫速率。冷凍裝置室安裝氮?dú)馀艢饪撞⑴c氮?dú)饣厥昭b置連接，以便將冷凍裝置室揮發(fā)之后氮?dú)馀趴詹⒂行Щ厥赵倮谩?br>[0031]最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型而并非限制本實(shí)用新型所描述的技術(shù)方案，因此，盡管本說明書參照上述的各個(gè)實(shí)施例對本實(shí)用新型已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本實(shí)用新型進(jìn)行修改或等同替換，而一切不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型程序可控低溫定向制備多孔規(guī)整水凝膠成套裝置，其特征在于，包括自增壓液氮容器(I)、樣品反應(yīng)釜(2)和氮?dú)饣厥昭b置(3)，自增壓液氮容器與樣品反應(yīng)釜連通，氮?dú)饣厥昭b置與樣品反應(yīng)釜連通;所述樣品反應(yīng)釜具有泡沫層罐體(2-1)，泡沫層罐體的頂部設(shè)有罐蓋(2-2)，泡沫層罐體的內(nèi)部具有樣品室(2-3)，樣品室底部設(shè)有金屬箔(2-4)，樣品室內(nèi)設(shè)置有置物架(2-5)，置物架上具有多層上下設(shè)置的十字托架，十字托架上放置有存放盤(2-6)，所述樣品室內(nèi)還設(shè)有用于加熱的低溫?zé)犭娕?2-7)。
【文檔編號】B01J13/00GK205435693SQ201620181079
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月10日
【發(fā)明人】李月生, 陳思, 宋智勇, 韓炎, 黃海濤, 秦江濤, 趙龍
【申請人】湖北科技學(xué)院