新型科研用自动平板刮膜机的设计与应用.pdf

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1、第34卷第3期膜科学与技术Vo1．34No．32014年6月MEMBRANESCIENCEANDTECHN0L0GYJun2014新型科研用自动平板刮膜机的设计与应用蔡新海，肖通虎，陈珊妹(宁波大学材料科学与化学工程学院，宁波315211)摘要：研制了一种新型科研用自动平板刮膜机，介绍了该刮膜机的相关技术背景以及结构设计、电路原理、性能参数、操作方法和性能特点．该刮膜机能精确调节膜的厚度，可控制刮膜速度，能加热和控温，可在玻璃板或其它基材如无纺布上刮膜．用此设备进行刮膜实验，所制膜的厚度均匀、精度高、重复性好，为平板膜的研究提供了一种新型的刮膜设备．关键词：平

2、板刮膜机；结构设计；原理；重复性中图分类号：TQ028．8文献标志码：A文章编号：1007—8924(2014)03—0092—04随着膜技术的发展，相转化法广泛应用于制备因此，在实验室研究中，考察在无纺布基材上成膜对高分子功能膜如分离膜、锂电池隔膜等_1]．膜的最膜性能的影响尤为重要．负延滨等L6]通过相转化法终形貌结构不仅取决于铸膜液体系的热力学状态，制备了无纺布支撑的增强型聚偏氟乙烯微孔膜．结还显著受到分相动力学过程的影响，因而对于一定果表明，与无支撑的膜相比，有无纺布支撑的膜孔径组成的铸膜液，成膜工艺条件如刮膜速度、温度、湿增加、抗拉强度增大，可见，有

3、无无纺布支撑对膜的膜厚度、有无无纺布增强等都会对膜结构和膜性能性能影响较大．产生影响．众多的研究表明，刮膜速度、湿膜厚度、有无无孟卿君等Ⅲ3]以纤维素为原料，N一甲基吗啉一N一纺布支撑等对于膜结构和性能都有显著的影响．因氧化物(NMMO)为溶剂，采用L—S相转化法制备此，科研中可精确控制制膜工艺条件的刮膜机对研纤维素平板膜，发现随着刮膜速度提高，膜表面平均究至关重要．目前，实验室薄膜材料成型主要采用手粗糙度降低、孔径变小、结晶度增加、膜的纵横向的工刮膜的方式．手工刮膜过程中，以上工艺条件较难取向度增加；膜的水通量、透明度降低，截留率、拉伸控制，使得膜性能的重复

4、性差．国内有科研用平板刮强度增强．因此，刮膜速度会影响膜的结构与性能．膜机的研究报道，如文献L7]中的平板刮膜机，但设任吉中等L4]研究了聚合物膜制备过程中的相关备结构复杂，操作不便，膜的精度受刮膜基台平整度基础问题，指出膜厚对膜结构的调控实际上是一个的影响很大，而且不能加热及控温．在此背景下我们受控于动力学的过程，因而膜厚会对膜的结构产生研制了一种新型自动平板刮膜机E，该刮膜机能精显著的影响．确控制膜的厚度，刮膜速度，能加热和控温，可在玻王周为等L5]对制备聚砜(PSF)／聚醚酰亚胺璃板或其它基材如无纺布上刮膜．(PEI)双层复合膜的结构和性能研究发现，改变

5、PEI1刮膜机层的厚度可以制备不同性能的复合膜，PSF膜的孔隙率随PEI层的厚度增加先增加后显著减小，同样1．1刮膜机的结构可以看出，膜的厚度对膜的性能有影响．刮膜机结构示意图如图1所示．该刮膜机主要工业用平板或卷式膜大多以无纺布作为支撑，由刮刀驱动装置、操作控制面板、成膜基台、刮刀单收稿日期：2013—08—28；修改稿收到日期：2013—12—10基金项目：宁波市社发项目(2011C50081)第一作者简介：蔡新海(1989一)，男，湖北人，在读硕士，从事功能高分子分离膜研究．*通信作者，E-mail：xiaotonghu@nbu．edu．cn膜科学与技术

6、第34卷A图3膜厚调节方法图Fig．3Thediagramofthicknessadiustment1．5刮膜机特点厚，由于螺旋测微调厚器的测砧始终贴着成膜基台，该刮膜机主要特点如下：当遇到不平整时，自动向上顶着刮刀，保证了刮刀与1)自动刮膜过程中，在膜最大尺寸内，可在行成膜基台的距离恒定，使刮出来的膜厚均一(如图程任意位置实现随时停止、正向刮膜或反向复位，达4B阴影所示)，消除了成膜基台或成膜基底的表面到行程终点或复位至刮膜起点时，刮刀自动停止和不平整的影响．控制刮膜速度．5)设备还配套智能温控系统，具备对膜加热控2)膜厚精度高，控制精度为0．01mm．温成

7、型的功能，可以精确的控制制膜温度条件．3)可在成膜基台上放置成膜基板如玻璃板或以上技术特点，使得本文设计的平板刮膜机能无纺布进行刮膜．够精确控制膜厚以及制膜工艺条件，制得的膜厚度4)刮膜时，可根据厚度调节装置精确调节膜均匀、精度高，受成膜基台或成膜基底表面不平整的厚，如果成膜基台或成膜基底放置不平，导致其表面影响小，保证了制膜的重复性，能满足科研及实际应处于不平整状态，刮刀刀刃能够与成膜基台或成膜用需要．基底的表面始终保持均一的距离．对比文献报道的2制膜实验与测试平板刮膜机调节膜厚的装置，如自动涂布机L10]是向利用该刮膜机进行刮膜试验，进一步验证刮膜上拉着刮

8、刀，刮刀与成膜基台之间的距离即为膜的厚