一种有机树脂复合材料制备装置的制作方法

1.本发明属于材料制备装置领域，具体涉及一种有机树脂复合材料制备装置。


背景技术：

2.在有机树脂（如聚二甲基硅氧烷、硅橡胶、环氧树脂等）复合材料的制备过程中，通常添加纳米材料（如石墨烯、sio2、tio2等）用于增强有机树脂的力学性能、防污性能等。然而，对于直径小于2.5μm的颗粒（即＜pm2.5），由于其重量轻，在搅拌时，容易漂浮到空气中形成气溶胶，其可长期漂浮在空气中不沉降，人体吸入后，由于粒径小而无法排出；更有一些微颗粒，例如石棉纤维，人体吸入后，在多年后会引起肺癌。佩戴口罩可以解决直接吸入的问题，但当这些纳米粒子降落到身体的皮肤、衣物、物品上时，当在无佩戴口罩的情况接触这些物品时，其表面的纳米颗粒仍有可能带来吸入的风险。
3.在实验室中较为安全的做法是实验人员全身防护，并在通风橱中操作这些纳米粒子。然而，全身防护不仅需要购买额外的防护服，而且防护服可能给实验人员的操作灵活性带来不便。另一方面，通风橱的安装场地、设备购买、人员培训等也需要较高的成本。另一种途径是在真空干燥箱中操作这些纳米粒子，由于真空环境不存在空气浮力，从而避免了纳米粒子向环境中的飘散，但常见的真空干燥箱在设计时没有预留安装搅拌器材的螺丝孔，如果想装入商用的搅拌器材，还需要较大的真空干燥箱，同时真空干燥箱通常只有一个侧开门，不方便装入样品。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种有机树脂复合材料制备装置，使用过程中实验人员不直接接触原材料，小型化降低场地的占用，保障了实验人员的安全，适用于各种类型的实验室。
5.本发明的目的通过如下技术方案实现：一种有机树脂复合材料制备装置，包括真空干燥箱，所述的真空干燥箱的箱体31的上表面开设有上开门12和侧面开设有侧开门9；所述的箱体内部底面上放置有样品混合装置和用于安装搅拌装置的第一支架19；所述的样品混合装置包括至少两个圆筒形的混合容器，分别为一级混合容器14和位于一级混合容器下方的二级混合容器17，一级混合容器14的直径小于二级混合容器17，一级混合容器14的底部与二级混合容器17顶部之间连通，其连通处安装有第三电磁阀30，所述的一级混合容器14和二级混合容器17上方均连通有样品存储容器22，一级混合容器14的顶部至少有两个样品存储容器22，二级混合容器17顶部至少有一个样品存储容器22；样品存储容器22和混合容器的连通处安装有第二电磁阀25，所述的搅拌装置包括电机13和安装于混合容器内部底面上的搅拌子，搅拌子与电机轴16通过传动装置连接，电机13固定在第一支架19的顶端；所述的一级混合容器14的内部底面上安装有第一搅拌子27，第一搅拌子27与电机轴16通过第一传动装置15连接，二级混合容器17的内部底面上安装有第二搅拌子，第二搅拌子与电机轴16通过第二传动装置18连接。
6.作为本发明更优的技术方案：所述的样品混合装置还包括三级混合容器20，所述的三级混合容器20位于二级混合容器17的下方，三级混合容器20的顶部与二级混合容器的顶部连通，其连通处安装有第二电磁阀25，三级混合容器的底部有第三搅拌子24，第三搅拌子24与电机轴16通过第三传动装置21连接。
7.作为本发明更优的技术方案：所述的混合装置还包括四级混合容器，所述的四级混合容器位于三级混合容器20的下方，四级混合容器的直径大于二级混合容器20的直径，四级混合容器的顶部与三级混合容器20的顶部连通，其连通处安装有第三电磁阀，四级混合容器的底部有第四搅拌子，第四搅拌子与电机轴16通过第四传动装置连接。
8.作为本发明更优的技术方案：所述的样品混合装置底部安装有称重传感器28。
9.作为本发明更优的技术方案：所述的第一支架19包括多个可拆卸连接架，所述的可拆卸连接架包括带有中心孔的支撑板33，电机轴穿过支撑板33的中心孔，所述的支撑板33的上表面延伸出支柱34，所述的支柱34的一端有凹槽32，所述的支撑板33的下表面有凸起29，所述的凸起29放置在另一个可拆卸连接架的支柱34的凹槽内。
10.作为本发明更优的技术方案：所述的支撑板33的中心孔处有凹陷35，所述的传动装置放置于凹陷内。
11.作为本发明更优的技术方案：所述的混合装置为圆筒形结构，包括密封盖和筒身，所述的密封盖上有与样品存储容器22连通的通孔，所述的筒身底部有与相邻的混合装置连通的通孔。
12.作为本发明更优的技术方案：所述的样品存储容器22为圆筒形结构，包括密封盖和筒身，所述的筒身底部连接有管状结构，管状结构上安装有电磁阀，管状结构与混合装置的密封盖上的通孔连接。
13.作为本发明更优的技术方案：所述的混合装置固定连接在传动装置的外壳上。
14.作为本发明更优的技术方案：所述的传动装置为齿轮传动，包括固定套置在电机轴16上的齿轮和固定在搅拌子上的齿轮啮合。
15.作为本发明更优的技术方案：所述的传动装置为皮带传动。
16.作为本发明更优的技术方案：所述的真空干燥箱包括密封的箱体31，所述的箱体31上连通有真空泵1和风冷装置2，所述的风冷装置2与箱体31的连通处安装有第一电磁阀3，箱体31的上表面开设有上开门12，箱体31的侧面开设有侧开门9，箱体31的内部安装有加热电阻丝11。
17.作为本发明更优的技术方案：所述的箱体31内部底面上放置有用于安装样品混合装置的第二支架，所述的第二支架至少包括两层框架，所述的框架为阶梯状，每层框架内放置有一个混合容器，第二支架的第一层阶梯框架内放置有一级混合容器14，第二层阶梯框架内放置有二级混合容器17。
18.作为本发明更优的技术方案：所述的箱体31上安装有电磁真空阀4、压力表5、显示屏6和设置按钮7。
19.作为本发明更优的技术方案：所述的电磁真空阀4、压力表5、显示屏6和设置按钮7、电磁阀和电机均与控制系统连接。
20.作为本发明更优的技术方案：所述的侧开门9上有可视窗10。
附图说明
21.图1是本发明的有机树脂复合材料制备装置的结构示意图；图2是本发明的样品混合装置和搅拌装置的结构示意图；图3是本发明的样品混合装置和搅拌装置的剖视图；图4是本发明的一个实施例第一支架的组成部件的结构示意图；图5是本发明的一个实施例的样品混合装置和搅拌装置的结构示意图；图6是本发明的一个实施例的控制原理图。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明进一步详细说明。
23.如图1-6所示，本发明提供一种有机树脂复合材料制备装置，包括真空干燥箱，所述的真空干燥箱的箱体31的上表面开设有上开门12和侧面开设有侧开门9；所述的箱体内部底面上放置有样品混合装置和用于安装搅拌装置的第一支架19；所述的样品混合装置包括至少两个圆筒形的混合容器，分别为一级混合容器14和位于一级混合容器下方的二级混合容器17，一级混合容器14的直径小于二级混合容器17，一级混合容器14的底部与二级混合容器17顶部之间连通，其连通处安装有第三电磁阀30，所述的一级混合容器14和二级混合容器17上方均连通有样品存储容器22，一级混合容器14的顶部至少有两个样品存储容器22，二级混合容器17顶部至少有一个样品存储容器22；样品存储容器22和混合容器的连通处安装有第二电磁阀25，所述的搅拌装置包括电机13和安装于混合容器内部底面上的搅拌子，搅拌子与电机轴16通过传动装置连接，电机13固定在第一支架19的顶端；所述的一级混合容器14的内部底面上安装有第一搅拌子27，第一搅拌子27与电机轴16通过第一传动装置15连接，二级混合容器17的内部底面上安装有第二搅拌子，第二搅拌子与电机轴16通过第二传动装置18连接。
24.在一些实施例中，所述的样品混合装置还包括三级混合容器20，所述的三级混合容器20位于二级混合容器17的下方，三级混合容器20的顶部与二级混合容器的顶部连通，其连通处安装有第二电磁阀25，三级混合容器的底部有第三搅拌子24，第三搅拌子24与电机轴16通过第三传动装置21连接。
25.在一些实施例中，所述的混合装置还包括四级混合容器，所述的四级混合容器位于三级混合容器20的下方，四级混合容器的直径大于二级混合容器20的直径，四级混合容器的顶部与三级混合容器20的顶部连通，其连通处安装有第三电磁阀，四级混合容器的底部有第四搅拌子，第四搅拌子与电机轴16通过第四传动装置连接。
26.在一些实施例中，所述的样品混合装置底部安装有称重传感器28。
27.作为本发明更优的技术方案：所述的第一支架19包括多个可拆卸连接架，所述的可拆卸连接架包括带有中心孔的支撑板33，电机轴穿过支撑板33的中心孔，所述的支撑板33的上表面延伸出支柱34，所述的支柱34的一端有凹槽32，所述的支撑板33的下表面有凸起29，所述的凸起29放置在另一个可拆卸连接架的支柱34的凹槽内。
28.在一些实施例中，所述的支撑板33的中心孔处有凹陷35，所述的传动装置放置于凹陷内。
29.在一些实施例中，所述的混合装置为圆筒形结构，包括密封盖和筒身，所述的密封
盖上有与样品存储容器22连通的通孔，所述的筒身底部有与相邻的混合装置连通的通孔。
30.在一些实施例中，所述的样品存储容器22为圆筒形结构，包括密封盖和筒身，所述的筒身底部连接有管状结构，管状结构上安装有电磁阀，管状结构与混合装置的密封盖上的通孔连接。
31.在一些实施例中，所述的混合装置固定连接在传动装置的外壳上。
32.在一些实施例中，所述的传动装置为齿轮传动，包括固定套置在电机轴16上的齿轮和固定在搅拌子上的齿轮啮合。
33.在一些实施例中，所述的传动装置为皮带传动。
34.在一些实施例中，所述的真空干燥箱包括密封的箱体31，所述的箱体31上连通有真空泵1和风冷装置2，所述的风冷装置2与箱体31的连通处安装有第一电磁阀3，箱体31的上表面开设有上开门12，箱体31的侧面开设有侧开门9，箱体31的内部安装有加热电阻丝11。
35.在一些实施例中，所述的箱体31内部底面上放置有用于安装样品混合装置的第二支架，所述的第二支架至少包括两层框架，所述的框架为阶梯状，每层框架内放置有一个混合容器，第二支架的第一层阶梯框架内放置有一级混合容器14，第二层阶梯框架内放置有二级混合容器17。本发明的箱体31的制作需要符合gb-t 29251-2012《真空干燥箱》要求。
36.在一些实施例中，所述的箱体31上安装有电磁真空阀4、压力表5、显示屏6和设置按钮7。
37.在一些实施例中，所述的电磁真空阀4、压力表5、显示屏6和设置按钮7、电磁阀和电机均与控制系统连接。
38.在一些实施例中，所述的侧开门9上有可视窗10。
39.由于复合材料通常需要多种材料来制备，例如聚二甲基硅氧烷（pdms）/石墨烯（graphene）复合材料，需要使用3个样品存储容器，分别是pdms、graphene、固化剂，所以本发明的制备装置中提供了多个样品存储容器，具体操作过程如下：首先打开上开门12，将上述3个样品分别装入样品存储容器22中，然后关闭上开门12和侧开门9，同时关闭电磁阀3和真空电磁阀4，然后开启真空泵1，待数显真空压力表读数为-0.1 mpa时，控制系统自动关闭真空泵1。
40.此后，一级混合容器14上的样品存储容器22的电磁阀25打开，样品存储容器22中的材料将落到样品混合容器14中，并被称重传感器28记录重量，待达到设定的重量后，电磁阀24自动关闭；样品存储容器22中的样品以同样的规则，落入样品混合容器14中，之后电机13开始工作，通过传动装置15带动搅拌子27转动，从而将一级混合容器14中的材料混合，同时可以对加热电阻丝11设定工作时间，实现混合过程中温度的调控。当上述pdms/graphene复合材料混合后，第三电磁阀30打开，一级混合容器14中的复合材料将流到二级混合容器17中。
41.之后，二级混合容器17上的装有固化剂的样品存储容器22下方的电磁阀打开，固化剂将流下，之后二级混合容器17中的第二搅拌子也将在电机13带动下开始转动，从而将三种材料混合。
42.在设定的加热时间结束后，电磁阀3和真空电磁阀4均自动打开，开始平衡箱内外压力，在箱内外压力差为0时，风冷装置2开始工作，当内部温度降至室温时，系统停止工作。
43.考虑到更复杂的复合材料制备下，本发明亦设置了三级混合容器20，或是增加到四级混合容器或是更多级混合装置，其机械机构和原理构成与一级混合容器14、二级混合容器17完全相同，由于第一支架19为可拆卸结构，本发明可以随意装配用于适合不同制备要求。所述的第一传动装置、第二传动装置、第三传动装置和第四传动装置或是更多级传动装置的结构相同，大小依次递增。所述的一级混合容器14、二级混合容器17或是更多级混合容器的结构相同，直径依次递增。
44.以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
45.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵”“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
46.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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。
47.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多种实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
48.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。