CN105348546A - 一种自修复纤维素水凝胶的制备装置及其智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自修复纤维素水凝胶的制备装置及其智能控制系统，它包括：MCU、搅拌模块、感应模块、报警模块、抽滤模块、烘干模块、称量模块、水位检测模块、加热模块和阀门控制模块；水位检测模块感应溶剂装置内的H，感应模块感应物料是否通过烘干装置入料口；MCU根据感应值、检测值和接收的数字信号，控制搅拌模块、报警模块、抽滤模块、烘干模块、称量模块、加热模块和阀门控制模块执行相关操作。本发明能精确地控制制备过程中的温度、水位和时间等各项参数，自动化程度高；结合了手动控制和自动控制，方便了操作，节约了时间；制备成本低、稳定可靠、制备成品品质高。

Description

一种自修复纤维素水凝胶的制备装置及其智能控制系统

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其是一种自修复纤维素水凝胶的制备装置及其智能控制系统。

背景技术

高分子材料在制造和使用过程中，当受到外界机械损害后，由于内部的微裂纹和局部损伤，而导致性能下降，影响使用寿命。高分子材料由于裂纹往往在内部深处出现，探测难度较普通金属材料更大。自修复高分子材料可以自行发现裂纹并通过一定机理自行愈合，是一种有着广泛应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复，自1996年由Dry等提出后，立即成为了高分子科学领域的热点方向。

纤维素水凝胶作为一种高吸水高保水材料，被广泛用于多种领域，如：干旱地区的抗旱，农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂，原油或成品油的脱水，在矿业中的抑尘剂，食品中的保鲜剂、增稠剂，医疗中的药物载体等等。但是这类材料在其成型加工和使用过程中不可避免地会产生局部损伤和微裂纹,进而引发宏观裂缝而发生破坏,影响相关产品的正常使用和缩短使用寿命,而往往这些微损伤在开始的时候难以发现,或者即使被发现也因产品形状等限制无法得到及时修复。因此,如果能够赋予高分子材料自修复功能,即可解决上述问题,从而显著提高产品的安全性,延长其使用寿命。

纤维素水凝胶的制备过程大多依赖于手动操作和人工判断，但人工操作既比较容易出错，不能精确地、自动化地控制制备过程中的温度、水位和时间等各项参数，而上述因素极大的影响着多孔碳材料的制备效果，且人工操作比较耗时，也浪费了资源。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种自修复纤维素水凝胶的制备装置及其智能控制系统，能精确地控制制备过程中的温度、水位和时间等各项参数，自动化程度高；结合了手动控制和自动控制，方便了操作，节约了时间；制备成本低、稳定可靠、制备成品品质高。

本发明采用的技术方案如下：

一种自修复纤维素水凝胶的制备装置，它包括溶剂装置，所述溶剂装置分为溶剂装置一和溶剂装置二，所述溶剂装置设有入料口一和排污口，所述排污口上设有电磁阀三；所述溶剂装置二上还设有出料口一，所述出料口上设有电磁阀四，所述溶剂装置二上端设有物料存储装置，所述出料口一通过导管与抽滤装置相连接，所述抽滤装置设有入料口二和出料口二；所述出料口二上设有电磁阀五；所述出料口二通过导管与烘干装置连接，所述烘干装置设有入料口三和出料口三。

由于采用上述结构，在溶剂装置一中，纤维素在水中溶胀，溶胀后在溶剂装置二中，所述纤维素与环氧氯丙烷在碱性条件下反应3h，再将反应产物洗涤、抽滤和烘干；溶剂装置二中通过控制水箱的电磁阀二和排污口的电磁阀上的电磁三，对反应产物进行洗涤，通过抽滤装置和烘干装置对产物进行抽滤和烘干，整个过程结合了手动控制与自动控制，方便了操作，也节约了成本。

进一步地，所述物料存储装置包括环氧氯丙烷存储箱、氢氧化钠存储箱、环糊精存储箱、水箱和二茂铁甲酰氯存储箱，所述环氧氯丙烷存储箱、氢氧化钠存储箱、环糊精存储箱和二茂铁甲酰氯存储箱上皆设有隔板将其分为上层箱和下层箱，所述下层箱均设有称量仪，所述各隔板上皆设有电磁阀一；所述环氧氯丙烷存储箱、氢氧化钠存储箱、环糊精存储箱、水箱和二茂铁甲酰氯存储箱上皆设有导管，所述导管上设有电磁阀二；所述各导管伸入至溶剂装置二的入料口。

由于采用上述结构，事先将各种物料储存于物料存储装置的对应存储箱内，在用到时，通过控制电磁阀一将物料从存储箱上层送入至存储箱的下层，通过称量仪称量预定剂量的物料，省去了工作人员一步一步计算和称量才能进行制备的麻烦，通过控制电磁阀二，将预定剂量的物料直接从存储箱投入至溶剂装置中，方便了操作，同时节约了时间。

进一步地，一种自修复纤维素水凝胶的智能控制系统，它包括：MCU、搅拌模块、感应模块、报警模块、抽滤模块、烘干模块、称量模块、水位检测模块、加热模块和阀门控制模块；

水位检测模块包括设于溶剂装置一的水位传感器；用于感应溶剂装置内的初始水位H1，并转化为数字001传递至MCU；感应溶剂装置内的实时初始H2，并转化为数字002传递至MCU；

感应模块包括设于烘干装置入料口的感应器，当物料通过烘干装置入料口时，向MCU传递数字信号003；

MCU分别与搅拌模块、感应模块、报警模块、抽滤模块、烘干模块、称量模块、水位检测模块、加热模块、阀门控制模块相连接，用于接收数字信号001和数字信号002，当ΔH（ΔH=|H2-H1|）≥2cm时向阀门控制模块传递执行信号101，向称量模块传递执行信号201；接收数字信号301，向阀门控制模块传递执行信号102，向称量模块传递执行信号202；接收数字信号302，向阀门控制模块传递执行信号103，向报警模块传递执行信号401，3h后向阀门控制模块传递执行信号104；接收数字信号303，向抽滤模块传递执行信号501；接收数字信号003，向烘干模块传递执行信号601；接收数字信号304，向报警模块传递执行信号402，向阀门控制模块传递执行信号105，向称量模块传递执行信号203；向加热模块传递执行信号701；接收数字信号305，向阀门控制模块传递执行信号106，3h后再次向阀门控制模块传递执行信号107；接收数字信号306，向抽滤模块传递执行信号502；第二次接收数字信号304时，向报警模块传递执行信号403，向阀门控制模块传递执行信号108，向称量传递执行信号204；接收数字信号307，向阀门控制模块传递执行信号109，20h后向报警模块传递执行信号404，向搅拌模块传递执行信号801，6h后向搅拌模块传递执行信号802，并向报警模块传递执行信号405；

阀门控制模块包括电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四和电磁阀五，用于接收数字信号101，打开氢氧化钠存储箱的电磁阀一；接收执行信号102，关闭氢氧化钠存储箱的电磁阀一，并打开氢氧化钠存储箱的电磁阀二，10min后关闭，同时打开环氧氯丙烷存储箱的电磁阀一；接收执行信号103，关闭环氧氯丙烷存储箱的电磁阀一；并打开环氧氯丙烷存储箱的电磁阀二，5min后关闭；接收执行信号104，开启水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并再次打开水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并打开电磁阀四，完成后向MCU传递数字信号303；接收执行信号105，开启环糊精存储箱上的电磁阀一；接收执行信号106，关闭环糊精存储箱上的电磁阀一，开启环糊精存储箱上的电磁阀二；接收执行信号107，开启水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并再次打开水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并打开电磁阀四，完成后向MCU传递数字信号306；接收执行信号108，打开二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀一；接收执行信号109，关闭二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀一；打开二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀二；

称量模块包括称量仪，用于接收执行信号201，当氢氧化钠存储箱下层质量为预定值01时，向MCU传递数字信号301；接收执行信号202，当环氧氯丙烷存储箱的下层质量为2%预定值01时，向MCU传递数字信号302；接收执行信号203，当环糊精存储箱下层质量为预定值02时，向MCU传递数字信号305；接收执行信号204，当二茂铁甲酰氯存储箱下层质量为预定值03时，向MCU传递数字信号307；

报警模块包括报警器，用于接收执行信号401、执行信号402、执行信号403、执行信号404或执行信号405，启动报警器，2min后关闭；

抽滤模块包括抽滤装置，用于接收执行信号501或执行信号502，启动抽滤装置，2h后关闭抽滤装置，并打开电磁阀五；

烘干模块包括烘干装置，接收执行信号601，启动烘干装置30min后关闭烘干装置，完成后向MCU传递数字信号304；

加热模块包括设于溶剂装置二上的加热器，用于接收执行信号701，启动加热器，加热至50℃后调节为保温模式，3h后关闭加热器；

搅拌模块包括设于溶剂装置二内的搅拌器，用于接收执行信号801，启动搅拌器；接收执行信号802，关闭搅拌器。

由于采用上述方案，所述水位传感器先感应当时的水位，当纤维素溶胀后，会引起水位的变化，通过水位的变化来判断纤维素已溶胀，从而进行下一步操作；感应器也能精确得感应到物料从抽滤装置中进行到烘干装置中，不用工作人员时时盯着反应操作，自动化程度高；阀门控制模块极好地控制了各电磁阀的开启与关闭，省去工作人员的大部分操作麻烦，且本发明实时性优，稳定性好，称量模块也能自动称量设定好的各物料重量，本发明结合了手动操作与自动控制，当需要手动操作时，通过报警器，提醒工作人员进行操作，期间工作人员可去做其他的事，智能化程度高；当需要加热和搅拌时，加热模块和搅拌模块由MCU控制进行加热和搅拌，加热的升温速率及搅拌速度可调节。

一种自修复纤维素水凝胶的智能控制系统的智能控制方法，它包括以下步骤：

步骤1：安装好各装置，打开一种自修复纤维素水凝胶的智能控制系统的电磁，把环氧氯丙烷装于环氧氯丙烷存储箱，氢氧化钠装于氢氧化钠存储箱中，环糊精装于环糊精存储箱中，水装于水箱中，二茂铁甲酰氯装于二茂铁甲酰氯存储箱中；

步骤2：将预定体积的水装于溶剂装置一中，水位检测模块感应溶剂装置内的初始水位H1，并转化为数字001传递至MCU；将纤维素投入至溶剂装置一中，水位检测模块感应溶剂装置内的实时初始H2，并转化为数字002传递至MCU；MCU接收数字信号001和数字信号002，当ΔH≥2cm时(说明纤维素已溶胀)向阀门控制模块传递执行信号101，向称量模块传递执行信号201；

步骤3：阀门控制模块接收数字信号101，打开氢氧化钠存储箱的电磁阀一；则氢氧化钠通过隔板入进氢氧化钠存储箱下层；称量模块接收执行信号201，当氢氧化钠存储箱下层质量为预定值01时，向MCU传递数字信号301；MCU接收数字信号301，向阀门控制模块传递执行信号102，向称量模块传递执行信号202；

步骤4：阀门控制模块接收执行信号102，关闭氢氧化钠存储箱的电磁阀一，并打开氢氧化钠存储箱的电磁阀二，10min后关闭，同时打开环氧氯丙烷存储箱的电磁阀一；此时氢氧化钠进入至溶剂装置二中；称量模块接收执行信号202，当环氧氯丙烷存储箱的下层质量为2%预定值01时，向MCU传递数字信号302；MCU接收数字信号302，向阀门控制模块传递执行信号103，向报警模块传递执行信号401，3h后向阀门控制模块传递执行信号104；

步骤5：阀门控制模块接收执行信号103，关闭环氧氯丙烷存储箱的电磁阀一；并打开环氧氯丙烷存储箱的电磁阀二，5min后关闭；此时环氧氯丙烷进入至溶剂装置二中；报警模块接收执行信号401，启动报警器，2min后关闭；提醒工作人员将溶剂装置一内的纤维素移至溶剂装置二中；将纤维素移至溶剂装置二，则纤维素与环氧氯丙烷在碱性条件下进行反应；

步骤6：阀门控制模块接收执行信号104，开启水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并再次打开水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并打开电磁阀四，完成后向MCU传递数字信号303；将反应所得产物进行洗涤；

步骤7：洗涤后的产物通过电磁阀四进入至抽滤装置中，MCU接收数字信号303，向抽滤模块传递执行信号501；抽滤模块接收执行信号501，启动抽滤装置，2h后关闭抽滤装置，并打开电磁阀五；此时抽滤后的产物进入烘干装置中，感应模块感应到物料通过烘干装置入料口时，向MCU传递数字信号003；MCU接收数字信号003，向烘干模块传递执行信号601；烘干模块接收执行信号601，启动烘干装置30min后关闭烘干装置，完成后向MCU传递数字信号304；

步骤8：MCU接收数字信号304，向报警模块传递执行信号402，向阀门控制模块传递执行信号105，向称量模块传递执行信号203；向加热模块传递执行信号701；报警模块接收执行信号402，启动报警器，2min后关闭；提醒工作人员将烘干后所得产物放入至溶剂装置二中；阀门控制模块接收执行信号105，开启环糊精存储箱上的电磁阀一；称量模块接收执行信号203，当环糊精存储箱下层质量为预定值02时，向MCU传递数字信号305；加热模块接收执行信号701，启动加热器，加热至50℃后调节为保温模式，3h后关闭加热器；

步骤9：MCU接收数字信号305，向阀门控制模块传递执行信号106，3h后再次向阀门控制模块传递执行信号107；阀门控制模块接收执行信号106，关闭环糊精存储箱上的电磁阀一，开启环糊精存储箱上的电磁阀二；阀门控制模块接收执行信号107，开启水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并再次打开水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并打开电磁阀四，完成后向MCU传递数字信号306；

步骤10：MCU接收数字信号306，向抽滤模块传递执行信号502；抽滤模块接收执行信号502，启动抽滤装置，2h后关闭抽滤装置，并打开电磁阀五；则物料进入至烘干装置中，当感应模块感应到物料通过烘干装置入料口时，向MCU传递数字信号003；MCU接收数字信号003，向烘干模块传递执行信号601；烘干模块接收执行信号601，启动烘干装置30min后关闭烘干装置，完成后向MCU传递数字信号304；制得环糊精接枝纤维素；

步骤11：MCU第二次接收数字信号304时，向报警模块传递执行信号403，向阀门控制模块传递执行信号108，向称量传递执行信号204；报警模块接收执行信号403，启动报警器，2min后关闭；提醒工作人员将将纤维素溶于溶剂中，所述溶剂为N-甲基吗啉-N-氧化物、1-丁基-3-甲基咪唑盐酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑盐酸盐离子液体或氯化锂和N,N二甲基甲酰胺的混合物中的一种；阀门控制模块接收执行信号108，打开二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀一；称量模块接收执行信号204，当二茂铁甲酰氯存储箱下层质量为预定值03时，向MCU传递数字信号307；

步骤12：MCU接收数字信号307，向阀门控制模块传递执行信号109，20h后向报警模块传递执行信号404，向搅拌模块传递执行信号801，6h后向搅拌模块传递执行信号802，并向报警模块传递执行信号405；阀门控制模块接收执行信号109，关闭二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀一；打开二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀二；报警模块接收执行信号404，启动报警器，2min后关闭；此时，溶于溶剂的环糊精接枝纤维素与二茂铁接枝纤维素溶液混合；搅拌模块接收执行信号801，启动搅拌器；搅拌模块接收执行信号802，关闭搅拌器；即，将物料搅拌6h；报警模块接收执行信号405，启动报警器，2min后关闭；提示工作人员进行收尾工作，即，将所得物料在室温下静置，成凝胶后，将凝胶浸泡在生理盐水中，置换出凝胶内溶剂

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明能精确地控制制备过程中的温度、水位和时间等各项参数，自动化程度高；

2、本发明结合了手动控制和自动控制，方便了操作，节约了时间；

3、本发明制备成本低、稳定可靠、制备成品品质高。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是一种自修复纤维素水凝胶的智能控制系统的内部控制图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

一种自修复纤维素水凝胶的制备装置，它包括溶剂装置，所述溶剂装置分为溶剂装置一和溶剂装置二，所述溶剂装置设有入料口一和排污口，所述排污口上设有电磁阀三；所述溶剂装置二上还设有出料口一，所述出料口上设有电磁阀四，所述溶剂装置二上端设有物料存储装置，所述出料口一通过导管与抽滤装置相连接，所述抽滤装置设有入料口二和出料口二；所述出料口二上设有电磁阀五；所述出料口二通过导管与烘干装置连接，所述烘干装置设有入料口三和出料口三。

一种自修复纤维素水凝胶的制备装置，所述物料存储装置包括环氧氯丙烷存储箱、氢氧化钠存储箱、环糊精存储箱、水箱和二茂铁甲酰氯存储箱，所述环氧氯丙烷存储箱、氢氧化钠存储箱、环糊精存储箱和二茂铁甲酰氯存储箱上皆设有隔板将其分为上层箱和下层箱，所述下层箱均设有称量仪，所述各隔板上皆设有电磁阀一；所述环氧氯丙烷存储箱、氢氧化钠存储箱、环糊精存储箱、水箱和二茂铁甲酰氯存储箱上皆设有导管，所述导管上设有电磁阀二；所述各导管伸入至溶剂装置二的入料口。

如图1所示，一种自修复纤维素水凝胶的智能控制系统，它包括：MCU、搅拌模块、感应模块、报警模块、抽滤模块、烘干模块、称量模块、水位检测模块、加热模块和阀门控制模块；

水位检测模块包括设于溶剂装置一的水位传感器；用于感应溶剂装置内的初始水位H1，并转化为数字001传递至MCU；感应溶剂装置内的实时初始H2，并转化为数字002传递至MCU；

感应模块包括设于烘干装置入料口的感应器，当物料通过烘干装置入料口时，向MCU传递数字信号003；

MCU分别与搅拌模块、感应模块、报警模块、抽滤模块、烘干模块、称量模块、水位检测模块、加热模块、阀门控制模块相连接，用于接收数字信号001和数字信号002，当ΔH≥2cm时向阀门控制模块传递执行信号101，向称量模块传递执行信号201；接收数字信号301，向阀门控制模块传递执行信号102，向称量模块传递执行信号202；接收数字信号302，向阀门控制模块传递执行信号103，向报警模块传递执行信号401，3h后向阀门控制模块传递执行信号104；接收数字信号303，向抽滤模块传递执行信号501；接收数字信号003，向烘干模块传递执行信号601；接收数字信号304，向报警模块传递执行信号402，向阀门控制模块传递执行信号105，向称量模块传递执行信号203；向加热模块传递执行信号701；接收数字信号305，向阀门控制模块传递执行信号106，3h后再次向阀门控制模块传递执行信号107；接收数字信号306，向抽滤模块传递执行信号502；第二次接收数字信号304时，向报警模块传递执行信号403，向阀门控制模块传递执行信号108，向称量传递执行信号204；接收数字信号307，向阀门控制模块传递执行信号109，20h后向报警模块传递执行信号404，向搅拌模块传递执行信号801，6h后向搅拌模块传递执行信号802，并向报警模块传递执行信号405；

阀门控制模块包括电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四和电磁阀五，用于接收数字信号101，打开氢氧化钠存储箱的电磁阀一；接收执行信号102，关闭氢氧化钠存储箱的电磁阀一，并打开氢氧化钠存储箱的电磁阀二，10min后关闭，同时打开环氧氯丙烷存储箱的电磁阀一；接收执行信号103，关闭环氧氯丙烷存储箱的电磁阀一；并打开环氧氯丙烷存储箱的电磁阀二，5min后关闭；接收执行信号104，开启水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并再次打开水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并打开电磁阀四，完成后向MCU传递数字信号303；接收执行信号105，开启环糊精存储箱上的电磁阀一；接收执行信号106，关闭环糊精存储箱上的电磁阀一，开启环糊精存储箱上的电磁阀二；接收执行信号107，开启水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并再次打开水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并打开电磁阀四，完成后向MCU传递数字信号306；接收执行信号108，打开二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀一；接收执行信号109，关闭二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀一；打开二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀二；

称量模块包括称量仪，用于接收执行信号201，当氢氧化钠存储箱下层质量为预定值01时，向MCU传递数字信号301；接收执行信号202，当环氧氯丙烷存储箱的下层质量为2%预定值01时，向MCU传递数字信号302；接收执行信号203，当环糊精存储箱下层质量为预定值02时，向MCU传递数字信号305；接收执行信号204，当二茂铁甲酰氯存储箱下层质量为预定值03时，向MCU传递数字信号307；

报警模块包括报警器，用于接收执行信号401、执行信号402、执行信号403、执行信号404或执行信号405，启动报警器，2min后关闭；

抽滤模块包括抽滤装置，用于接收执行信号501或执行信号502，启动抽滤装置，2h后关闭抽滤装置，并打开电磁阀五；

烘干模块包括烘干装置，接收执行信号601，启动烘干装置30min后关闭烘干装置，完成后向MCU传递数字信号304；

加热模块包括设于溶剂装置二上的加热器，用于接收执行信号701，启动加热器，加热至50℃后调节为保温模式，3h后关闭加热器；

搅拌模块包括设于溶剂装置二内的搅拌器，用于接收执行信号801，启动搅拌器；接收执行信号802，关闭搅拌器。

一种自修复纤维素水凝胶的智能控制系统的智能控制方法，它包括以下步骤：

步骤1：安装好各装置，打开一种自修复纤维素水凝胶的智能控制系统的电磁，把环氧氯丙烷装于环氧氯丙烷存储箱，氢氧化钠装于氢氧化钠存储箱中，环糊精装于环糊精存储箱中，水装于水箱中，二茂铁甲酰氯装于二茂铁甲酰氯存储箱中；

步骤2：将预定体积的水装于溶剂装置一中，水位检测模块感应溶剂装置内的初始水位H1，并转化为数字001传递至MCU；将纤维素投入至溶剂装置一中，水位检测模块感应溶剂装置内的实时初始H2，并转化为数字002传递至MCU；MCU接收数字信号001和数字信号002，当ΔH≥2cm时(说明纤维素已溶胀)向阀门控制模块传递执行信号101，向称量模块传递执行信号201；

步骤3：阀门控制模块接收数字信号101，打开氢氧化钠存储箱的电磁阀一；则氢氧化钠通过隔板入进氢氧化钠存储箱下层；称量模块接收执行信号201，当氢氧化钠存储箱下层质量为预定值01时，向MCU传递数字信号301；MCU接收数字信号301，向阀门控制模块传递执行信号102，向称量模块传递执行信号202；

步骤4：阀门控制模块接收执行信号102，关闭氢氧化钠存储箱的电磁阀一，并打开氢氧化钠存储箱的电磁阀二，10min后关闭，同时打开环氧氯丙烷存储箱的电磁阀一；此时氢氧化钠进入至溶剂装置二中；称量模块接收执行信号202，当环氧氯丙烷存储箱的下层质量为2%预定值01时，向MCU传递数字信号302；MCU接收数字信号302，向阀门控制模块传递执行信号103，向报警模块传递执行信号401，3h后向阀门控制模块传递执行信号104；

步骤5：阀门控制模块接收执行信号103，关闭环氧氯丙烷存储箱的电磁阀一；并打开环氧氯丙烷存储箱的电磁阀二，5min后关闭；此时环氧氯丙烷进入至溶剂装置二中；报警模块接收执行信号401，启动报警器，2min后关闭；提醒工作人员将溶剂装置一内的纤维素移至溶剂装置二中；将纤维素移至溶剂装置二，则纤维素与环氧氯丙烷在碱性条件下进行反应；

步骤6：阀门控制模块接收执行信号104，开启水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并再次打开水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并打开电磁阀四，完成后向MCU传递数字信号303；将反应所得产物进行洗涤；

步骤7：洗涤后的产物通过电磁阀四进入至抽滤装置中，MCU接收数字信号303，向抽滤模块传递执行信号501；抽滤模块接收执行信号501，启动抽滤装置，2h后关闭抽滤装置，并打开电磁阀五；此时抽滤后的产物进入烘干装置中，感应模块感应到物料通过烘干装置入料口时，向MCU传递数字信号003；MCU接收数字信号003，向烘干模块传递执行信号601；烘干模块接收执行信号601，启动烘干装置30min后关闭烘干装置，完成后向MCU传递数字信号304；

步骤8：MCU接收数字信号304，向报警模块传递执行信号402，向阀门控制模块传递执行信号105，向称量模块传递执行信号203；向加热模块传递执行信号701；报警模块接收执行信号402，启动报警器，2min后关闭；提醒工作人员将烘干后所得产物放入至溶剂装置二中；阀门控制模块接收执行信号105，开启环糊精存储箱上的电磁阀一；称量模块接收执行信号203，当环糊精存储箱下层质量为预定值02时，向MCU传递数字信号305；加热模块接收执行信号701，启动加热器，加热至50℃后调节为保温模式，3h后关闭加热器；

步骤9：MCU接收数字信号305，向阀门控制模块传递执行信号106，3h后再次向阀门控制模块传递执行信号107；阀门控制模块接收执行信号106，关闭环糊精存储箱上的电磁阀一，开启环糊精存储箱上的电磁阀二；阀门控制模块接收执行信号107，开启水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并再次打开水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并打开电磁阀四，完成后向MCU传递数字信号306；

步骤10：MCU接收数字信号306，向抽滤模块传递执行信号502；抽滤模块接收执行信号502，启动抽滤装置，2h后关闭抽滤装置，并打开电磁阀五；则物料进入至烘干装置中，当感应模块感应到物料通过烘干装置入料口时，向MCU传递数字信号003；MCU接收数字信号003，向烘干模块传递执行信号601；烘干模块接收执行信号601，启动烘干装置30min后关闭烘干装置，完成后向MCU传递数字信号304；制得环糊精接枝纤维素；

步骤11：MCU第二次接收数字信号304时，向报警模块传递执行信号403，向阀门控制模块传递执行信号108，向称量传递执行信号204；报警模块接收执行信号403，启动报警器，2min后关闭；提醒工作人员将将纤维素溶于溶剂中，所述溶剂为N-甲基吗啉-N-氧化物、1-丁基-3-甲基咪唑盐酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑盐酸盐离子液体或氯化锂和N,N二甲基甲酰胺的混合物中的一种；阀门控制模块接收执行信号108，打开二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀一；称量模块接收执行信号204，当二茂铁甲酰氯存储箱下层质量为预定值03时，向MCU传递数字信号307；

步骤12：MCU接收数字信号307，向阀门控制模块传递执行信号109，20h后向报警模块传递执行信号404，向搅拌模块传递执行信号801，6h后向搅拌模块传递执行信号802，并向报警模块传递执行信号405；阀门控制模块接收执行信号109，关闭二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀一；打开二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀二；报警模块接收执行信号404，启动报警器，2min后关闭；此时，溶于溶剂的环糊精接枝纤维素与二茂铁接枝纤维素溶液混合；搅拌模块接收执行信号801，启动搅拌器；搅拌模块接收执行信号802，关闭搅拌器；即，将物料搅拌6h；报警模块接收执行信号405，启动报警器，2min后关闭；提示工作人员进行收尾工作，即，将所得物料在室温下静置，成凝胶后，将凝胶浸泡在生理盐水中，置换出凝胶内溶剂。

该种自修复纤维素水凝胶的具体制作过程如下：

1）将纤维素用水溶胀后，与环氧氯丙烷在碱性条件下反应3h，将反应产物洗涤、抽滤和烘干；

2）将步骤1）所得产物与环糊精在50℃下，反应3h，经过洗涤、抽滤和烘干，得到环糊精接枝纤维素；

3）将纤维素溶于溶剂中，然后加入二茂铁甲酰氯，反应20h，得到二茂铁接枝纤维素溶液；

4）将步骤2）所得环糊精接枝纤维素溶于溶剂，与步骤3）所得二茂铁接枝纤维素溶液，按0.02-100:1溶质质量比例混合后搅拌6小时，在室温下静置，成凝胶后，将凝胶浸泡在水、生理盐水、磷酸缓冲液中的一种中，置换出凝胶内溶剂；

所述溶剂为N-甲基吗啉-N-氧化物、1-丁基-3-甲基咪唑盐酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑盐酸盐离子液体或氯化锂和N,N二甲基甲酰胺的混合物中的一种。

在步骤3）加入二茂铁甲酰氯后反应20小时后，经过洗涤、抽滤和烘干，将得到的二茂铁接枝纤维素与环糊精接枝纤维素溶于溶剂并按比例混合，在室温下静置，成凝胶后，将凝胶浸泡在生理盐水中，置换出凝胶内溶剂。

所述烘干的温度为22-100℃。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (4)

1.一种自修复纤维素水凝胶的制备装置，其特征在于，它包括溶剂装置，所述溶剂装置分为溶剂装置一和溶剂装置二，所述溶剂装置设有入料口一和排污口，所述排污口上设有电磁阀三；所述溶剂装置二上还设有出料口一，所述出料口上设有电磁阀四，所述溶剂装置二上端设有物料存储装置，所述出料口一通过导管与抽滤装置相连接，所述抽滤装置设有入料口二和出料口二；所述出料口二上设有电磁阀五；所述出料口二通过导管与烘干装置连接，所述烘干装置设有入料口三和出料口三。

2.如权利要求1所述的一种自修复纤维素水凝胶的制备装置，其特征在于，所述物料存储装置包括环氧氯丙烷存储箱、氢氧化钠存储箱、环糊精存储箱、水箱和二茂铁甲酰氯存储箱，所述环氧氯丙烷存储箱、氢氧化钠存储箱、环糊精存储箱和二茂铁甲酰氯存储箱上皆设有隔板将其分为上层箱和下层箱，所述下层箱均设有称量仪，所述各隔板上皆设有电磁阀一；所述环氧氯丙烷存储箱、氢氧化钠存储箱、环糊精存储箱、水箱和二茂铁甲酰氯存储箱上皆设有导管，所述导管上设有电磁阀二；所述各导管伸入至溶剂装置二的入料口。

3.如权利要求1或2所述的一种自修复纤维素水凝胶的智能控制系统，其特征在于，它包括：MCU、搅拌模块、感应模块、报警模块、抽滤模块、烘干模块、称量模块、水位检测模块、加热模块和阀门控制模块；

水位检测模块包括设于溶剂装置一的水位传感器；用于感应溶剂装置内的初始水位H1，并转化为数字001传递至MCU；感应溶剂装置内的实时初始H2，并转化为数字002传递至MCU；

感应模块包括设于烘干装置入料口的感应器，当物料通过烘干装置入料口时，向MCU传递数字信号003；

MCU分别与搅拌模块、感应模块、报警模块、抽滤模块、烘干模块、称量模块、水位检测模块、加热模块和阀门控制模块相连接，用于接收数字信号001和数字信号002，当ΔH≥2cm时向阀门控制模块传递执行信号101，向称量模块传递执行信号201；接收数字信号301，向阀门控制模块传递执行信号102，向称量模块传递执行信号202；接收数字信号302，向阀门控制模块传递执行信号103，向报警模块传递执行信号401，3h后向阀门控制模块传递执行信号104；接收数字信号303，向抽滤模块传递执行信号501；接收数字信号003，向烘干模块传递执行信号601；接收数字信号304，向报警模块传递执行信号402，向阀门控制模块传递执行信号105，向称量模块传递执行信号203；向加热模块传递执行信号701；接收数字信号305，向阀门控制模块传递执行信号106，3h后再次向阀门控制模块传递执行信号107；接收数字信号306，向抽滤模块传递执行信号502；第二次接收数字信号304时，向报警模块传递执行信号403，向阀门控制模块传递执行信号108，向称量传递执行信号204；接收数字信号307，向阀门控制模块传递执行信号109，20h后向报警模块传递执行信号404，向搅拌模块传递执行信号801，6h后向搅拌模块传递执行信号802，并向报警模块传递执行信号405；

阀门控制模块包括电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四和电磁阀五，用于接收数字信号101，打开氢氧化钠存储箱的电磁阀一；接收执行信号102，关闭氢氧化钠存储箱的电磁阀一，并打开氢氧化钠存储箱的电磁阀二，10min后关闭，同时打开环氧氯丙烷存储箱的电磁阀一；接收执行信号103，关闭环氧氯丙烷存储箱的电磁阀一；并打开环氧氯丙烷存储箱的电磁阀二，5min后关闭；接收执行信号104，开启水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并再次打开水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并打开电磁阀四，完成后向MCU传递数字信号303；接收执行信号105，开启环糊精存储箱上的电磁阀一；接收执行信号106，关闭环糊精存储箱上的电磁阀一，开启环糊精存储箱上的电磁阀二；接收执行信号107，开启水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并再次打开水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并打开电磁阀四，完成后向MCU传递数字信号306；接收执行信号108，打开二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀一；接收执行信号109，关闭二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀一；打开二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀二；

称量模块包括称量仪，用于接收执行信号201，当氢氧化钠存储箱下层质量为预定值01时，向MCU传递数字信号301；接收执行信号202，当环氧氯丙烷存储箱的下层质量为2%预定值01时，向MCU传递数字信号302；接收执行信号203，当环糊精存储箱下层质量为预定值02时，向MCU传递数字信号305；接收执行信号204，当二茂铁甲酰氯存储箱下层质量为预定值03时，向MCU传递数字信号307；

报警模块包括报警器，用于接收执行信号401、执行信号402、执行信号403、执行信号404或执行信号405，启动报警器，2min后关闭；

抽滤模块包括抽滤装置，用于接收执行信号501或执行信号502，启动抽滤装置，2h后关闭抽滤装置，并打开电磁阀五；

烘干模块包括烘干装置，接收执行信号601，启动烘干装置30min后关闭烘干装置，完成后向MCU传递数字信号304；

加热模块包括设于溶剂装置二上的加热器，用于接收执行信号701，启动加热器，加热至50℃后调节为保温模式，3h后关闭加热器；

搅拌模块包括设于溶剂装置二内的搅拌器，用于接收执行信号801，启动搅拌器；接收执行信号802，关闭搅拌器。

4.如权利要求1至3之一所述的一种自修复纤维素水凝胶的智能控制系统的智能控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤1：安装好各装置，打开一种自修复纤维素水凝胶的智能控制系统的电磁，把环氧氯丙烷装于环氧氯丙烷存储箱，氢氧化钠装于氢氧化钠存储箱中，环糊精装于环糊精存储箱中，水装于水箱中，二茂铁甲酰氯装于二茂铁甲酰氯存储箱中；

步骤2：将预定体积的水装于溶剂装置一中，水位检测模块感应溶剂装置内的初始水位H1，并转化为数字001传递至MCU；将纤维素投入至溶剂装置一中，水位检测模块感应溶剂装置内的实时初始H2，并转化为数字002传递至MCU；MCU接收数字信号001和数字信号002，当ΔH≥2cm时(说明纤维素已溶胀)向阀门控制模块传递执行信号101，向称量模块传递执行信号201；

步骤3：阀门控制模块接收数字信号101，打开氢氧化钠存储箱的电磁阀一；则氢氧化钠通过隔板入进氢氧化钠存储箱下层；称量模块接收执行信号201，当氢氧化钠存储箱下层质量为预定值01时，向MCU传递数字信号301；MCU接收数字信号301，向阀门控制模块传递执行信号102，向称量模块传递执行信号202；

步骤4：阀门控制模块接收执行信号102，关闭氢氧化钠存储箱的电磁阀一，并打开氢氧化钠存储箱的电磁阀二，10min后关闭，同时打开环氧氯丙烷存储箱的电磁阀一；此时氢氧化钠进入至溶剂装置二中；称量模块接收执行信号202，当环氧氯丙烷存储箱的下层质量为2%预定值01时，向MCU传递数字信号302；MCU接收数字信号302，向阀门控制模块传递执行信号103，向报警模块传递执行信号401，3h后向阀门控制模块传递执行信号104；

步骤5：阀门控制模块接收执行信号103，关闭环氧氯丙烷存储箱的电磁阀一；并打开环氧氯丙烷存储箱的电磁阀二，5min后关闭；此时环氧氯丙烷进入至溶剂装置二中；报警模块接收执行信号401，启动报警器，2min后关闭；提醒工作人员将溶剂装置一内的纤维素移至溶剂装置二中；将纤维素移至溶剂装置二，则纤维素与环氧氯丙烷在碱性条件下进行反应；

步骤6：阀门控制模块接收执行信号104，开启水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并再次打开水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并打开电磁阀四，完成后向MCU传递数字信号303；将反应所得产物进行洗涤；

步骤7：洗涤后的产物通过电磁阀四进入至抽滤装置中，MCU接收数字信号303，向抽滤模块传递执行信号501；抽滤模块接收执行信号501，启动抽滤装置，2h后关闭抽滤装置，并打开电磁阀五；此时抽滤后的产物进入烘干装置中，感应模块感应到物料通过烘干装置入料口时，向MCU传递数字信号003；MCU接收数字信号003，向烘干模块传递执行信号601；烘干模块接收执行信号601，启动烘干装置30min后关闭烘干装置，完成后向MCU传递数字信号304；

步骤8：MCU接收数字信号304，向报警模块传递执行信号402，向阀门控制模块传递执行信号105，向称量模块传递执行信号203；向加热模块传递执行信号701；报警模块接收执行信号402，启动报警器，2min后关闭；提醒工作人员将烘干后所得产物放入至溶剂装置二中；阀门控制模块接收执行信号105，开启环糊精存储箱上的电磁阀一；称量模块接收执行信号203，当环糊精存储箱下层质量为预定值02时，向MCU传递数字信号305；加热模块接收执行信号701，启动加热器，加热至50℃后调节为保温模式，3h后关闭加热器；

步骤9：MCU接收数字信号305，向阀门控制模块传递执行信号106，3h后再次向阀门控制模块传递执行信号107；阀门控制模块接收执行信号106，关闭环糊精存储箱上的电磁阀一，开启环糊精存储箱上的电磁阀二；阀门控制模块接收执行信号107，开启水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并再次打开水箱上的电磁阀二，5min后关闭水箱上的电磁阀二，10min后开启电磁阀三，5min后关闭电磁阀三，并打开电磁阀四，完成后向MCU传递数字信号306；

步骤10：MCU接收数字信号306，向抽滤模块传递执行信号502；抽滤模块接收执行信号502，启动抽滤装置，2h后关闭抽滤装置，并打开电磁阀五；则物料进入至烘干装置中，当感应模块感应到物料通过烘干装置入料口时，向MCU传递数字信号003；MCU接收数字信号003，向烘干模块传递执行信号601；烘干模块接收执行信号601，启动烘干装置30min后关闭烘干装置，完成后向MCU传递数字信号304；制得环糊精接枝纤维素；

步骤11：MCU第二次接收数字信号304时，向报警模块传递执行信号403，向阀门控制模块传递执行信号108，向称量传递执行信号204；报警模块接收执行信号403，启动报警器，2min后关闭；提醒工作人员将将纤维素溶于溶剂中，所述溶剂为N-甲基吗啉-N-氧化物、1-丁基-3-甲基咪唑盐酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑盐酸盐离子液体或氯化锂和N,N二甲基甲酰胺的混合物中的一种；阀门控制模块接收执行信号108，打开二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀一；称量模块接收执行信号204，当二茂铁甲酰氯存储箱下层质量为预定值03时，向MCU传递数字信号307；

步骤12：MCU接收数字信号307，向阀门控制模块传递执行信号109，20h后向报警模块传递执行信号404，向搅拌模块传递执行信号801，6h后向搅拌模块传递执行信号802，并向报警模块传递执行信号405；阀门控制模块接收执行信号109，关闭二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀一；打开二茂铁甲酰氯存储箱的电磁阀二；报警模块接收执行信号404，启动报警器，2min后关闭；此时，溶于溶剂的环糊精接枝纤维素与二茂铁接枝纤维素溶液混合；搅拌模块接收执行信号801，启动搅拌器；搅拌模块接收执行信号802，关闭搅拌器；即，将物料搅拌6h；报警模块接收执行信号405，启动报警器，2min后关闭；提示工作人员进行收尾工作，即，将所得物料在室温下静置，成凝胶后，将凝胶浸泡在生理盐水中，置换出凝胶内溶剂。