一种新型程序可控低温定向制备多孔规整水凝胶成套装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型程序可控低温定向制备多孔规整水凝胶成套装置，其特征在于，包括自增压液氮容器、样品反应釜和氮气回收装置，自增压液氮容器与样品反应釜连通，氮气回收装置与样品反应釜连通；所述样品反应釜具有泡沫层罐体，泡沫层罐体的顶部设有罐盖，泡沫层罐体的内部具有样品室，样品室底部设有金属箔，样品室内设置有置物架，置物架上具有多层上下设置的十字托架，十字托架上放置有存放盘，所述样品室内还设有用于加热的低温热电偶。本实用新型具有的有益效果：实现了低温冷冻、程序控温、单向传热等多功能的有机统一。确保了所制备的孔规整水凝胶具有优良的机械性能和快速环境响应性的特点。
【专利说明】
一种新型程序可控低温定向制备多孔规整水凝胶成套装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及低温程序可控合成设备技术领域，尤其是涉及一种新型低温程序可控、定向冷冻、控速合成的多孔规整水凝胶成套装置。
【背景技术】
[0002]水凝胶是介于液体和固体之间的三维网络或互穿网络，是一种能显著地溶胀于水，但在水中并不能溶解的亲水聚合物凝胶，水凝胶虽然含有大量水分，却能像固体一样显示出一定的形状。特别是环境敏感水凝胶，是高分子科学领域研究的重点和前沿之一。
[0003]然而，普通结构水凝胶性能存在两个方面的问题:一是初始阶段的吸水是一种物理过程，作用较弱，水分子的扩散速度慢，因而初始阶段的吸水速率很低;二是由于普通水凝胶的交联点在体系内的无序性分布造成其链节长短不一，使得每条链所能承受的应力不同，较短的链节首先断裂，继而引起整个水凝胶体系的破裂，因此水凝胶整体的机械性能差及溶胀后回复性能不好等缺点。
[0004]多孔水凝胶能通过毛细管作用减小水的渗透阻力，大大地提高了水凝胶的协同扩散系数D值，从而能使凝胶在感知刺激后快速完成膨胀或收缩；同时，水凝胶中的孔状结构大大增加了凝胶内部的比表面积，使得更多的亲水基团可以迅速地与水分子接触，水凝胶中的水可以通过孔洞透过表面致密层排出，水凝胶的响应速率明显增加。规整微结构水凝胶针对普通水凝胶的弱点，进行有效的优势互补、协同增效，使得水凝胶的综合性能趋于完口 ο
[0005]多孔规整水凝胶在医用及相关领域有极其重要的科研和应用价值。前期有相关文献报道，引入多种致孔剂和化学交联剂等，在一定程度上制备了具有多孔、相对规整结构的水凝胶，但是普遍存在孔径大小不一、无规律排列、孔的形状也不规整等缺陷，这必然导致水凝胶的力学性能较差和响应速度较慢的弱点，很难满足新型水凝胶医用敷料的功能性响应和机械强度的要求，限制了在临床上的实际应用。
[0006]目前，市场上尚无用于制备多孔规整水凝胶的成套设备，使得这种新型功能性多孔规整水凝胶医用敷料的研发和生产受到了很大的限制。在水凝胶研究领域，更多的研究集中于多孔或大孔结构的水凝胶，有关规整结构的水凝胶的报道很少。将多孔和规整的微结构同时引入水凝胶体系的研究更是甚少，即使进行了多孔规整水凝胶的研究，也是处于初级研发阶段，并且自组装合成水凝胶的装置仅仅通过液氮的自然挥发起到冷冻降温之目的且装置过于简单。很难实现低温可控，流量流速可控、单向冷冻成型速率可控并且具有多孔规整的微结构，也难保证产品的机械性能和快速环境响应性的要求，制约了水凝胶作为多功能材料的应用。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的是为了针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种新型程序可控低温定向制备多孔规整水凝胶成套装置，实现了低温冷冻、程序控温、单向传热等多功能的有机统一。确保了所制备的孔规整水凝胶具有优良的机械性能和快速环境响应性的特点，势必加快功能性水凝胶和冷冻合成设备的研发和应用推广的步伐。
[0008]为了达到本实用新型的目的，技术方案如下:
[0009]—种新型程序可控低温定向制备多孔规整水凝胶成套装置，其特征在于，包括自增压液氮容器、样品反应釜和氮气回收装置，自增压液氮容器与样品反应釜连通，氮气回收装置与样品反应釜连通;所述样品反应釜具有泡沫层罐体，泡沫层罐体的顶部设有罐盖，泡沫层罐体的内部具有样品室，样品室底部设有金属箔，样品室内设置有置物架，置物架上具有多层上下设置的十字托架，十字托架上放置有存放盘，所述样品室内还设有用于加热的低温热电偶。
[0010]优选地，所述泡沫层罐体的材料为聚氨酯泡沫、环氧树脂泡沫、酚醛泡沫、橡塑、泡沫塑料等泡沫或泡沫塑料中的任意一种。
[0011]优选地，所述样品室材料为玻璃纤维、聚四氟乙烯、硅酸铝纤维、聚丙烯中的任意一种。
[0012]优选地，所述金属箔为铂、金、银中的任意一种。
[0013]通过引入能够有效控制液氮流速、流量的自增压液氮容器，为低温程序可控制备单向排列的多孔规整水凝胶提供了低温可控、单向冷冻成型速率可控的前提保障。将带有程序控温系统的热电耦和热电阻同步引入，实现低温冷冻速度的精确控制，有效保证了样品的受冷降温速率。结合导热性能优异的贵金属材料和双层隔热层的共同作用，有效保证了液氮能够进行单向阶梯式传热，也减少了水平方向的热传导流失。冷冻装置室安装氮气排气孔并与氮气回收装置连接，以便将冷冻装置室挥发之后氮气排空并有效回收再利用。
[0014]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0015]1、安装了液氮自增压装置自带有压力计、压力栗、流量表，可以有效实现液氮的实时、定量、控速的操作，能够有效控制液氮流速、流量，为低温程序可控制备单向排列的多孔规整水凝胶提供了低温可控、单向冷冻成型速率可控的前提保障。也为后期样品的精确单向冷冻传导提供了前提保障。
[0016]2、将带有程序控温系统的热电耦和热电阻同步引入，实现低温冷冻速度的精确控制，有效保证了样品的受冷降温速率。结合导热性能优异的贵金属材料和双层隔热层的共同作用，有效保证了液氮能够进行单向阶梯式传热，也减少了水平方向的热传导流失。实现了低温冷冻、程序控温、单向传热等多功能的有机统一。确保了所制备的孔规整水凝胶具有优良的机械性能和快速环境响应性的特点。
[0017]3、液氮反应器安装氮气排气孔并与氮气回收装置连接，反应器中挥发的氮气经过排空并进行回收再利用，实现了低碳环保的理念。
[0018]4、将液氮发生器、液氮反应器、液氮回收器的有机组装，构建了完整的多孔规整水凝胶成套装置，为新型功能性水凝胶材料的冷冻设备的开发提供了思路。势必加快功能性水凝胶和冷冻合成设备的研发和应用推广的步伐。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型程序可控低温定向制备多孔规整水凝胶成套装置的俯视总体装配示意图；
[0020]图2为本实用新型程序可控低温定向制备多孔规整水凝胶成套装置的正视总体装配示意图；
[0021]图3为本实用新型程序可控低温定向制备多孔规整水凝胶成套装置的样品反应釜整体剖面图；
[0022]图4为本实用新型程序可控低温定向制备多孔规整水凝胶成套装置的样品反应釜的内部结构示意图；
[0023]在图1-图4中，I为液氮自增压装置，2为样品反应釜，3为氮气回收装置，2-1为泡沫层罐体，2-2为灌盖，2-3为样品室，2-4为金属箔，2-5为置物架，2_6为存放盘，2_7为低温热电偶。
【具体实施方式】
[0024]下面结合实施例对本实用新型作进一步描述，但本实用新型的保护范围不仅仅局限于实施例。
[0025]—种新型程序可控低温定向制备多孔规整水凝胶成套装置，其特征在于，包括自增压液氮容器1、样品反应釜2和氮气回收装置3，自增压液氮容器与样品反应釜连通，氮气回收装置与样品反应釜连通;所述样品反应釜具有泡沫层罐体2-1，泡沫层罐体的顶部设有罐盖2-2，泡沫层罐体的内部具有样品室2-3，样品室底部设有金属箔2-4，样品室内设置有置物架2-5，置物架上具有多层上下设置的十字托架，十字托架上放置有存放盘2-6，所述样品室内还设有用于加热的低温热电偶2-7。
[0026]泡沫层罐体的材料为聚氨酯泡沫、环氧树脂泡沫、酚醛泡沫、橡塑、泡沫塑料等泡沫或泡沫塑料中的任意一种。样品室材料为玻璃纤维、聚四氟乙烯、硅酸铝纤维、聚丙烯中的任意一种。金属箔为铀、金、银中的任意一种。
[0027]实施例1
[0028]新型程序可控低温定向制备多孔规整水凝胶成套装置由自增压液氮容器1、样品反应釜2、氮气回收装置3所组成并通过聚四氟乙烯导管连接;样品反应釜2是由呈圆柱形，高70cm，直径30cm，厚度为2cm;样品反应釜2圆柱形的壁由玻璃纤维制成，底部由导热性能优良的金箔2-4构成;在整个样品容器侧壁的外围用环氧树脂泡沫2-1包裹，由导热性能优异的金属材料和双层隔热层的共同作用，有效保证了液氮能够进行单向阶梯式传热，也减少了水平方向的热传导流失。将带有程序控温系统的热电耦和热电阻同步引入，实现低温冷冻速度的精确控制，有效保证了样品的受冷降温速率。冷冻装置室安装氮气排气孔并与氮气回收装置连接，以便将冷冻装置室挥发之后氮气排空并有效回收再利用。
[0029]实施例2
[0030]新型程序可控低温定向制备多孔规整水凝胶成套装置由自增压液氮容器1、样品反应釜2、氮气回收装置3所组成并通过聚四氟乙烯导管连接;样品反应釜2是由呈圆柱形，高70cm，直径30cm，厚度为2cm;样品反应釜2圆柱形的壁由硅酸铝纤维制成，底部由导热性能优良的铂箔2-4构成;在整个样品容器侧壁的外围用酚醛泡沫2-1包裹，由导热性能优异的金属材料和双层隔热层的共同作用，有效保证了液氮能够进行单向阶梯式传热，也减少了水平方向的热传导流失。将带有程序控温系统的热电耦和热电阻同步引入，实现低温冷冻速度的精确控制，有效保证了样品的受冷降温速率。冷冻装置室安装氮气排气孔并与氮气回收装置连接，以便将冷冻装置室挥发之后氮气排空并有效回收再利用。
[0031]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。
【主权项】
1.一种新型程序可控低温定向制备多孔规整水凝胶成套装置，其特征在于，包括自增压液氮容器(I)、样品反应釜(2)和氮气回收装置(3)，自增压液氮容器与样品反应釜连通，氮气回收装置与样品反应釜连通;所述样品反应釜具有泡沫层罐体(2-1)，泡沫层罐体的顶部设有罐盖(2-2)，泡沫层罐体的内部具有样品室(2-3)，样品室底部设有金属箔(2-4)，样品室内设置有置物架(2-5)，置物架上具有多层上下设置的十字托架，十字托架上放置有存放盘(2-6)，所述样品室内还设有用于加热的低温热电偶(2-7)。
【文档编号】B01J13/00GK205435693SQ201620181079
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月10日
【发明人】李月生, 陈思, 宋智勇, 韩炎, 黄海涛, 秦江涛, 赵龙
【申请人】湖北科技学院