一種環氧樹脂基凝膠制備過程中超聲波監測的裝置及方法制造方法及圖紙

一種用于環氧樹脂基凝膠制備過程中超聲波監測的裝置和方法，它包括凝膠制備反應器上的超聲波發射源、超聲波發射和接收裝置、功率放大裝置、信號采集裝置、信號處理裝置，發射并接收通過凝膠反應器的超聲波信號，選取超聲波信號的頻率ｆ、振幅Ａ、能量Ｅ、聲速Ｖ或者四者之間的組合參數作為超聲波特征值，由特征值的變化分析凝膠制備反應過程中凝膠生成過程、相分離點形成過程和反應程度，并根據分析結果進行相分離點的控制。從而解決了環氧樹脂基凝膠制備過程中相分離點難以控制的問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種環氧樹脂基凝膠制備過程中超聲波監測的裝置和相關監測方法， 可以用于聚合物凝膠多孔材料的制備過程中超聲波監測，尤其涉及環氧樹脂基微/納孔 凝膠的制備過程中相分離點的聲波監測。
技術介紹
近年來，聚合物微孔材料的制備技術得到了長足發展，已經開發出多種能夠在聚合 物基體中產生微觀孔洞的成型工藝和方法，如相分離法、拉伸法、核徑跡法、燒結法、 熱分解法、懸浮聚合法、大分子結構模板法、膠態晶體模板法、微發泡技術等等，采用 這些方法制備的材料由于其特殊的微觀孔結構，在很多領域具有非常重要的應用，包括 絕緣隔熱材料、包裝材料、控制釋放材料、骨骼替代材料、色譜整體柱材料等方面，成 為很多領域不可或缺的重要功能性材料。中國專利CN200510061580.6提供了一種環氧 樹脂基微米至納米級孔的凝膠的制備方法，它具有制備條件簡單溫和，孔徑可調，可重 復性好，綠色環保等的特點。由于這是一種介于溶液聚合與沉淀聚合之間的新的聚合方式，既具有有相分離現 象，又不能有沉淀產生，因此，如何通過有效的監測方法尋找相分離點，控制相分離程 度成為是制備的關鍵。相分離過程實際上是介質的非均一化過程，在高分子稀溶液中，聚合物鏈的運動通 常采用光散射的方法進行研究，但是在濃溶液中，特別是在有明顯相分離的情況下，光 的散射過分強烈，以至于無法透過；另一方面，光散射方法對外界的干擾什么敏感，容 易造成極大的誤差，因此，光散射方法就不適合于研究聚合過程中的相分離行為。超聲波跟蹤是近年來發展起來的一種新的非接觸性探測技術，它具有方便快捷、安 全環保、適應性強、靈敏度高和成本低廉的特點，目前已經被用于某些化工過程的在線 監控，例如，原油管道輸送的油品特性監測等。但是未見在涉及化學反應的相分離過程中進行超聲波監測應用。
技術實現思路
本專利技術所要解決的首要技術問題是針對現有
技術介紹
而提供一種環氧樹脂基凝膠 制備過程中超聲波監測的裝置,其使用方便快捷，安全環保，適應性強，靈敏度高和成 本低廉優點，可以在線監測聚合物凝膠多孔材料的制備過程，通過超聲波在介質傳播中 發生的超聲波信號參數的變化規律，實現聚合物凝膠多孔材料在制備過程中相分離的在 線監測，為從科學的原理上指導相分離聚合過程的外部控制奠定理論基礎。本專利技術所要解決的另一個技術問題是針對現有
技術介紹
而提供一種環氧樹脂基凝 膠制備過程中超聲波監測的方法，其使用方便快捷，安全環保，適應性強，靈敏度高和 成本低廉優點，可以在線監測聚合物凝膠多孔材料的制備過程，通過超聲波在介質傳播 中發生的超聲波信號參數的變化規律，實現聚合物凝膠多孔材料在制備過程中相分離的 在線監測，為從科學的原理上指導相分離聚合過程的外部控制奠定理論基礎。本專利技術解決上述首要技術問題所采用的技術方案為 一種環氧樹脂基凝膠制備過程 中超聲波監測的裝置，其特征在于它包括超聲波發射裝置、超聲波接收裝置、信號采集 裝置、信號處理裝置，其中超聲波發射裝置和超聲波接收裝置至少位于分子反應器的附 近并相互配合，使超聲波接收裝置接收到超聲波發射裝置發出的并透過分子反應器的超 聲波信號，超聲波接收裝置將信號輸出連接到信號采集裝置，信號采集裝置輸出相關信 號輸送連接到信號處理裝置。作為改進，所述的超聲波接收裝置將信號輸出經過功率放大裝置進行放大，再連接 到信號采集裝置，以提高裝置的靈敏性，防止信號衰減。進一步改進，所述的超聲波發射裝置、超聲波接收裝置設置在分子反應器壁面處， 并做成收發一體式的，便于在實際過程中應用。進一步改進，所述的超聲波發射裝置和超聲波接收裝置帶有一個或多個超聲波傳感 器，以擴大使用范圍。優選，所述的超聲波發射裝置和超聲波接收裝置其超聲波信號的發射和接收頻率范圍為20kHz 20MHz。超聲波信號的發射和接收頻率最佳范圍為100kHz 5MHz。本專利技術解決上述另一個技術問題所采用的技術方案為 一種環氧樹脂基凝膠制備過 程中超聲波監測的方法，其特征在于-裝置為包括超聲波發射裝置、超聲波接收裝置、信號釆集裝置、信號處理裝置，其 中超聲波發射裝置和超聲波接收裝置至少位于分子反應器的附近并相互配合，使超聲波 接收裝置接收到超聲波發射裝置發出的并透過分子反應器的超聲波信號，超聲波接收裝 置將信號輸出連接到信號采集裝置，信號采集裝置輸出相關信號輸送連接到信號處理裝 置；測試步驟依次為a、 通過調節超聲波發射裝置，向凝膠制備反應器內部發射頻率為/，功率為^的 超聲波；b、 超聲波接收裝置接收凝膠制備反應器反應過程中超聲波信號的變化；c、 信號處理裝置分析接收到的超聲波發射信號，選取超聲波信號的頻率/、振幅A 能量&聲速F或者四者之間的組合參數作為超聲波特征值；d、 通過超聲波特征值的變化在線監測環氧樹脂基凝膠制備過程。有益的是，所述的超聲波特征值的變化在線監測環氧樹脂基凝膠制備過程特別是指 相分離點形成過程。非常有益的是，所述的監測是通過凝膠制備過程中超聲波信號的頻率/、振幅A 能量&聲速F的變化定性分析凝膠制備反應過程中凝膠生成過程、相分離點形成過程 和反應程度。非常有益的是，所述的監測是通過凝膠制備過程中超聲波信號的頻率/、振幅A 能量A聲速F的變化以及四者之間的組合特征值的變化規律定量分析凝膠制備反應過 程中凝膠生成過程、相分離點形成過程和反應程度，并根據分析結果進行相分離點的控制。最后，所述的凝膠制備過程為先將環氧樹脂與胺類以一定的重量比在聚乙二醇介質中溶解，得到澄清溶液，然后在45-60。C溫度下聚合4小時以上，溶液粘度不斷增大， 逐漸出現相分離現象，形成白色凝膠，最后固化成塊，將固體放入水中，聚乙二醇溶解 并得以除去，形成了微米至納米級孔型凝膠。與現有技術相比，本專利技術優點在于提出了一種超聲波監測環氧樹脂基凝膠制備反應器的裝置和方法，首次嘗試應用現代高速聲波跟蹤的方法原位在線監測聚合反應中的 相分離過程，通過超聲波在介質傳播中發生的超聲波信號的頻率/、振幅力、能量A 聲速K的變化以及四者之間的組合特征值的變化規律，實現相分離過程的在線監測，從 科學的原理上指導相分離聚合過程的外部控制。實際使用情況證明本專利技術具有敏感、安 全環保、簡易快捷等特點，在實踐中對凝膠反應器內部信息(凝膠生成過程、相分離點 形成過程和反應程度等)能及時準確的在線分析，并通過分析結果對相分離聚合過程實 現外部控制，具有重要的實用價值。具體地闡述，本專利技術的裝置和技術與現有的裝置技術相比有如下一些優點1) 對于相分離過程的監測非常靈敏，能夠隨著反應系統的變化在特征量出現較大 變化甚至突變，并且對這些變化存在空間或時間上的高敏感性。2) 超聲波監測裝置是非插入式的，安裝時候只要直接固定于凝膠制備反應器壁面上就可以了，簡易方便，因此不會影響凝膠制備反應器內部的流場，對系統內部的流動 和反應不會造成影響。3) 是一種安全、綠色環保的方法，對人體無害。4) 更為主要的是超聲波信號能很好地替代現有的光散射監測方法，是因為其具有 對環境依賴性小的特點，受外部的干擾小。附圖說明圖1是本專利技術使用的環氧樹脂基凝膠制備過程的反應裝置；圖2a是本專利技術使用的環氧樹脂基凝膠制備過程的超聲波監測裝置；圖2b是本專利技術使用的環氧樹脂基凝膠制備過程的超聲波監測裝置；圖3是運用本本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種環氧樹脂基凝膠制備過程中超聲波監測的裝置，其特征在于它包括超聲波發射裝置（１）、超聲波接收裝置（２）、信號采集裝置（４）、信號處理裝置（５），其中超聲波發射裝置（１）和超聲波接收裝置（２）至少位于分子反應器的附近并相互配合，使超聲波接收裝置（２）接收到超聲波發射裝置（１）發出的并透過分子反應器的超聲波信號，超聲波接收裝置（２）將信號輸出連接到信號采集裝置（４），信號采集裝置（４）輸出相關信號輸送連接到信號處理裝置（５）。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：侯琳熙，王邃，干寧，
申請(專利權)人：寧波大學，
類型：發明
國別省市：97[中國|寧波]