一种高分子柔性聚合物微管的制备及清洗一体化装置

1.本发明涉及一种高分子柔性聚合物，尤其涉及一种高分子柔性聚合物微管的制备及清洗一体化装置。


背景技术：

2.微流体装置的制造往往涉及软光刻技术，该过程成本昂贵，操作复杂，要求较高，提高了成本，极大地限制了其产量。除此以外，现有的柔性聚合物微管多采用挤出成型的方法。由于热固性高弹高聚物固化速度较慢等一系列问题，构成了该技术的发展瓶颈。
3.在专利cn109071942a中提出了一种能精确控制内径的聚合物微管的制造装置与方法。但该方法从溶液中拉出金属丝的速度较慢，限制了制造的效率；在重复制造的过程当中，每一次的液体槽均需要清理或更换，但由于其较为复杂的结构和从槽中穿过的金属丝经过路径较为复杂，准备或者后续处理需要较长时间；此外该方法采用了外加电极的方式，即存在部分金属暴露在空气中加热，容易使金属丝发生氧化，而且该方法依靠电机控制金属丝的张力，很有可能造成金属丝的断裂。
4.在专利cn112192796a中提出了一种能精确控制外径内径的聚合物微管的制造装置与方法。但该方法在解决了上述的效率问题以及张力的有效控制问题外，尚存在一定不足。该方法在液体容器的下密封板上设有贯通孔，存在液体泄露的可能；部分金属暴露在空气中加热，容易使金属丝发生氧化，金属丝可能由于张力设置不当断裂；在该装置中先将微管剥离，再进一步固化微管内部，可能使微管内表面均匀性产生影响。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种高分子柔性聚合物微管的制备及清洗一体化装置。
6.本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种高分子柔性聚合物微管的制备及清洗一体化装置，包含基板、固化模块、固定支架、清理模块、移动模块和控制模块；所述固化模块包含n个固化单元，n为大于等于1的自然数；所述固化单元包含固化槽、固化盖和m根金属丝，m为大于等于1的自然数；所述固化槽为上端开口的空心长方体，用于盛放需要进行固化的液体聚合物，包含底板、以及依次首尾垂直固连第一侧板、第一端板、第二侧板、第二端板；所述第一端板的内壁上设有第一电极，第二端板的内壁上设有第二电极；所述第一电极、第二电极分别接外界电源的正极、负极；所述固化盖的两端分别设有第一插板、第二插板；所述第一插板、第二插板的上端均和所述固化盖的下端面垂直固连，下端分别设有第一触点、第二触点；所述第一插板、第二插板上均设有m个固定头，且第一插板上的m个固定头均和第一触点电气相连，第二插板上的m个固定头均和第二触点电气相连；所述m根金属丝平行等距设置，一端分别和第一插
板上m个固定头一一对应可拆卸式固连，另一端分别和第二插板上m个固定头一一对应可拆卸式固连；所述固化盖用于和所述固化槽配合形成密闭空心长方体，固化盖盖在固化槽上时，第一触点和第一电极电气相连，第二触点和第二电极电气相连，且m根金属丝均浸入固化槽内的液体聚合物中；所述n个固化单元的固化槽等距平行设置在所述基板上，其底板均和基板固连；所述清理模块包含清理槽和振动发生器，其中，所述清理槽为上端开口的空心长方体，其下端固定在所述基板上，用于盛放清洗剂；所述振动发生器设置在所述清理槽内，用于使得清洗剂振动，清洗清理槽内各个固化盖的金属丝上未固化的预聚物，并使得各个固化盖的金属丝上已固化的聚合物发生膨胀，便于剥离；所述移动模块包含竖直移动单元和水平移动单元；所述竖直移动单元设置在所述基板上，用于带动所述水平移动单元在竖直方向上运动；所述固定支架固定在水平移动单元上，所述n个固化单元的固化盖平行等距设置且上端面均和所述固定支架固连；所述水平移动单元用于带动固定支架进而带动n个固化单元的固化盖在水平方向上运动，使得n个固化单元的固化盖位于清理槽的正上方或一一对应位于n个固化单元的固化槽的正上方；所述控制模块分别和所述振动发生器、移动模块电气相连，用于控制振动发生器、移动模块工作。
7.作为本发明一种高分子柔性聚合物微管的制备及清洗一体化装置进一步的优化方案，所述固化槽第一端板、第二端板的内壁上均设有燕尾槽，第一插板、第二插板的外壁上分别设有用于和第一端板、第二端板内壁上燕尾槽相配合的插条。
8.作为本发明一种高分子柔性聚合物微管的制备及清洗一体化装置进一步的优化方案，所述固化槽的外壁上还设有加热单元，用于加热固化槽内的液体聚合物，使其增加粘性、减少移动时滴落。
9.作为本发明一种高分子柔性聚合物微管的制备及清洗一体化装置进一步的优化方案，所述固化槽中设有用于测量液体聚合物温度的温度传感器。
10.本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1. 能够对热固性高弹高分子材料进行加工，能够使用多槽道并联的方式提高一次成型的微管数量，极大地提高了柔性聚合物微管的制造效率；2. 保证金属丝在液体中隔绝空气后加热，避免了高温金属丝在空气中氧化；3. 采用高频振动的方式清理残余液体，有效提高了对未固化且难以清洗的原材料的清除效率；4. 装置采取水平制造，避免了液体从竖直贯通孔泄露的可能，且夹取装置虽一同置于固化池中，但随成品一同进行高频处理，避免了液体固化在夹取装置上，减轻了试验后的清理工作；5. 解决了目前聚合物微管制作效率较低，金属丝轴向运动张力不易控制，金属丝接触空气氧化可能断裂等问题。
附图说明
11.图1是本发明的立体结构示意图。
12.图中，1-基板,2-固化槽，3-固化板，4-固定支架，5-清理槽，6-振动发生器，7-竖直移动单元，8-水平移动单元，9-控制模块，10-加热单元。
实施方式
13.下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
14.应当理解，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等描述各个元件、组件和/或部分，但这些元件、组件和/或部分不受这些术语限制。这些术语仅仅用于将元件、组件和/或部分相互区分开来。因此，下面讨论的第一元件、组件和/或部分在不背离本发明教学的前提下可以成为第二元件、组件或部分。
15.如图1所示，本发明公开了一种高分子柔性聚合物微管的制备及清洗一体化装置，包含基板、固化模块、固定支架、清理模块、移动模块和控制模块；所述固化模块包含n个固化单元，n为大于等于1的自然数；所述固化单元包含固化槽、固化盖和m根金属丝，m为大于等于1的自然数；所述固化槽为上端开口的空心长方体，用于盛放需要进行固化的液体聚合物，包含底板、以及依次首尾垂直固连第一侧板、第一端板、第二侧板、第二端板；所述第一端板的内壁上设有第一电极，第二端板的内壁上设有第二电极；所述第一电极、第二电极分别接外界电源的正极、负极；所述固化盖的两端分别设有第一插板、第二插板；所述第一插板、第二插板的上端均和所述固化盖的下端面垂直固连，下端分别设有第一触点、第二触点；所述第一插板、第二插板上均设有m个固定头，且第一插板上的m个固定头均和第一触点电气相连，第二插板上的m个固定头均和第二触点电气相连；所述m根金属丝平行等距设置，一端分别和第一插板上m个固定头一一对应可拆卸式固连，另一端分别和第二插板上m个固定头一一对应可拆卸式固连；所述固化盖用于和所述固化槽配合形成密闭空心长方体，固化盖盖在固化槽上时，第一触点和第一电极电气相连，第二触点和第二电极电气相连，且m根金属丝均浸入固化槽内的液体聚合物中；所述n个固化单元的固化槽等距平行设置在所述基板上，其底板均和基板固连；所述清理模块包含清理槽和振动发生器，其中，所述清理槽为上端开口的空心长方体，其下端固定在所述基板上，用于盛放清洗剂；所述振动发生器设置在所述清理槽内，用于使得清洗剂振动，清洗清理槽内各个固化盖的金属丝上未固化的预聚物，并使得各个固化盖的金属丝上已固化的聚合物发生膨胀，便于剥离；所述移动模块包含竖直移动单元和水平移动单元；所述竖直移动单元设置在所述基板上，用于带动所述水平移动单元在竖直方向上运动；
所述固定支架固定在水平移动单元上，所述n个固化单元的固化盖平行等距设置且上端面均和所述固定支架固连；所述水平移动单元用于带动固定支架进而带动n个固化单元的固化盖在水平方向上运动，使得n个固化单元的固化盖位于清理槽的正上方或一一对应位于n个固化单元的固化槽的正上方；所述控制模块分别和所述振动发生器、移动模块电气相连，用于控制振动发生器、移动模块工作。
16.所述固化槽第一端板、第二端板的内壁上均设有燕尾槽，第一插板、第二插板的外壁上分别设有用于和第一端板、第二端板内壁上燕尾槽相配合的插条。
17.所述固化槽的外壁上还设有加热单元，用于加热固化槽内的液体聚合物，使其增加粘性、减少移动时滴落。加热单元可以优先采用水浴管道。
18.所述固化槽中设有用于测量液体聚合物温度的温度传感器。
19.本发明的操作方法如下：步骤1) ，调配聚合物，并抽真空去除其中的气泡，将其倒入各个固化槽内，并向清理槽中注入清洗剂；步骤2) ，通过各个加热单元加热各个固化槽内的液体聚合物，使其达到预设的温度阈值；步骤3) ，控制移动模块工作，使得n个固化单元的固化盖一一对应盖在n个固化单元的固化槽上，此时，各个固化盖上的m根金属丝均浸入其对应固化槽内的液体聚合物中且均通电；步骤4)，待满足金属丝的通电时间后，控制移动模块工作，使得n个固化单元的固化盖移动至清理槽中；步骤5)，启动振动发生器，振动一段时间后停止；步骤6) ，关闭振动发生器，并控制移动模块工作，使得n个固化单元的固化盖脱离清理槽；步骤7) ，将每个固化盖上的m根金属丝拆卸下来，得到n*m根附有一层聚合物的金属丝；步骤8)， 将金属丝上聚合物两端各去除约2cm的长度，即去除不规则部分，保留均匀覆盖部分的金属丝覆盖层；步骤9) ，抽出金属丝，由于金属丝上聚合物薄层受清洗剂影响，尺寸存在一定膨胀，故很容易抽出。
20.金属丝可以使用100um铜丝；聚合物可以使用pdms(聚二甲基硅氧烷)，配比可以为10:1，pdms温度为20℃，通电电流在0.8~1.2a之间，通电时长由电流与所需外径决定。
21.与现有技术相比，本发明通过水浴控制聚合物固化槽中聚合物的温度，进一步控制微管的外径；通过结构设计使得效率提高的同时避免了多金属丝相互之间的影响；通过高频振动清理装置具有同时处理多条金属丝和高效清理残余聚合物的能力；优化了微管制造过程中的控制与操作，极大地降低了操作难度并提高了微管的生产效率。
22.本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中
的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
23.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种高分子柔性聚合物微管的制备及清洗一体化装置，其特征在于，包含基板、固化模块、固定支架、清理模块、移动模块和控制模块；所述固化模块包含n个固化单元，n为大于等于1的自然数；所述固化单元包含固化槽、固化盖和m根金属丝，m为大于等于1的自然数；所述固化槽为上端开口的空心长方体，用于盛放需要进行固化的液体聚合物，包含底板、以及依次首尾垂直固连第一侧板、第一端板、第二侧板、第二端板；所述第一端板的内壁上设有第一电极，第二端板的内壁上设有第二电极；所述第一电极、第二电极分别接外界电源的正极、负极；所述固化盖的两端分别设有第一插板、第二插板；所述第一插板、第二插板的上端均和所述固化盖的下端面垂直固连，下端分别设有第一触点、第二触点；所述第一插板、第二插板上均设有m个固定头，且第一插板上的m个固定头均和第一触点电气相连，第二插板上的m个固定头均和第二触点电气相连；所述m根金属丝平行等距设置，一端分别和第一插板上m个固定头一一对应可拆卸式固连，另一端分别和第二插板上m个固定头一一对应可拆卸式固连；所述固化盖用于和所述固化槽配合形成密闭空心长方体，固化盖盖在固化槽上时，第一触点和第一电极电气相连，第二触点和第二电极电气相连，且m根金属丝均浸入固化槽内的液体聚合物中；所述n个固化单元的固化槽等距平行设置在所述基板上，其底板均和基板固连；所述清理模块包含清理槽和振动发生器，其中，所述清理槽为上端开口的空心长方体，其下端固定在所述基板上，用于盛放清洗剂；所述振动发生器设置在所述清理槽内，用于使得清洗剂振动，清洗清理槽内各个固化盖的金属丝上未固化的预聚物，并使得各个固化盖的金属丝上已固化的聚合物发生膨胀，便于剥离；所述移动模块包含竖直移动单元和水平移动单元；所述竖直移动单元设置在所述基板上，用于带动所述水平移动单元在竖直方向上运动；所述固定支架固定在水平移动单元上，所述n个固化单元的固化盖平行等距设置且上端面均和所述固定支架固连；所述水平移动单元用于带动固定支架进而带动n个固化单元的固化盖在水平方向上运动，使得n个固化单元的固化盖位于清理槽的正上方或一一对应位于n个固化单元的固化槽的正上方；所述控制模块分别和所述振动发生器、移动模块电气相连，用于控制振动发生器、移动模块工作。2.根据权利要求1所述的高分子柔性聚合物微管的制备及清洗一体化装置，其特征在于，所述固化槽第一端板、第二端板的内壁上均设有燕尾槽，第一插板、第二插板的外壁上分别设有用于和第一端板、第二端板内壁上燕尾槽相配合的插条。3.根据权利要求1所述的高分子柔性聚合物微管的制备及清洗一体化装置，其特征在于，所述固化槽的外壁上还设有加热单元，用于加热固化槽内的液体聚合物，使其增加粘性、减少移动时滴落。4.根据权利要求3所述的高分子柔性聚合物微管的制备及清洗一体化装置，其特征在于，所述固化槽中设有用于测量液体聚合物温度的温度传感器。

技术总结
本发明公开了一种高分子柔性聚合物微管的制备及清洗一体化装置，包含基板、固化模块、固定支架、清理模块、移动模块和控制模块；固化模块包含N个固化单元，固化单元包含固化槽、固化盖和M根金属丝；清理模块包含清理槽和振动发生器；移动模块包含竖直移动单元和水平移动单元。本发明能够对热固性高弹高分子材料进行加工，能够使用多槽道并联的方式提高一次成型的微管数量，极大地提高了柔性聚合物微管的制造效率，解决了目前聚合物微管制作效率较低，金属丝轴向运动张力不易控制，金属丝接触空气氧化可能断裂等问题。氧化可能断裂等问题。氧化可能断裂等问题。


技术研发人员：姜雨时 赵科旭 卢天健
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/8/14