一种高分子材料的成膜实验装置及其使用方法

本发明涉及高分子材料，尤其涉及一种高分子材料的成膜实验装置及其使用方法。

背景技术：

1、在高分子材料实验研究领域，试剂的准确配比与反应控制是实现理想实验结果的关键因素。传统的手动滴管方法因其固有的人为操作限制，常常导致试剂量的不精确给药，以及低效的原料选择和配比过程。这种人为依赖性不仅消耗了大量的时间和劳力，还使得实验的可重复性和成功率变得难以保证。此外，高分子材料的特定储存要求，如保温、隔离空气等条件，对于采用喷射成膜工艺的实验而言，进一步增加了操作的复杂性和难度，影响了制成品的精准度和质量。

2、现实操作层面：过去实验室高分子材料试剂反应全部依靠手动滴管，由于人为的因素，药量的多少无法精准给定，同时选取反应原料试剂的过程也是效率较低，配比过程消耗大量时间、精力，成功率不可控，试剂的暂存也受到影响，加之高分子材料特有的一些属性，需要考虑保温或者储存，或隔绝空气等因素，对于喷射成膜工艺来说，控制比较困难，抑或说不够精准和高质量。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供一种一种高分子材料的成膜实验装置及其使用方法，可快速选型药剂和药量，可快速搅拌混合，反应速度可调，反应充分，快速成膜，实现快拆快装，同时可实现自动清洁实验仪器内壁的效果。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高分子材料的成膜实验装置，包括plc电控系统、反应准备室、试剂混合反应池和成膜室；所述的反应准备室位于试剂混合反应池上方，所述的反应准备室中分别设有若干组试剂滴定装置；每组试剂滴定装置包括试管、试管塞、注液机构和出液滴定机构；所述的试管塞配合设置在试管上部进液口位置、并由注液机构控制试管塞相对于试管上部进液口开合，所述的出液滴定机构包括舵机、卡条和薄片，所述的卡条底部固定有薄片，所述的舵机则与卡条传动连接、并带动卡条动作，所述的薄片在卡条作用下控制试管出液端开合；所述的试管出液端从反应准备室伸入试剂混合反应池所在腔室，且试管出液端的出液方向指向试剂混合反应池，所述的试剂混合反应池内设有搅拌器，所述的试剂混合反应池上部还接入具有可向池内冲水的进水管；所述的成膜室内设有成膜容器，所述的成膜容器上方设有喷头，所述的试剂混合反应池与喷头之间管路连通设有喷射管路，所述的成膜室底部则连接有向外排污的出水口；所述的舵机分别与plc电控系统信号连接并由plc电控系统控制动作。

3、在上述方案中，相对于传统的人工手动滴定，利用反应准备室为试剂的保温和储存提供空间，采用了利用plc电控系统可按需控制滴定的试剂和计量，无需人工接触即可通过机械结构与电控系统的配合精准操作。

4、进一步的，所述的注液机构包括吸头和电磁阀，所述的反应准备室内设有第一管道，第一管道的一端连接有气泵，另一端则通过三通连接器通过电磁阀气路连接有吸头，所述的吸头在电磁阀作用下吸取其对应组试剂滴定装置的试管塞；所述的电磁阀与plc电控系统信号连接并由plc电控系统控制动作。

5、进一步的，所述的反应准备室顶部具有上盖，所述的第一管道固定在上盖内部，所述的上盖侧方还设有控制上盖相对于试管在高度方向上升降的气缸。

6、进一步的，该成膜实验装置包括装置本体，所述的装置本体内从上至下分隔为反应准备室、试剂混合反应池和成膜室。

7、为了便于成膜容器与成膜室配合，便于在成膜后可方便快捷地取出薄膜，所述的成膜室侧壁开有推拉插口，所述的成膜容器通过推拉插口与成膜容器配合设置。

8、进一步的，所述的试剂混合反应池所在的腔室侧壁开有自动排气口。自动排气口可作为进气装置，也可作为出气装置，在滴定和反应过程中，根据反应需求，可按需排出反应气体或者通过自动排气口反向向腔室内通入所需气体。

9、进一步的，所述的反应准备室与试剂混合反应池通过隔板分隔，该隔板上对应试剂滴定装置组数分别开设有供试管出液端贯穿的安装孔，所述的舵机则对应设置在隔板下底面上，所述的卡条、薄片也对应设置在隔板下方。

10、一种高分子材料的成膜实验装置的使用方法，采用上述的成膜实验装置，具有如下使用方法：

11、1)加液：plc电控系统控制对应组试剂滴定装置的注液机构，带动试管塞相对于试管上部进液口位置移动，露出试管上部进液口，人工向内添加高分子试剂，添加完毕后利用注液机构带动试管塞封堵试管上部进液口；

12、2)滴定：plc电控系统控制对应组试剂滴定装置的出液滴定机构，plc电控系统控制舵机带动卡条转动，卡条底部的薄片相对从试管出液端移开，试管出液端向下出液，滴入试剂混合反应池，滴入完成后由plc电控系统控制舵机带动卡条、薄片复位封堵试管注液端；

13、3)反应：试剂混合反应池内搅拌器启动，搅拌混合试剂，混合完成后关闭搅拌器；

14、4)成膜：通过喷射管路将试剂混合反应池内混合后的试剂抽出并利用喷头喷入成膜容器，形成薄膜后取出；

15、5)清洗：利用进水管向试剂混合反应池冲水，启动搅拌器，水流冲洗试剂混合反应池，冲洗完成后关闭搅拌器，喷射管路将试剂混合反应池中的水抽出并从喷头喷入成膜容器，清洗成膜室，清洗后的污水从出水口排出。

16、滴定过程中，滴入试剂混合反应池的试剂量由薄片从试管出液端移开的时间决定。

17、优选的，试剂混合反应池所在的腔室侧壁开有自动排气口；滴定和反应过程中如有气体需释放，气体可从自动排气口排出；滴定和反应过程中如需添加气体，则可从自动排气口向内腔通入气体。

18、本发明的有益效果是，本发明提供的一种高分子材料的成膜实验装置及其使用方法，具有如下优势：

19、1.自动化精确配药系统：通过集成高精密度的泵送技术，实现对试剂量的无误差调配，从而确保了反应条件的严格一致性；

20、2.高效原料处理机制：利用自动化系统快速准确地选取所需试剂，显著提升了实验准备的效率并节约了宝贵时间；

21、3.灵活可调的反应控制：内置的可变速反应和即时混合功能，保证了反应条件的均匀性和预期的成膜效果；

22、4.快速成膜与便捷操作：设备支持迅速换模和快速启动，快拆快装设计大幅简化了操作流程并提高了工作效率；

23、5.自动清洁程序：集成自动清洗系统保持实验仪器内部的洁净，以维护实验的准确性和可靠性；

24、6.特殊材料处理能力：考虑到高分子材料的特殊储存和处理需求，设备提供了专门的环境控制选项，以满足保温、隔气等关键条件。

技术特征：

1.一种高分子材料的成膜实验装置，其特征在于：包括plc电控系统、反应准备室(20)、试剂混合反应池(17)和成膜室(15)；

2.如权利要求1所述的一种高分子材料的成膜实验装置，其特征在于：所述的注液机构包括吸头(3)和电磁阀(2)，所述的反应准备室(20)内设有第一管道(23)，第一管道(23)的一端连接有气泵(22)，另一端则通过三通连接器通过电磁阀(2)气路连接有吸头(3)，所述的吸头(3)在电磁阀(2)作用下吸取其对应组试剂滴定装置的试管塞(4)；所述的电磁阀(2)与plc电控系统信号连接并由plc电控系统控制动作。

3.如权利要求1所述的一种高分子材料的成膜实验装置，其特征在于：所述的反应准备室(20)顶部具有上盖(1)，所述的第一管道(23)固定在上盖(1)内部，所述的上盖(1)侧方还设有控制上盖(1)相对于试管(5)在高度方向上升降的气缸(21)。

4.如权利要求1所述的一种高分子材料的成膜实验装置，其特征在于：包括装置本体，所述的装置本体内从上至下分隔为反应准备室(20)、试剂混合反应池(17)和成膜室(15)。

5.如权利要求4所述的一种高分子材料的成膜实验装置，其特征在于：所述的成膜室(15)侧壁开有推拉插口，所述的成膜容器(13)通过推拉插口与成膜容器(13)配合设置。

6.如权利要求1所述的一种高分子材料的成膜实验装置，其特征在于：所述的试剂混合反应池(17)所在的腔室侧壁开有自动排气口(7)。

7.如权利要求1所述的一种高分子材料的成膜实验装置，其特征在于：所述的反应准备室(20)与试剂混合反应池(17)通过隔板分隔，该隔板上对应试剂滴定装置组数分别开设有供试管(5)出液端贯穿的安装孔，所述的舵机(19)则对应设置在隔板下底面上，所述的卡条(6)、薄片(18)也对应设置在隔板下方。

8.一种高分子材料的成膜实验装置的使用方法，其特征在于：采用如权利要求1-7中任意一项所述的成膜实验装置，具有如下使用方法：

9.如权利要求8所述的一种高分子材料的成膜实验装置的使用方法，其特征在于：滴定过程中，滴入试剂混合反应池(17)的试剂量由薄片(18)从试管(5)出液端移开的时间决定。

10.如权利要求8所述的一种高分子材料的成膜实验装置的使用方法，其特征在于：试剂混合反应池(17)所在的腔室侧壁开有自动排气口(7)；滴定和反应过程中如有气体需释放，气体可从自动排气口(7)排出；滴定和反应过程中如需添加气体，则可从自动排气口(7)向内腔通入气体。

技术总结本发明提供了一种高分子材料的成膜实验装置及其使用方法，成膜实验装置包括PLC电控系统、反应准备室、试剂混合反应池和成膜室。本发明运用PLC电控系统控制气动、舵机等动力源开发了一套适合实验过程的薄膜喷射成型装置，可快速选型药剂和药量，快速搅拌混合，反应速度可调，反应充分，可快速成膜，并方便取出成膜，同时可实现实验仪器内壁的清洗操作。技术研发人员：章磊,钟涛受保护的技术使用者：常州工业职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/9/29