一种热聚合物微管的制备装置的制作方法

技术领域：

本发明涉及一种高分子聚合物成型的技术领域，尤其涉及一种能够精确控制外径的微米级内径柔性热聚合物微管的制备装置。

背景技术：
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现有的柔性聚合物微管通常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，对于微米级内径的聚合物微管，该方法必须使用热塑性塑料进行挤出，限制了其在生物相容的热固性高弹高分子材料，如pdms(聚二甲基硅氧烷)中的应用。

在专利cn109071942a中提出了一种微米内径的聚合物微管的制作方法。但该方法仅控制了聚合物微管的外径，未控制聚合物储液池的温度导致未能控制聚合物微管的外径，导致不同批次生产时外径产生差异；金属丝的提拉速度较慢，采用单通道的制作速度极为缓慢，典型的30cm长度微管需要150分钟才能从未聚合的聚合物中提拉出来；加热过后的聚合物为粘稠液体，难以清除，导致装置复位至可生产状态的时间较长；若采用一次性的聚合物储存池，每一次更换新的聚合物储存池后，微米级别的金属丝十分脆弱，重新架设线路以及密封聚合物储存池需要很长时间；同时由于金属丝的脆弱性在通电的高温状态下会显著加强，采用外加电极的方式很有可能造成金属丝的断裂；在提拉过程中，未控制金属丝的张力可能导致提拉速度不均匀以及金属丝的断裂。

技术实现要素：
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为了克服现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种微米级内径柔性聚合物管前驱体制备装置，可以加工热固性高弹高分子材料。采用金属丝转向、固定系统与电极相结合，简化了金属丝的通电步骤；使用了多个槽道进行成型，大大提高了柔性聚合物微管制作的效率，并实时控制热固性高分子材料的温度，以保持每次制作的微管外径相等；采用将残余高聚物固化后取出的方式，避免了对于未固化的难以清洗的热固性材料的去除；同时采用可分离的金属丝固定方法，使金属丝可以连续运转而不用重复困难的穿过密封微孔的过程；并采用磁性张力保持器使金属丝在提拉期间的张力保持稳定。除可进一步用于聚合物柔性微管的制作外还可用于生物相容的热固性水凝胶等物质的微米内径柔性管的制作。本发明的目的在于提供

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种热聚合物微管的制备装置，制备装置固定于机架上，包括储线装置、下电极、聚合物储存池、加热器、上电极和推动装置；其中，金属丝由储线装置输出后依次从下往上经过下电极、聚合物储存池、加热器和上电极，上电极在推动装置的推动下可上下移动。

在一个实施例中，所述储线装置包括可缠绕所述金属丝的线轴以及可保持所述金属丝张力的磁性张力保持器，所述储线装置设在所述机架下端的两侧。

在一个实施例中，所述下电极设在两个所述储线装置之间，在所述下电极上设有电极轮和导向轮，电极轮和导向轮沿下电极的长度方向间隔布置。

在一个实施例中，所述聚合物储存池设在所述下电极的上方；其中，所述聚合物储存池包括前板、后板和下密封板，在前、后板的相对位置设有半圆形槽道，前、后板合成后，形成圆形槽道；前板安装在与所述机架垂直的第一滑块上，第一滑块可沿第一导轨移动，后板固定在所述机架上，下密封板安装在前、后板的底部，并可沿着安装在所述机架上的第二导轨上滑动，在下密封板上设有和圆形槽道匹配的贯通孔。

在一个实施例中，在所述聚合物储存池中设有用于测量所述前、后板温度的温度传感器。

在一个实施例中，在所述前板的外侧还设有外副板，在外副板上设有水道及进出口水孔，由外部冷却装置供水后通过进出口水孔进出外副板的水道。

在一个实施例中，所述加热器包括两块安装在一起的金属加热板，在金属加热板上安装电热膜，在所述加热器上还设有减缓空气对流的隔热片，隔热片安装在金属加热板的上下端面。

在一个实施例中，在所述上电极上设有若干个可固定金属丝的夹块，每个夹块之间可相互连接；所述电极轮与夹块之间通过所述金属丝的不同连接关系可调整为串联或并联。

在一个实施例中，所述推动装置包括丝杠和丝杠滑块，所述上电极设在丝杠滑块上，通过所述推动装置的驱动使所述上电极沿着丝杠的长度方向移动，带动所述金属丝提拉。

在一个实施例中，在所述下密封板的贯通孔内设有导嘴，导嘴的孔径与所述金属丝的直径匹配。

本发明整体解决了目前聚合物微管制作效率较低，外径控制困难的问题。与现有技术相比，本发明通过可以控制内部聚合物温度的可拆卸的具有多个固化槽道的聚合物储存池、可供金属丝连续通过的密封系统，能够提供恒定拉力的储线装置、以及便于夹紧细微金属丝和独立移动的上电极装置提高了聚合物微管的生产效率并使其外直径得到稳定控制。

附图说明：

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了本发明一实施例中一种热聚合物微管的制备装置的立体结构示意图。

图2揭示了本发明一实施例中一种热聚合物微管的制备装置的正视结构示意图。

图3揭示了本发明一实施例中一种热聚合物微管的制备装置的左视结构示意图。

图4揭示了本发明一实施例中一种热聚合物微管的制备装置的后视结构示意图。

图5揭示了本发明一实施例中一种热聚合物微管的制备装置的俯视结构示意图。

图6揭示了本发明一实施例中一种热聚合物微管的制备装置的剖视图。

在图示中：1储线装置、11线轴、12磁性张力保持器、2下电极、21电极轮、22导向轮、3聚合物储存池、31后板、32前板、33后板副板、34前板副板、35导轨、36下密封板、37导轨、38进出水口、39聚合物槽道、4加热器、41金属加热板、42隔热片、43导轨、5上电极、51金属丝压块、52导轨、53丝杆导轨、6推动装置、61上电极卡块、62导轨、63丝杆、64丝杆滑块、65滑块、66导轨、7机架。

具体实施方式：

参考图1并结合图2到图6，在本发明的实施例中的一种热聚合物微管的制备装置，包括：储线装置1、下电极2、聚合物储存池3、加热器4、上电极5以及推动装置6。所述的储线装置1、下电极2、pdms储存池3、加热器4、上电极5以及推动装置6通过机架7固定设置。

所述的储线装置1位于装置最下端，可位于装置正下方，或两侧。储线装置1包含金属丝缠绕的线轴11与磁性张力控制器12。线轴与磁性张力控制器相连，可在提拉过程中保持金属丝张力稳定。

优选的，储线装置1上可有保护金属丝以及隔绝外界尘埃的罩子。所述的下电极2可以与储线装置1相平，位于装置最下端，安装有导向轮22以及电极轮21，用于金属丝的转向，同时可作为通电时电极的一部分。电极轮21与电极轮轴均为铜质，轮轴间可以互相连接，同时与外部电源的一个电极相连。

优选地，所述的聚合物储存池3位于储线装置1的上方，包括三部分：前板、后板以及下密封板。所述聚合物储存池的前板与后板有数个半圆形槽道，可以拼合成为数个完整圆形的聚合物槽道。槽道数量可以根据需求增加或减少。前板与后板均有外副板，外副板上设置有水道以及出入水孔，与外部冷却水装置相连。同时聚合物储存池中有温度传感器用于测量前后板的温度。通过冷却水装置可以对于前板32与后板31进行温度控制。前板32为可移动板，安装于导轨上，可以通过轨道前后移动，便于固化后的聚合物取下。后板31为固定于机架上。

优选地，所述下密封板36安装于滑轨上，可以上下移动以便于固化的聚合物取出。下密封板在与聚合物槽道对应处有孔，孔内有内孔直径与金属丝相近的导嘴，在保证金属丝可以通过的情况下防止聚合物泄露。导嘴可以根据不同金属丝的直径选用不同内孔径的导嘴。

优选地，所述的加热器4位于聚合物储存池3的上方。加热器4为两块金属加热板组成，金属加热板上安装有电热膜，可以加热已经拉出的高聚物前驱体，使其进一步固化。同时加热器4上有减缓空气对流的隔热片42，防止外部的空气流动对于未固化pdms的影响。同时加热器安装于导轨上可以快速拆卸或移动以便于固化的pdms的取出。

优选地，所述的上电极5用于夹持金属丝以及作为电极的一端。上电极5上设置有夹块51，可以固定金属丝，同时作为电极的另一部分。夹块51可以为铜质，可以相互连接，同时与外部电源的另一个电极相连。

优选地，所述的上电极与下电极的电极轮21与夹块的互相连接可以调整，以使金属丝间为串联或并联。

优选地，所述的上电极5，可安装于上电极卡块61上，能够与丝杆的推动部分相连接，同时能够单独拆下更换。

优选地，所述的推动装置6分为上电极卡块61以及推动部分，可以与上电极5相连接，同时推动上电极5移动，进而带动金属丝上下提拉。推动部分可以是丝杆导轨53或滑轮导轨系统。本例中使用的是丝杆导轨53。

实施例1

为本实施例涉及一种微米级内径柔性聚合物管的制备装置的操作方法如下

步骤1)将金属丝绕在线轴11上，并安装于磁性拉力保持器12上。上电极5位于导轨靠下位置，与推动装置6连接。

步骤2)将金属丝依次穿过下电极2、下密封板36、加热器4直至上电极5，并固定于金属丝压块51上。

步骤3)将聚合物储存池3的各部件以及加热板固定妥当：前板32与后板31紧压闭合，下密封板36与前后板31和32紧压闭合，加热板两片紧压闭合。

步骤4)调配聚合物，抽真空去除气泡，并加入聚合物储存池3内。

步骤5)向聚合物储存池3的夹板中加入特定温度的冷却水；至聚合物温度稳定于预定值。

步骤6)通过电极对金属丝施加一定时间电流。

步骤7)向聚合物储存池3的夹板中加入0℃的冷却水，使聚合物降温至0℃。

步骤8)打开加热器，加热至预定温度。

步骤9)打开推动装置6，提拉金属丝，直至成型于金属丝上的聚合物微管完全脱离聚合物储存池3。

步骤10)向聚合物储存池的夹板中加入100℃水，40分钟，直至内部的聚合物完全固化。通入室温冷却水冷却。

步骤11)在聚合物储存池上方剪断金属丝，将上电极5与微管前驱体一同取下。在导轨43的下方再插入一个新的上电极5，并下降推动装置6，并与新置入的上电极5连接。

步骤12)拉开聚合物储存池3的前板以及下密封板36和加热板41，拨动金属丝使固化的聚合物脱离聚合物储存池3，并向上拉动加工好的固化的聚合物使其脱离聚合物储存池3。

步骤13)将固化的聚合物下部金属丝固定于新放置的上电极5上，在上电极5的上方剪断金属丝，取下固化的聚合物。

步骤14)检查聚合物池中是否有聚合物残留，去除残留。

进入步骤3前状态，系统复位，可重复3-14流程。

金属丝可以使用80um钨丝，聚合物可以使用pdms(聚二甲基硅氧烷)、配比可以为10:1，pdms的温度20℃，通电电流0.968a，通电时间4分钟，加热板的温度90℃时，可以获得外径550um的pdms微管前驱体。

与现有技术相比，本装置使用了多槽道的可以控制内部温度并且易于打开的聚合物储存池和可以开合的具有空气流动限制功能的加热板，通过控制聚合物前体的温度，稳定控制了金属丝的外径以及大大提高了制作效率；

使用磁性张力保持器12保持金属丝的张力，保证了金属丝的提拉期间速度的均一性和结构稳定性；使用了上下电极作为金属丝的固定端和导向端，大大简化了对于金属丝的通电操作；

使用了可以开合的聚合物储存池和加热板、能够独立更换以及运动的上电极和以及既可以密封聚合物又能够使金属丝自由通过的密封系统，简化了聚合物残余物的清理以及金属丝的重复布线，使微管前驱体的连续生产成为可能。

总体来说，本发明稳定控制了微管前驱体的外径，大大提高了微管的生产效率。

需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。