CN109738430A - 酸碱指示功能伞 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及酸碱指示功能伞，包括伞面及指示装置，指示装置包括：双程记忆合金片，高温相形状为平板状而低温相形状为两端向外卷曲状，双程记忆合金片的中部通过联结件固装在伞面外表面上；酸碱指示体，覆盖并固设在双程记忆合金片的外表面；透明防水片，设有两个，各透明防水片的一端分别固接在双程记忆合金片的端部，且在双程记忆合金片处于低温相时两个透明防水片封设在双程记忆合金片外，而在双程记忆合金片处于高温相时两个透明防水片之间留有开口；发热机构，包括接触设置在双程记忆合金片上的导热体、与导热体相连接的发热体以及与发热体电性连接的供电组件。本发明能够显色指示酸雨的pH范围又能够延长酸碱指示体的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及伞技术领域，特别是涉及一种酸碱指示功能伞。
背景技术
随着工业的发展，如今环境污染问题日益严重，酸雨便是工业高度发展而出现的副产物。酸雨对环境及人体可产生很大的危害，其可直接刺激人体的眼睛、呼吸道、皮肤等部位。雨伞，是人们雨天外出时的必需携带物品，目前人们在雨天外出时并不会特意检测雨水的酸碱度，人们往往忽略了雨水是否已经达到了酸雨的要求。再者，现有的雨伞也不具备可以测试雨水酸碱度的功能，如人们在雨天外出时需要了解雨水的酸碱度也需借助其他的测试工具。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够显色指示酸雨的pH范围又能够延长酸碱指示体的使用寿命的酸碱指示功能伞。
本发明采用的技术解决方案是：
酸碱指示功能伞，包括伞面及指示装置，所述指示装置包括：
双程记忆合金片，高温相形状为平板状而低温相形状为两端向外卷曲状，所述双程记忆合金片的中部通过联结件固定安装在伞面外表面上；
酸碱指示体，覆盖并固定设置在双程记忆合金片的外表面；
透明防水片，设有两个，各透明防水片的一端分别固定连接在所述双程记忆合金片的端部，且在所述双程记忆合金片处于低温相时所述两个透明防水片封设在双程记忆合金片外，而在所述双程记忆合金片处于高温相时所述两个透明防水片之间留有开口；以及
发热机构，包括接触设置在双程记忆合金片上的导热体、与导热体相连接的发热体以及与发热体电性连接的供电组件。
进一步地，在所述双程记忆合金片处于低温相时所述两个透明防水片的相近端叠合在一起。
进一步地，在所述双程记忆合金片处于低温相时所述两个透明防水片的相接处分别安装有弹性密封片。
进一步地，所述酸碱指示体为变色涂层或pH试纸，变色涂层可采用紫叶李叶片萃取物涂层，其具体制备方法为：
一、双程记忆合金片改性处理：用氩气等离子体对双程记忆合金片外表面进行处理，并在空气中暴露一段时间，以在双程记忆合金片外表面形成过氧化氢；
二、制备紫叶李叶片萃取物：采集紫叶李紫红色叶片，流水冲洗干净并晾干后，在-10℃～-25℃，10Pa～100Pa下真空冷冻干燥8h～24h；研磨成粉末状，在避光和25℃～40℃下，按质量体积比5％～20％用体积比99∶1的甲醇盐酸萃取2-5次；合并萃取液，避光0-4℃下保存；
三、制备变色涂浆：按质量百分比分别称取制得的紫叶李叶片萃取液18％～23％、丙酮50％～60％、壳聚糖0.5％～2.0％、抗氧剂0.5％～1.0％、余量为水，混合搅拌均匀，60℃～70℃保温备用；
四、变色涂浆涂覆：在改性处理后且处于高温相形状的双程记忆合金片外表面涂覆制备好的变色涂浆，然后干燥；
五、聚乙烯醇膜覆膜：将步骤四干燥后的变色涂浆表面用氩气等离子体进行处理，并在空气中暴露一段时间，然后在等离子处理后的变色涂浆表面涂布聚乙烯醇的乙醇水溶液，聚乙烯醇的聚合度为1000～2000，聚乙烯醇在乙醇水溶液中的浓度为1.0％～3.0％，接着干燥；
六、顺序重复上述步骤四和五。
进一步地，所述联结件与双程记忆合金片之间通过紧固件紧固连接在一起。
进一步地，所述联结件与伞面可拆卸连接在一起或胶黏固定连接在一起。
进一步地，所述导热体为填充设置在联结件与双程记忆合金片之间的导热硅胶。
进一步地，所述发热机构还包括控制器和温度传感器，所述温度传感器的感应端与发热体相接触并与控制器电性连接，所述控制器与供电组件电性连接。
进一步地，所述联结件沿伞面的周向延伸布置，双程记忆合金片的远离伞面中心的一端贯穿设置有若干过水孔。
本发明的有益效果：
本发明利用双程记忆合金片能够在温度变化后自动切换低温相形状和高温相形状的特性，当双程记忆合金片处于低温相时其两端的透明防水片封设在双程记忆合金片外表的酸碱指示体外，如此可在不检测情况下减少外界水分包括雨水与酸碱指示体相互作用，延长酸碱指示体的使用寿命，减少酸碱指示体的显色成分随雨水大量流失，并可降低检测误差；
而当用户要检测酸雨pH范围时，双程记忆合金片被加热至高温相相变温度后会带动两侧的透明防水片相离而开口，此时雨水则会经开口落在酸碱指示体上并与之显色反应，然后根据显色结果与酸碱指示体的变色比对带进行比对即可得知该次酸雨的pH范围；
同时，当有雨水与酸碱指示体反应后，本发明可关闭发热机构让双程记忆合金片自然降温，直至双程记忆合金片恢复低温相形状，如此可减少大量雨水冲刷酸碱指示体，也能够让酸碱指示体的显色成分尽可能地保留在双程记忆合金片的外表面上，延长使用寿命，并且透明防水片不会影响在先变色反应产生的色彩向外展现；
本发明酸碱指示体采用变色涂层方式，变色涂层经过多次涂浆和覆膜形成具有减少显色成分流失的保护膜的多层构造，且变色涂浆与双程记忆合金片之间及变色涂浆与聚乙烯醇膜之间均通过共价键结合，牢固稳定，显色成分不易随雨水流失；并在每一层变色浆层表面覆有聚乙烯醇膜，在双程记忆合金片不打开检测时可起到阻挡外界酸碱气体和潮湿空气与酸碱指示体相作用，又能够在双程记忆合金片打开检测时表层的聚乙烯醇膜涨破而让雨水通过并与酸碱指示体反应显色，也就是说本发明的聚乙烯醇膜在雨伞闲置状态下能够延长酸碱指示体的使用寿命和降低检测误差，又不会影响在检测过程的雨水与酸碱指示体的显示反应，而且本发明设置多层聚乙烯醇膜其效果更佳，当表层变色浆层失效后可通过聚乙烯醇膜撕除，简单方便。
附图说明
图1为本发明实施例1酸碱指示功能伞俯视图。
图2为本发明指示装置封闭状态剖视图。
图3为本发明指示装置开口状态剖视图。
图4为图2中所示的A局部放大图。
图5为图2中所示的B局部放大图。
图6为本发明实施例2酸碱指示功能伞俯视图。
图7为本发明实施例3指示装置封闭状态剖视图。
图8为本发明双程记忆合金片发热控温原理框图。
附图标记说明：
100、伞面；200、指示装置；10、双程记忆合金片；11、过水孔；20、透明防水片；21、弹性密封片；30、酸碱指示体；40、联结件；41、魔术贴；51、导热体；52、发热体；53、温度传感器；54、控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1：
如图1-6所示，本实施例提供一种酸碱指示功能伞，包括伞面100及指示装置200，所述指示装置200包括双程记忆合金片10、酸碱指示体30、透明防水片20及用于使双程记忆合金片10升温的发热机构。
在本实施例中，所述双程记忆合金片10可为钛镍基形状记忆合金构件或铜基形状记忆合金构件或铁基合金构件，具有双程记忆效应，在高温相形状为平板状而低温相形状为两端向外卷曲状，即当双程记忆合金片10的温度达到高温相的相变温度时会恢复高温相形状，而当双程记忆合金片10的温度低于低温相的相变温度时会恢复低温相形状，具体到本酸碱指示功能伞中，在不进行额外加热、低于25℃环境温度情况下所述双程记忆合金片10呈现两端向外卷曲状，而当其温度上升至40℃以上时所述双程记忆合金片10呈现平板状。
本实施例的所述双程记忆合金片10的中部通过联结件40固定安装在伞面100外表面上，一方面所述联结件40与双程记忆合金片10之间通过紧固件紧固连接在一起，这样使得双程记忆合金片10在变形过程中其中部位置不变而是双程记忆合金片10的两端向外卷曲或向内平伸；另一方面所述联结件40与伞面100可拆卸连接在一起或胶黏固定连接在一起。当联结件40采用可拆卸方式连接在伞面100上时可优选采用魔术贴41，即在联结件40的朝向伞面100的一侧固装有勾面，并在伞面100的相应位置处固装有毛面，毛面和勾面的配合保证联结件40固定在伞面100的外表面上。
优选地，本实施例的联结件40构造为弧形条体且其内部设置有沿双程记忆合金片10的伸展方向贯穿设置的穿孔以及与所述穿孔垂直连通的紧固螺纹孔，双程记忆合金片10上对应紧固螺纹孔的位置处设有螺纹通孔，安装时，联结件40沿伞面100的周向延伸布置，所述双程记忆合金片10的一端经所述穿孔穿过后利用紧固件穿设在紧固螺纹孔和螺纹通孔内而固定双程记忆合金片10的中部在联结件40上。所述双程记忆合金片10的朝向伞面100的一侧为其内表面，反之远离伞面100的一侧为其外表面。另外，可根据实际要求设计成在伞面100上安装多个指示装置200，而所述多个指示装置200优选沿伞面100的周向间隔布置，如图1所示。
在本实施例中，所述酸碱指示体30覆盖并固定设置在双程记忆合金片10的外表面，所述酸碱指示体30为变色涂层或pH试纸。当采用pH试纸方式时，pH试纸从市面采购并优选通过胶水粘结在双程记忆合金片10的外表面上。当采用变色涂层方式时，变色涂层可采用紫叶李叶片萃取物涂层，其pH突变范围窄，在5.5-6.5之间，颜色变化鲜明，由酸式的亮红色变为碱式的黄绿色，易于判断终点。该变色涂层的具体制备方法为：
一、双程记忆合金片改性处理：用氩气等离子体对双程记忆合金片外表面进行处理，并在空气中暴露一段时间(比如2min～10min)，以在双程记忆合金片外表面形成过氧化氢，电源频率为40kHz，功率为30W，氩气压力为7Pa。
二、制备紫叶李叶片萃取物：采集紫叶李紫红色叶片，流水冲洗干净并晾干后，在-10℃～-25℃，10Pa～100Pa下真空冷冻干燥8h～24h；研磨成粉末状，在避光和25℃～40℃下，按质量体积比5％～20％用体积比99∶1的甲醇盐酸萃取2-5次；合并萃取液，避光0-4℃下保存。
三、制备变色涂浆：按质量百分比分别称取制得的紫叶李叶片萃取液18％～23％、丙酮50％～60％、壳聚糖0.5％～2.0％、抗氧剂0.5％～1.0％、余量为水，混合搅拌均匀，60℃～70℃保温备用。其中抗氧剂可采用抗坏血酸、硫代硫酸钠和丁基羟基茴香醚中的至少一种。
四、变色涂浆涂覆：在改性处理后且处于高温相形状的双程记忆合金片外表面涂覆制备好的变色涂浆，优选采用丝网印刷，根据不同需求设计不同丝印图案，刮涂次数优选为2遍4刀，然后在80℃～100℃干燥，优选采用流动烘箱干燥。
五、聚乙烯醇膜覆膜：将步骤四干燥后的变色涂浆表面用氩气等离子体进行处理，并在空气中暴露一段时间(比如2min～10min)，电源频率为40kHz，功率为30W，氩气压力为7Pa；然后在等离子处理后的变色涂浆表面涂布聚乙烯醇的乙醇水溶液，聚乙烯醇的聚合度为1000～2000，聚乙烯醇在乙醇水溶液中的浓度为1.0％～3.0％，乙醇水溶液中的乙醇和水的重量比为(0.6～1.0)∶1.2；接着在80℃～100℃干燥，优选采用流动烘箱干燥。
六、顺序重复上述步骤四和五，优选地所述变色涂层具备3～5层的变色涂浆层及聚乙烯醇膜。
表一：变色涂层各成分在不同示例中的用量
上述稳定显色试验方法是：先让指示装置完成10次或25次完整的酸雨检测工作后，各试验分别取pH5.5的标准溶液及pH6.5的标准溶液滴加在酸碱指示体表面，观察其显色效果。
在本实施例中，所述透明防水片20设有两个，各透明防水片20的一端分别固定连接在所述双程记忆合金片10的端部，在所述双程记忆合金片10处于低温相时所述两个透明防水片20封设在双程记忆合金片10外，具体的封设方式可以是所述两个透明防水片20的相近端叠合在一起，即两个透明防水片20的相近端分在不同平面上且相互叠合，一个在上一个在下，并更为优选的是靠近伞面100中心的透明防水片20的相近端在另一透明防水片20的相近端的上方。另外，进一步地为增强在低温相时外界水分包括雨水不会经两个透明防水片20的相接处进入，所述两个透明防水片20的相接处分别安装有弹性密封片21，弹性密封片21优选采用氢化丁腈橡胶材质。
当双程记忆合金片10的温度达到高温相相变温度时，双程记忆合金片10朝向高温相形状变形直至保持高温相的平板状，此时所述两个透明防水片20之间留有开口，即透明防水片20分别由与其相接的双程记忆合金片10端部作用而产生相离且朝向伞面100的运动，如此可让酸雨经所述开口进入并与双程记忆合金片10的内表面上的酸碱指示体30产生变色反应：根据酸雨的不同pH值响应显现不同的颜色，且该显色会透过透明防水片20向外展示、提醒。
在本实施例中，所述发热机构用于在要进行酸雨pH范围指示操作时对双程记忆合金片10升温加热，所述发热机构包括接触设置在双程记忆合金片10上的导热体51、与导热体51相连接的发热体52以及与发热体52电性连接的供电组件，所述供电组件包括电源和开关，开关可设置在伞柄的把手上，而电源可采用安装在把手内部的电池或结合太阳能充电系统的可充电电池，所述发热体52可采用PTC发热元件，并可根据实际需求在PTC发热元件与导热体51之间夹设有绝缘体，当打开开关，构成回路，发热体52逐渐升温加热并热传导至导热体51上，从而使得双程记忆合金片10升温并恢复至高温相形状。作为导热体51的一种优选示例，所述导热体51为填充设置在联结件40与双程记忆合金片10之间的导热硅胶，具有高导热率，极佳的导热性，良好的电绝性，较宽的使用温度，很好的使用稳定性，能够使双程记忆合金片10各位置均匀受热、变形一致性佳。
再者，所述发热机构可进一步包括控制器54和温度传感器53，如图8所示，所述温度传感器53的感应端与发热体52相接触并与控制器54电性连接，所述控制器54与供电组件电性连接，控制器54可嵌入安装在把手内，当加热至设定温度后自动切断电路，达到控温、防止加热过度的安全功效。控制器54和温度传感器53均可从市面上直接购得。
本实施例的酸碱指示功能伞的使用方法为：在双程记忆合金片10自身温度低于其低温相相变温度情况下，即在用户正常环境下使用时，双程记忆合金片10呈现两端向外卷起而使得两个透明防水片20封住双程记忆合金片10外表面上的酸碱指示体30，这样可大大阻挡外界空气中的酸、碱气体和潮湿空气与酸碱指示体30相互作用，延长酸碱指示体30的使用寿命及降低酸碱检测结果的误差；而在下雨且用户要检测酸雨pH范围时，启动发热机构以使得导热体51和双程记忆合金片10的温度上升直至达到双程记忆合金片10的高温相相变温度，进而使得两个透明防水片20之间呈现开口，该开口利于酸雨进入并与酸碱指示体30相互作用、产生变色反应，小晃即可使雨水与酸碱指示体30各部分浸润接触，根据显色结果对照酸碱指示体30的变色比对带即可了解当前酸雨的pH范围。另外，当有酸雨落在酸碱指示体30上后，可选择地关闭发热机构以使双程记忆合金片10自然降温，恢复至低温相形状，这样可减少大量雨水冲刷酸碱指示体30，也能够让酸碱指示体30的显色成分尽可能地保留在双程记忆合金片10的外表面上，延长使用寿命，并且透明防水片20不会影响在先变色反应产生的色彩向外展现。
实施例2：
本实施例提供一种酸碱指示功能伞，包括伞面100及指示装置200，所述指示装置200包括双程记忆合金片10、酸碱指示体30、透明防水片20及用于使双程记忆合金片10升温的发热机构。本实施例2与上述实施例1的区别仅在于：所述联结件40沿伞面100的径向延伸布置，如图6所示，而联结件40的形状可以是弧形条体，也可以是直线条体，如此两个透明防水片20分设在联结件40的左右两侧。
实施例3：
本实施例提供一种酸碱指示功能伞，包括伞面100及指示装置200，所述指示装置200包括双程记忆合金片10、酸碱指示体30、透明防水片20及用于使双程记忆合金片10升温的发热机构。本实施例3与上述实施例1的区别仅在于：在上述实施例1所述的构造基础上，本实施例进一步做出如下改进：所述联结件40沿伞面100的周向延伸布置，双程记忆合金片10的远离伞面100中心的一端贯穿设置有若干过水孔11，如图7所示，这样当关闭发热机构使双程记忆合金片10恢复至低温相形状后，由于伞面100在使用状态下一般是上高下低且伞面100中心位于高处，双程记忆合金片10上的多余雨水会顺着过水孔11向下流出，避免雨水过度浸泡酸碱指示体30，利于延长酸碱指示体30的使用寿命及降低酸碱检测结果的误差。并且，由于双程记忆合金片10自然恢复至低温相形状过程需要一定的时间，而这段时间足够雨水与酸碱指示体30相互反应并稳定显色。同时，由于过水孔11是在双程记忆合金片10的远离伞面100中心的一侧，故而在常态下外界雨水不易经过水孔11进入酸碱指示体30。
以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.酸碱指示功能伞，其特征在于，该伞包括伞面及指示装置，所述指示装置包括：
双程记忆合金片，高温相形状为平板状而低温相形状为两端向外卷曲状，所述双程记忆合金片的中部通过联结件固定安装在伞面外表面上；
酸碱指示体，覆盖并固定设置在双程记忆合金片的外表面；
透明防水片，设有两个，各透明防水片的一端分别固定连接在所述双程记忆合金片的端部，且在所述双程记忆合金片处于低温相时所述两个透明防水片封设在双程记忆合金片外，而在所述双程记忆合金片处于高温相时所述两个透明防水片之间留有开口；以及
发热机构，包括接触设置在双程记忆合金片上的导热体、与导热体相连接的发热体以及与发热体电性连接的供电组件。
2.根据权利要求1所述的酸碱指示功能伞，其特征在于，在所述双程记忆合金片处于低温相时所述两个透明防水片的相近端叠合在一起。
3.根据权利要求2所述的酸碱指示功能伞，其特征在于，在所述双程记忆合金片处于低温相时所述两个透明防水片的相接处分别安装有弹性密封片。
4.根据权利要求1所述的酸碱指示功能伞，其特征在于，所述酸碱指示体为变色涂层或pH试纸。
5.根据权利要求4所述的酸碱指示功能伞，其特征在于，变色涂层可采用紫叶李叶片萃取物涂层，其具体制备方法为：
一、双程记忆合金片改性处理：用氩气等离子体对双程记忆合金片外表面进行处理，并在空气中暴露一段时间，以在双程记忆合金片外表面形成过氧化氢；
二、制备紫叶李叶片萃取物：采集紫叶李紫红色叶片，流水冲洗干净并晾干后，在-10℃～-25℃，10Pa～100Pa下真空冷冻干燥8h～24h；研磨成粉末状，在避光和25℃～40℃下，按质量体积比5％～20％用体积比99∶1的甲醇盐酸萃取2-5次；合并萃取液，避光0-4℃下保存；
三、制备变色涂浆：按质量百分比分别称取制得的紫叶李叶片萃取液18％～23％、丙酮50％～60％、壳聚糖0.5％～2.0％、抗氧剂0.5％～1.0％、余量为水，混合搅拌均匀，60℃～70℃保温备用；
四、变色涂浆涂覆：在改性处理后且处于高温相形状的双程记忆合金片外表面涂覆制备好的变色涂浆，然后干燥；
五、聚乙烯醇膜覆膜：将步骤四干燥后的变色涂浆表面用氩气等离子体进行处理，并在空气中暴露一段时间，然后在等离子处理后的变色涂浆表面涂布聚乙烯醇的乙醇水溶液，聚乙烯醇的聚合度为1000～2000，聚乙烯醇在乙醇水溶液中的浓度为1.0％～3.0％，接着干燥；
六、顺序重复上述步骤四和五。
6.根据权利要求1所述的酸碱指示功能伞，其特征在于，所述联结件与双程记忆合金片之间通过紧固件紧固连接在一起。
7.根据权利要求1所述的酸碱指示功能伞，其特征在于，所述联结件与伞面可拆卸连接在一起或胶黏固定连接在一起。
8.根据权利要求1所述的酸碱指示功能伞，其特征在于，所述导热体为填充设置在联结件与双程记忆合金片之间的导热硅胶。
9.根据权利要求1所述的酸碱指示功能伞，其特征在于，所述发热机构还包括控制器和温度传感器，所述温度传感器的感应端与发热体相接触并与控制器电性连接，所述控制器与供电组件电性连接。
10.根据权利要求1至9任一项所述的酸碱指示功能伞，其特征在于，所述联结件沿伞面的周向延伸布置，双程记忆合金片的远离伞面中心的一端贯穿设置有若干过水孔。
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