CN109912831A - 膜材料蒸汽交联装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种膜材料蒸汽交联装置，包括箱体，所述箱体具有蒸汽发生室、交联反应室和电控室，所述交联反应室内设有撑膜支架，蒸汽发生室内设有第一内胆和设于第一内胆底部的温度感应器，第一内胆底部设有用于对第一内胆进行加热的加热器，蒸汽发生室和交联反应室通过第一隔板相互隔离，第一隔板上开有送气孔，送气孔处设有导气风扇；电控室设于所述蒸汽发生室底部，并与所述蒸汽发生室隔离，所述电控室内设有控制器，所述加热器、温度感应器连接所述控制器。本发明通过设置封闭的箱体，并在箱体内将蒸汽发生室和交联反应室分隔开，通过导气风扇将交联剂蒸汽输送到交联剂反应室内循环流动，保证了交联剂对各部位膜材料交联程度均匀一致。

Description

膜材料蒸汽交联装置及其控制方法

技术领域

本发明属于交联装置技术领域，具体涉及一种膜材料蒸汽交联装置及其控制方法。

背景技术

对于如羽毛角蛋白膜、淀粉膜、棉籽蛋白膜、羽毛角蛋白/PVA纳米纤维膜、棉籽蛋白/PVA纳米纤维膜等膜材料，需要一些交联剂对其分子结构进行改性，交联剂作为交联桥梁，其分子上的基团可以与膜材料的分子基团反应键合，形成交联网络，以此来解决抗水性较差(水敏性较高)、力学性能较差等问题，交联方式有多种，而蒸汽交联法是常见的一种化学交联方式，这就需要使用到蒸汽交联装置。

现有的膜材料蒸汽交联装置通常是在液体交联剂上方架一个镂空支架，将待测膜材料样品平铺在支架上，通过电加热使液体交联剂蒸发，使所得蒸汽与膜材料发生交联反应。例如：

申请号为201110182056.X的专利文献公开了一种蒸汽相交联壳聚糖/聚氧化乙烯复合膜的制备方法，包括交联步骤：将壳聚糖/聚氧化乙烯共混膜固定在架子上，放于盛有戊二醛的容器中，用铝箔将容器口封住，再将容器置于25度的水浴中加热，蒸熏一段时间进行交联。该申请中即是采用架子来固定膜材料，然后通过水浴加热使交联剂蒸发，来使膜材料发生交联反应。

但这类装置具有以下问题：

一、膜材料下方产生的交联剂蒸汽向四周挥发，容易导致交联气氛不均匀，对不同部位的膜材料交联程度不同；二、产生的交联剂蒸汽在膜材料底部会出现冷凝液化的现象，平铺在支架上的膜材料容易粘连在支架上，从而损坏膜材料；三、该交联装置中采用水浴加热，温度不好控制，若温度太低，液体交联剂在限定时间内未必能有效蒸发，若温度偏高，不可避免会导致水汽同时蒸发，水蒸汽混杂在交联剂蒸汽中，影响交联效果。

申请号为201610666950.7的专利文献公开了一种硅烷交联聚乙烯绝缘电缆用交联装置，包括保温箱和连通所述保温箱的蒸汽发生器，所述保温箱的外壁和内壁之间设置有保温岩棉层，所述保温箱的一侧壁上设置有开口，所述开口内设置有物料门。该交联装置是用于对成型电缆进行加热交联，电缆交联本质上是属于热交联工艺，与本装置中采用的液体交联剂蒸汽交联有本质上的不同，并且不能对蒸汽交联的过程进行准确控制。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种膜材料蒸汽交联装置，旨在解决现有的蒸汽交联装置产生的交联剂蒸汽氛围不均匀、对不同部位的膜材料交联程度不同的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种膜材料蒸汽交联装置，包括箱体，所述箱体具有蒸汽发生室、交联反应室和电控室，所述交联反应室内设有撑膜支架，所述蒸汽发生室内设有第一内胆和设于第一内胆底部的温度感应器，所述第一内胆底部设有用于对第一内胆进行加热的加热器，所述蒸汽发生室设于所述交联反应室的水平方向的一侧，所述蒸汽发生室和交联反应室通过第一隔板相互隔离，所述第一隔板上开有送气孔，所述送气孔处设有导气风扇；所述电控室设于所述蒸汽发生室底部，并与所述蒸汽发生室隔离，所述电控室内设有控制器，所述加热器、温度感应器连接所述控制器。

优选地，所述交联反应室内设有湿度感应器，所述湿度感应器与所述控制器连接。

优选地，所述箱体的于所述交联反应室的顶部设有顶盖，所述顶盖为屋顶状，且具有三角形的横截面。

优选地，所述顶盖是可打开的，所述顶盖的底部边缘设有密封条。

优选地，所述箱体的于所述蒸汽发生室的顶部设有交联剂灌入口，所述交联剂灌入口处设有密封盖，所述密封盖的底部边缘设有密封圈。

优选地，所述交联反应室的底部设有防护网。

优选地，所述第一隔板上设有回风口。

优选地，所述加热器为端部伸入所述第一内胆内的金属导热棒或与所述第一内胆外底面贴合的导热板。

本发明还提出一种膜材料蒸汽交联装置的控制方法，包括以下步骤：

S1，设置控制器参数，所述控制器参数包括：蒸汽发生室内的液体交联剂目标温度T1和液体交联剂最高温度T2；

S2，开启加热器和导气风扇，随着蒸汽发生室内液体交联剂温度的升高，液体交联剂逐渐挥发，产生交联剂蒸汽，导气风扇将产生的交联剂蒸汽送入交联反应室内；

S3，通过温度感应器实时检测蒸汽发生室内的液体交联剂当前温度T3，当所述液体交联剂当前温度T3高于所述液体交联剂最高温度T2时，控制加热器停止加热，当所述液体交联剂当前温度T3低于所述液体交联剂目标温度T1时，控制加热器重新开始加热。

优选地，所述控制器参数还包括：交联反应室内的蒸汽目标湿度W1，

所述控制方法还包括步骤：

S4，通过设于交联反应室内的湿度感应器检测交联反应室内的蒸汽当前湿度W2，

当所述加热器处于加热状态，若检测到所述蒸汽当前湿度W2大于或等于所述蒸汽目标湿度W1时，则控制所述加热器停止加热，若检测到所述蒸汽当前湿度W2低于所述蒸汽目标湿度W1时，则控制所述加热器重新继续加热。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果：

一，本发明所述膜材料蒸汽交联装置采用封闭的箱体，将箱体内分隔设置有蒸汽发生室和交联反应室，蒸汽发生室内设有加热器对液体交联剂加热挥发产生交联剂蒸汽，交联反应室内设有撑膜支架用于平铺支撑膜材料，蒸汽发生室和交联反应室之间的第一隔板上设置导气风扇，通过导气风扇将交联剂蒸汽输送到交联反应室内对膜材料进行改性交联，由于导气风扇的设置，使得交联剂蒸汽在交联反应室内不断循环流通，保证了交联剂交联氛围环境内交联剂含量均匀，实现对膜材料的不同部位都实现较好地交联改性，避免了各个部位膜材料交联程度差异大的问题。

二，本发明设有温度感应器用于检测蒸汽发生室内液体交联剂的温度，设置控制器用于接收温度感应器的信号，根据液体交联剂的温度来控制加热器的工作状态，保证液体交联剂在一定温度范围内进行加热挥发，产生稳定的交联剂蒸汽，从而进一步保证膜材料交联蒸汽氛围内交联剂浓度的稳定，保证交联程度，还使得整个交联过程可控。

三，本发明所述交联反应室的顶部设置可打开的顶盖，顶盖设置坡屋型，使得交联剂蒸汽在上升过程中可能冷凝液化产生的液滴不会滴落到膜材料上，防止了膜材料被损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提出的膜材料蒸汽交联装置的结构图；

图2为本发明一实施例提出的膜材料蒸汽交联装置的控制流程图；

图3为本发明另一实施例提出的膜材料蒸汽交联装置的控制流程图；

图4为图1提出的膜材料蒸汽交联装置的控制原理图。

本发明的附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	蒸汽发生室	8	送气孔
2	交联反应室	9	导气风扇
				3	电控室	10	回风口
4	加热器	11	湿度感应器
				5	温度感应器	12	顶盖
6	撑膜支架	13	防护网
				7	第一隔板

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种膜材料蒸汽交联装置。

请参照图1至图4，膜材料蒸汽交联装置，包括箱体，所述箱体具有蒸汽发生室1、交联反应室2和电控室3，所述交联反应室2内设有撑膜支架6，所述蒸汽发生室1内设有第一内胆和设于第一内胆底部的温度感应器5，所述第一内胆底部设有用于对第一内胆进行加热的加热器4，所述蒸汽发生室1设于所述交联反应室2的水平方向的一侧，所述蒸汽发生室1和交联反应室2通过第一隔板7相互隔离，所述第一隔板7上开有送气孔8，所述送气孔8处设有导气风扇9；所述电控室3设于所述蒸汽发生室1底部，并与所述蒸汽发生室1隔离，所述电控室3内设有控制器，所述加热器4、温度感应器5连接所述控制器。

本发明针对现有技术中对膜材料进行交联改性时，交联剂蒸汽氛围不均匀易导致膜材料的各部位改性交联程度不同且不到位的问题，设计了一种膜材料蒸汽交联装置，箱体设置有用于产生交联剂蒸汽的蒸汽发生室1和用于放置膜材料的交联反应室2，还设有电控室3来容纳在控制交联过程中使用的各电子部件。其一，本发明通过封闭的箱体，将用于盛装液体交联剂的第一内胆(图未示)和用于平铺放置膜材料的撑膜支架6都容纳在内，使得液体交联剂在通过加热器4加热挥发产生的交联剂蒸汽不再向四周扩散，而是集中在箱体内形成一个整体的蒸汽氛围；其二，本发明通过第一隔板7将蒸汽发生室1和交联反应室2分隔设置，交联剂蒸汽先在蒸汽发生室1内形成，再通过导气风扇9输送到交联反应室2内，使得能够形成相对均匀的交联剂蒸汽汽流，使交联剂蒸汽在交联反应室2内循环流动，更能保证交联反应室内气氛均匀，从而改善对膜材料交联程度不同不到位的问题，使得待交联膜材料各部位反应均一，提高试验的准确性；其三，本发明交联剂蒸汽是从交联反应室2的水平方向的一侧输送进入，而不是传统的直接从膜材料的底部向上流通，刚挥发产生的高温交联剂蒸汽若直接从底部马上上升与膜材料接触，容易出现冷凝现象，液化到膜材料表面再粘连到支架上，破坏膜材料，因此本发明将交联剂蒸汽从膜材料的一侧通过导气风扇9导入，蒸汽发生室1和交联反应室2内气流不断地对流，热的交联剂蒸汽不断补充到交联反应室2内，使得交联剂蒸汽均匀填充到交联反应室2内，有效地减少了冷凝现象的发生，也保证了交联剂蒸汽气氛更均匀更好。

并且，本发明还设置温度感应器5来检测液体交联剂的温度，通过控制器与温度感应器5和加热器4连接，根据温度感应器5检测到的温度自动控制加热器4的工作状态，从而保证液体交联剂处于一个稳定的加热温度，例如，控制液体交联剂的温度为沸点温度，使得产生蒸汽较快，产生蒸汽量较多，从而保证了足够的蒸汽进入交联反应室2内循环流通，通过温度感应器5和控制器实现了对箱体内交联过程可控。此外，通过控制器控制液体交联剂在一定温度范围内，还能够保证温度不超过警戒温度如沸点温度，可以防止液体交联剂爆沸，导致瞬间气压大幅度上升，从而保证箱体内的安全性。

进一步地，所述加热器4为端部伸入所述第一内胆内的金属导热棒或与所述第一内胆外底面贴合的导热板。

具体地，在本实施方式中，所述控制器可以采用用于维持主体温度在某一点或者某一个温度区间的恒温控制器，加热器4可以采用金属导热棒，温度感应器5可一采用铠装丝保护一体式温度传感器(S08Pt100-200-X-3113/C01K600)等传感器，金属导热棒和温度感应器5的感温探头伸入到用于盛装液体交联剂的槽状的内胆内，温度感应器5浸在液体交联剂内，当液体交联剂温度不在设定温度区间时，则控制加热器相应停止加热或重新启动加热。可以理解地，在其他一些实施方式中，加热器4也可以采用陶瓷加热板等导热板对第一内胆底部进行加热，只要能实现对液体交联剂的加热即可，在此不作限定。

进一步地，所述交联反应室2内设有湿度感应器11，所述湿度感应器11与所述控制器连接。

具体在本实施方式中，在交联反应室2内设有湿度感应器11来检测湿度，通过湿度的检测可以一定程度的体现交联剂蒸汽的蒸汽量，若交联反应室2内湿度大于或等于预设湿度，则证明交联反应室2内的蒸汽量足够时，即控制加热器4停止加热，当交联反应室2内湿度低于预设湿度，则控制加热器4继续加热，进一步增加了对交联剂蒸汽浓度蒸汽量的可控性。

进一步地，所述箱体的于所述交联反应室2的顶部设有顶盖12，所述顶盖12为屋顶状，且具有三角形的横截面。

具体在本实施方式中，箱体主体为长方体状，箱体整体采用304不锈钢材料制成，第一内胆也采用不锈钢制成，蒸汽发生室1和交联反应室2为长方体状，交联反应室2顶部开口，刚好与顶盖12的底部边缘大小适配，顶盖12盖设在交联反应室2顶部，顶盖12顶部设有用于打开的提手，将顶盖12设计为坡屋顶型，可以起到防滴漏的作用，当交联剂蒸汽上升到顶盖12位置时，若冷凝液化产生的液滴不会直接低落到下方的膜材料上，而是会沿着坡屋顶型内倾斜的内表面下流，从而防止损坏膜材料样品。

进一步地，所述顶盖12是可打开的，所述顶盖12的底部边缘设有密封条。

密封条能够起到保温密闭的作用，有效防止交联反应室2内交联剂蒸汽泄露而影响实验人员的健康，并有效维持交联剂蒸汽的蒸汽量。

进一步地，所述箱体的于所述蒸汽发生室的顶部设有交联剂灌入口，所述交联剂灌入口处设有密封盖，所述密封盖的底部边缘设有密封圈。

进一步地，所述交联反应室2的底部设有防护网13。

防护网13是为了防止膜材料残品次品直接掉落在交联反应室2内底部，交联反应室2内底部通常是采用不锈钢内胆制成，若是直接掉落在底部，会贴附在内胆上，不便于清洁，而通过设置可拆卸的防护网13，方便了实验人员对箱体内进行清洁。

进一步地，所述第一隔板7上设有回风口10。

所述回风口10用于保证整个箱体内一侧蒸汽发生室1和另一侧交联反应室2的压力平衡。在其它一些实施方式中，为了进一步保证箱体内压力安全，还可以在蒸汽发生室1内设置压力传感器，通过控制器监测蒸汽发生室1内的压力，当压力增加到警报压力时，就控制加热器4停止继续加热，待压力降低到一定程度后再重新开始加热。

优选地，所述导气风扇9的数量为三到五个，导气风扇9的设置位置最好为与所述撑膜支架6平齐的位置，由此使得交联剂蒸汽进入交联反应室内时能更好更快地挥发到膜材料位置与膜材料发生交联反应。

本发明还提出一种膜材料蒸汽交联装置的控制方法，包括以下步骤：

S1，设置控制器参数，所述控制器参数包括：蒸汽发生室内的液体交联剂目标温度T1和液体交联剂最高温度T2；

S2，开启加热器和导气风扇，随着蒸汽发生室内液体交联剂温度的升高，液体交联剂逐渐挥发，产生交联剂蒸汽，导气风扇将产生的交联剂蒸汽送入交联反应室内；

S3，通过温度感应器实时检测蒸汽发生室内的液体交联剂当前温度T3，当所述液体交联剂当前温度T3高于所述液体交联剂最高温度T2时，控制加热器停止加热，当所述液体交联剂当前温度T3低于所述液体交联剂目标温度T1时，控制加热器重新开始加热。

其中，所述液体交联剂目标温度T1为液体交联剂挥发的最低温度，例如可以设置为液体交联剂的沸点温度，液体交联剂最高温度T2为对液体交联剂加热的最高温度，由此保证液体交联剂的温度在一定区间内。所述膜材料蒸汽交联装置还设置有控制面板，控制面板设有参数调节按键，通过控制面板来调节控制器参数，使得本发明能够根据不同交联剂的物理特性来设置控制参数，由此营造较好的蒸汽交联环境，实现自动控温，提高实验的准确性。

进一步地，所述控制器参数还包括：交联反应室内的蒸汽目标湿度W1，所述膜材料蒸汽交联装置的控制方法还可以包括步骤：

S4，在上述步骤S3中，还通过设于交联反应室内的湿度感应器检测交联反应室内的蒸汽当前湿度W2，当所述加热器处于加热状态，若检测到所述蒸汽当前湿度W2大于或等于所述蒸汽目标湿度W1时，则控制所述加热器停止加热，若检测到所述蒸汽当前湿度W2低于所述蒸汽目标湿度W1时，则控制所述加热器重新继续加热。

其中，控制器在根据液体交联剂内温度参数和交联反应室内湿度参数做出相应控制时，温度参数具有最高优先权，即温度起主导作用。但通过湿度感应器检测交联反应室内的交联剂蒸汽的湿度，能进一步提高对膜材料交联过程中周围交联剂含量的把控，使得实验效果进一步提高。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种膜材料蒸汽交联装置，其特征在于，包括箱体，所述箱体具有蒸汽发生室、交联反应室和电控室，

所述交联反应室内设有撑膜支架，所述蒸汽发生室内设有第一内胆和设于第一内胆底部的温度感应器，所述第一内胆底部设有用于对第一内胆进行加热的加热器，所述蒸汽发生室设于所述交联反应室的水平方向的一侧，所述蒸汽发生室和交联反应室通过第一隔板相互隔离，所述第一隔板上开有送气孔，所述送气孔处设有导气风扇；

所述电控室设于所述蒸汽发生室底部，并与所述蒸汽发生室隔离，所述电控室内设有控制器，所述加热器、温度感应器连接所述控制器。

2.如权利要求1所述的膜材料蒸汽交联装置，其特征在于，所述交联反应室内设有湿度感应器，所述湿度感应器与所述控制器连接。

3.如权利要求1所述的膜材料蒸汽交联装置，其特征在于，所述箱体的于所述交联反应室的顶部设有顶盖，所述顶盖为屋顶状，且具有三角形的横截面。

4.如权利要求1所述的膜材料蒸汽交联装置，其特征在于，所述顶盖是可打开的，所述顶盖的底部边缘设有密封条。

5.如权利要求1所述的膜材料蒸汽交联装置，其特征在于，所述箱体的于所述蒸汽发生室的顶部设有交联剂灌入口，所述交联剂灌入口处设有密封盖，所述密封盖的底部边缘设有密封圈。

6.如权利要求1所述的膜材料蒸汽交联装置，其特征在于，所述交联反应室的底部设有防护网。

7.如权利要求1所述的膜材料蒸汽交联装置，其特征在于，所述第一隔板上设有回风口。

8.如权利要求1所述的膜材料蒸汽交联装置，其特征在于，所述加热器为端部伸入所述第一内胆内的金属导热棒或与所述第一内胆外底面贴合的导热板。

9.如权利要求1至8任一项所述的膜材料蒸汽交联装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，设置控制器参数，所述控制器参数包括：蒸汽发生室内的液体交联剂目标温度T1和液体交联剂最高温度T2；

S2，开启加热器和导气风扇，随着蒸汽发生室内液体交联剂温度的升高，液体交联剂逐渐挥发，产生交联剂蒸汽，导气风扇将产生的交联剂蒸汽送入交联反应室内；

S3，通过温度感应器实时检测蒸汽发生室内的液体交联剂当前温度T3，当所述液体交联剂当前温度T3高于所述液体交联剂最高温度T2时，控制加热器停止加热，当所述液体交联剂当前温度T3低于所述液体交联剂目标温度T1时，控制加热器重新开始加热。

10.如权利要求9所述的膜材料蒸汽交联装置的控制方法，其特征在于，所述控制器参数还包括：交联反应室内的蒸汽目标湿度W1，

所述控制方法还包括步骤：

S4，通过设于交联反应室内的湿度感应器检测交联反应室内的蒸汽当前湿度W2，当所述加热器处于加热状态，若检测到所述蒸汽当前湿度W2大于或等于所述蒸汽目标湿度W1时，则控制所述加热器停止加热，若检测到所述蒸汽当前湿度W2低于所述蒸汽目标湿度W1时，则控制所述加热器重新继续加热。