CN117030619B - 一种适用于高分子材料的降解检测实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子材料领域，且公开了一种适用于高分子材料的降解检测实验装置，其箱体组件、光照组件、观察组件和停止组件，箱体组件包括底板，所述底板的顶端安装有支架，支架的顶端安装有开口朝上的实验箱，实验箱的两侧均贯穿开设有竖直的且与其顶端相通的滑槽，实验箱内通过滑槽卡合滑动连接有一用于放置实验材料的放置框；所述光照组件包括放置在实验箱开口上的箱盖，箱盖的底端安装有紫外灯；观察组件包括安装在实验箱底端的且与实验箱的内部连通的水管。本发明当实验材料被光降解后，会产生二氧化碳和水，二氧化碳从贯穿开设的滑槽中逸出，水从水管进入到玻璃杯中，这样，通过观察玻璃杯中是否进入新的水即可知道光降解是否结束。

Description

一种适用于高分子材料的降解检测实验装置

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体为一种适用于高分子材料的降解检测实验装置。

背景技术

高分子材料也称为聚合物材料，是以高分子化合物为基体，再配有其他添加剂所构成的材料。

高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展，但目前已大规模生产的还是只能在寻常条件下使用的高分子物质，即所谓的通用高分子，它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点。

高分子材料中的塑料，薄膜，橡胶等因为难降解，现对地球的环境已造成较大的影响，因此，高分子材料的降解是目前这个领域主要的研究方向。

高分子材料的降解主要有三个方向，生物降解、光降解和化学降解，其中化学降解是利用一些化学试剂对高分子材料进行降解；生物降解是利用微生物等来对高分子材料进行降解；光降解是通过光照来对高分子材料进行降解，光照主要指紫外光。

目前，在实验室对高分子材料进行降解实验的时候，由于高分子材料只能降解一部分，不知道其何时会停止降解，所以，实验人员等待的时间较久，因而造成过多的实验时间浪费，针对于此，这里提出一种适用于高分子材料的降解检测实验装置。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种适用于高分子材料的降解检测实验装置，包括箱体组件、光照组件、观察组件和停止组件，所述箱体组件包括底板，所述底板的顶端安装有支架，所述支架的顶端安装有开口朝上的实验箱，所述实验箱的两侧均贯穿开设有竖直的且与其顶端相通的滑槽，实验箱内通过滑槽卡合滑动连接有一用于放置实验材料的放置框；所述光照组件包括放置在实验箱开口上的箱盖，所述箱盖的底端安装有紫外灯；所述观察组件包括安装在实验箱底端的且与实验箱的内部连通的水管，所述底板的顶端固定连接有多个均匀分布的且为可伸缩的支杆，多个所述支杆的顶端共固定有一装有澄清石灰水的玻璃杯，所述玻璃杯的顶端连通有连接管，所述连接管的外径等于水管的内径，且连接管的顶端伸入水管的内部；所述停止组件包括设置在底板上的用于驱动放置框沿滑槽进行滑动的驱动机构，所述停止组件还包括设置在放置框和箱盖之间的用于使箱盖与放置框同步进行移动的联动机构，所述支板内设置有用于检测并输出压力信号的压力传感器，所述压力传感器的输出端电性连接有用于将所述压力信号转化为控制信号的PLC控制器，所述PLC控制器与驱动机构电性连接用于控制驱动机构的启闭，即玻璃杯中流入光降解生成的水时，整个玻璃杯的重量会增加，对支板的压力也会增加，当水不再流入时，支板感受到的压力会恒定，此时，压力传感器将此压力信号传递到PLC控制器，PLC控制器将此压力信号转化为控制信号来控制驱动机构开启，使放置框沿滑槽向上移动，而又因为联动机构的存在，所以，箱盖和放置框会同步向上移动，这样，在实验材料不再降解时，会自动将实验材料移出到实验箱外，进一步提醒实验人员光降解已经结束。

进一步地，所述联动机构包括固定在放置框顶端的多个均匀分布的安装杆，所述箱盖的底端开设有多个与安装杆相对应的且与安装杆卡合连接的卡合槽。

进一步地，所述放置框的两侧均固定有滑块，每个所述滑块均贯穿对应的滑槽且延伸至实验箱的外侧连接有配接块。

进一步地，所述驱动机构包括安装在底板顶端的轴承，所述轴承上连接有位于竖直方向的丝杆，所述丝杆与其中一个配接块螺纹贯穿连接，所述底板的顶端安装有伺服电机，所述伺服电机的输出轴和丝杆的外周侧均固定套接有相互啮合的齿轮。

进一步地，另一个所述配接块上活动贯穿连接有位于竖直方向的圆杆，所述圆杆的底端与底板的顶端固定连接。

进一步地，所述圆杆和丝杆的顶端均固定连接有位于箱盖上方的限位座，每个所述限位座的横切面均为圆形，且每个限位座的直径均大于圆杆和丝杆的直径。

进一步地，所述水管的内壁上在靠近其顶端的位置开设有连接槽，且水管的内部在靠近其顶端的位置通过连接槽卡合有带有滤孔的过滤管，所述过滤管的外周侧固定套接有与连接槽配合连接的连接环。

进一步地，每个所述支杆均包括与底板顶端固定的套管，每个所述套管的顶端均活动插接有连接杆，所述底板和支板之间设置有用于固定连接杆的固定机构。

进一步地，所述固定机构包括贯穿开设在其中一个套管上的多个沿其高度方向进行均匀分布的连接孔一，与其相对应的连接杆上开设有多个与连接孔一相对应的连接孔二，所述套管和对应的连接杆之间通过对应的连接孔一、对应的连接孔二配合连接有插销。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中：

首先，箱盖底端安装的紫外灯用于对放置框中放置的实验材料进行光降解，当实验材料被光降解后，会产生二氧化碳和水，二氧化碳从贯穿开设的滑槽中逸出，水从水管进入到玻璃杯中，这样，通过观察玻璃杯中是否进入新的水即可知道光降解是否结束；

其次，在支板内设置有用于检测并输出压力信号的压力传感器，压力传感器的输出端电性连接有用于将压力信号转化为控制信号的PLC控制器，PLC控制器与驱动机构电性连接用于控制驱动机构的启闭，即玻璃杯中流入光降解生成的水时，整个玻璃杯的重量会增加，对支板的压力也会增加，当水不再流入时，支板感受到的压力会恒定，此时，压力传感器将此压力信号传递到PLC控制器，PLC控制器将此压力信号转化为控制信号来控制驱动机构开启，使放置框沿滑槽向上移动，而又因为联动机构的存在，所以，箱盖和放置框会同步向上移动，这样，在实验材料不再降解时，会自动将实验材料移出到实验箱外，进一步提醒实验人员光降解已经结束，无需再耗费时间去等待。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的主视结构示意图；

图3为本发明的侧视结构示意图；

图4为本发明的实验箱内部结构示意图；

图5为本发明的水管结构示意图；

图6为本发明的A处结构放大示意图；

图7为本发明的B处结构放大示意图；

图中：

1、底板；

2、支架；

3、实验箱；

4、滑槽；

5、放置框；501、滑块；502、配接块；

6、箱盖；

7、紫外灯；

8、水管；

9、支杆；901、套管；902、连接杆；

10、支板；

11、玻璃杯；

12、连接管；

13、驱动机构；1301、轴承；1302、丝杆；1303、伺服电机；1304、齿轮；

14、联动机构；1401、安装杆；1402、卡合槽；

15、圆杆；

16、限位座；

17、连接槽；

18、过滤管；

19、连接环；

20、固定机构；2001、连接孔一；2002、连接孔二；2003、插销。

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做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。

在本装置空闲处，安置所有电器件与其相匹配的驱动器，并且通过本领域人员，将上述中所有驱动件，其指代动力元件、电器件以及适配的电源通过导线进行连接，具体连接手段，应参考下述表述中，各电器件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术。

本具体实施方式提供的适用于高分子材料的降解检测实验装置，如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，包括箱体组件、光照组件、观察组件和停止组件，其中：

箱体组件包括底板1，在底板1的顶端安装有支架2，支架2的顶端安装有开口朝上的实验箱3，在这个实验箱3的两侧均贯穿开设有位于竖直方向的且与其顶端相通的滑槽4，并且，实验箱3内通过滑槽4卡合滑动连接有一用于放置实验材料的放置框5；

光照组件包括放置在实验箱3开口上的箱盖6，在这个箱盖6的底端安装有紫外灯7，紫外灯7用于对实验材料进行光降解；

观察组件包括安装在实验箱3底端的且与实验箱3的内部连通的水管8，同时，在底板1的顶端固定连接有多个均匀分布的且为可伸缩的且位于实验箱3下方的支杆9，多个支杆9的顶端共固定有一玻璃杯11，玻璃杯11的顶端连通有连接管12，这个连接管12的外径等于水管8的内径，且连接管12的顶端伸入水管8的内部；这样，箱盖6底端安装的紫外灯7用于对放置框5中放置的实验材料进行光降解，当实验材料被光降解后，会产生二氧化碳和水，二氧化碳从实验箱3上贯穿开设的滑槽4中逸出，水从水管8进入到玻璃杯11中，这样，通过观察玻璃杯11中是否进入新的水即可知道光降解是否结束；

停止组件包括设置在底板1上的用于驱动放置框5沿滑槽4进行滑动的驱动机构13，停止组件还包括设置在放置框5和箱盖6之间的用于使箱盖6与放置框5同步进行移动的联动机构14，另外，在支板10内设置有用于检测并输出玻璃杯11压力信号的压力传感器，压力传感器的输出端电性连接有用于将压力信号转化为控制信号的PLC控制器，PLC控制器与驱动机构13电性连接用于控制驱动机构13的启闭，这样，当玻璃杯11中流入光降解生成的水时，整个玻璃杯11的重量会增加，对支板10的压力也会增加，当水不再流入时，支板10感受到的压力会恒定，此时，压力传感器将此压力信号传递到PLC控制器，PLC控制器将此压力信号转化为控制信号来控制驱动机构13开启，使放置框5沿滑槽4向上移动，而又因为联动机构14的存在，所以，箱盖6和放置框5会同步向上移动，这样，在实验材料不再降解时，会自动将实验材料移出到实验箱外，进一步提醒实验人员光降解已经结束，无需再耗费时间去等待。

联动机构14的具体结构如图4所示，联动机构14包括固定在放置框5顶端的多个均匀分布的安装杆1401，同时，在箱盖6的底端开设有多个与安装杆1401相对应的且与安装杆1401卡合连接的卡合槽1402，即当安装杆1401与卡合槽1402卡合的时候，箱盖6和放置框5相当于一个整体。

关于放置框5，如图4所示，在放置框5的两侧均固定有滑块501，每个滑块501均贯穿对应的滑槽4且延伸至实验箱3的外侧连接有位于实验箱3外的配接块502。

在上述基础上，驱动机构13的具体结构如图6所示，驱动机构13包括安装在底板1顶端的轴承1301，在此轴承1301上连接有位于竖直方向的只能在原地进行转动的丝杆1302，这个丝杆1302与其中一个配接块502螺纹贯穿连接，另外，在底板1的顶端安装有伺服电机1303，伺服电机1303的输出轴和丝杆1302的外周侧均固定套接有相互啮合的齿轮1304，这样，在伺服电机1303的驱动下，即可通过两个相互啮合的齿轮1304同步带动丝杆1302转动，从而使与丝杆1302螺纹贯穿连接的配接块502带动滑块501和放置框5沿滑槽4进行滑动，并且，由上述可知，这个伺服电机1303的启闭由PLC控制器控制，当支板10受到的压力上升到一个恒定值后，伺服电机1303即可开启。

另外，如图1所示，在另一个配接块502上活动贯穿连接有位于竖直方向的圆杆15，这个圆杆15的底端与底板1的顶端固定连接，这个圆杆15和与其相对应的配接块502相当于一个导向机构，用于使放置框5滑动时保持稳定。

除上述之外，如图2所示，在圆杆15和丝杆1302的顶端均固定连接有位于箱盖6上方的限位座16，每个限位座16的横切面均为圆形，且每个限位座16的直径均大于圆杆15和丝杆1302的直径，限位座16用于防止配接块502从丝杆1302或圆杆15上意外滑出。

由于高分子的实验材料是无法降解完全的，所以其在降解成水的过程中可能会携带一些实验材料的碎块，这些碎块可能会堵住水管8，因此，为了避免这种问题，如图5所示，水管8的内壁上在靠近其顶端的位置开设有连接槽17，且水管8的内部在靠近其顶端的位置通过连接槽17卡合有带有滤孔的过滤管18，这个过滤管18包括管体和管套，管体的外径与水管8的内径相同，放置在水管8内，而管套即在过滤管18的外周侧固定套接的与连接槽17配合连接的连接环19。

支杆9可伸缩的原因如图2所示，每个支杆9均包括与底板1顶端固定的套管901，在每个套管901的顶端均活动插接有连接杆902，因连接杆902是活动插接的，所以，在底板1和支板10之间还设置有用于固定连接杆902的固定机构20，如图7所示，固定机构20包括贯穿开设在其中一个套管901上的多个沿其高度方向进行均匀分布的连接孔一2001，而在与其相对应的那个连接杆902上开设有多个沿这个连接杆902高度方向进行均匀分布的且与连接孔一2001相对应的连接孔二2002，这样，套管901和对应的连接杆902之间即可通过对应的连接孔一2001、对应的连接孔二2002配合连接插销2003来进行固定。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种适用于高分子材料的降解检测实验装置，包括箱体组件、光照组件、观察组件和停止组件，其特征在于：

所述箱体组件包括底板（1），所述底板（1）的顶端安装有支架（2），所述支架（2）的顶端安装有开口朝上的实验箱（3），所述实验箱（3）的两侧均贯穿开设有竖直的且与其顶端相通的滑槽（4），实验箱（3）内通过滑槽（4）卡合滑动连接有一用于放置实验材料的放置框（5）；

所述光照组件包括放置在实验箱（3）开口上的箱盖（6），所述箱盖（6）的底端安装有紫外灯（7）；

所述观察组件包括安装在实验箱（3）底端的且与实验箱（3）的内部连通的水管（8），所述底板（1）的顶端固定连接有多个均匀分布的且为可伸缩的支杆（9），多个所述支杆（9）的顶端共固定有一玻璃杯（11），所述玻璃杯（11）的顶端连通有连接管（12），所述连接管（12）的外径等于水管（8）的内径，且连接管（12）的顶端伸入水管（8）的内部；

所述停止组件包括设置在底板（1）上的用于驱动放置框（5）沿滑槽（4）进行滑动的驱动机构（13），所述停止组件还包括设置在放置框（5）和箱盖（6）之间的用于使箱盖（6）与放置框（5）同步进行移动的联动机构（14），支板（10）内设置有用于检测并输出压力信号的压力传感器，玻璃杯（11）放置在支板（10）上，且压力传感器用以测量玻璃杯（11）内重量的变化，所述压力传感器的输出端电性连接有用于将所述压力信号转化为控制信号的PLC控制器，所述PLC控制器与驱动机构（13）电性连接用于控制驱动机构（13）的启闭。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高分子材料的降解检测实验装置，其特征在于：所述联动机构（14）包括固定在放置框（5）顶端的多个均匀分布的安装杆（1401），所述箱盖（6）的底端开设有多个与安装杆（1401）相对应的且与安装杆（1401）卡合连接的卡合槽（1402）。

3.根据权利要求1所述的一种适用于高分子材料的降解检测实验装置，其特征在于：所述放置框（5）的两侧均固定有滑块（501），每个所述滑块（501）均贯穿对应的滑槽（4）且延伸至实验箱（3）的外侧连接有配接块（502）。

4.根据权利要求3所述的一种适用于高分子材料的降解检测实验装置，其特征在于：所述驱动机构（13）包括安装在底板（1）顶端的轴承（1301），所述轴承（1301）上连接有位于竖直方向的丝杆（1302），所述丝杆（1302）与其中一个配接块（502）螺纹贯穿连接，所述底板（1）的顶端安装有伺服电机（1303），所述伺服电机（1303）的输出轴和丝杆（1302）的外周侧均固定套接有相互啮合的齿轮（1304）。

5.根据权利要求4所述的一种适用于高分子材料的降解检测实验装置，其特征在于：另一个所述配接块（502）上活动贯穿连接有位于竖直方向的圆杆（15），所述圆杆（15）的底端与底板（1）的顶端固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种适用于高分子材料的降解检测实验装置，其特征在于：所述圆杆（15）和丝杆（1302）的顶端均固定连接有位于箱盖（6）上方的限位座（16），每个所述限位座（16）的横切面均为圆形，且每个限位座（16）的直径均大于圆杆（15）和丝杆（1302）的直径。

7.根据权利要求1所述的一种适用于高分子材料的降解检测实验装置，其特征在于：所述水管（8）的内壁上在靠近其顶端的位置开设有连接槽（17），且水管（8）的内部在靠近其顶端的位置通过连接槽（17）卡合有带有滤孔的过滤管（18），所述过滤管（18）的外周侧固定套接有与连接槽（17）配合连接的连接环（19）。

8.根据权利要求1所述的一种适用于高分子材料的降解检测实验装置，其特征在于：每个所述支杆（9）均包括与底板（1）顶端固定的套管（901），每个所述套管（901）的顶端均活动插接有连接杆（902），所述底板（1）和支板（10）之间设置有用于固定连接杆（902）的固定机构（20）。

9.根据权利要求8所述的一种适用于高分子材料的降解检测实验装置，其特征在于：所述固定机构（20）包括贯穿开设在其中一个套管（901）上的多个沿其高度方向进行均匀分布的连接孔一（2001），与其相对应的连接杆（902）上开设有多个与连接孔一（2001）相对应的连接孔二（2002），所述套管（901）和对应的连接杆（902）之间通过对应的连接孔一（2001）、对应的连接孔二（2002）配合连接有插销（2003）。