一种旋转喷涂制膜设备制造技术

本实用新型专利技术涉及薄膜材料和器件制造领域，具体是一种旋转喷涂制膜设备。该设备结构如下：滚筒模具和成膜基体中，成膜基体紧贴于滚筒模具内侧；缓冲垫安装于旋转动力头与固定底座连接处，旋转动力头通过键轴连接滚筒模具，滚筒模具的外侧设置加热套，加热套外加滚筒模具保护套，滚筒模具保护套安装于滚筒模具和加热套之外侧，喷涂增压部件的出气口通过管路连至喷头一端的进气口，喷涂溶液通过管路连至喷头一端的进液口；喷头通过喷头支架固定于滚筒模具外端斜上方，喷头另一端的喷嘴对准滚筒模具内侧的成膜基体上。该设备可实现二维材料、有机高分子材料以及其他有机无机纳米材料的单一成分薄膜或两种及以上成分复合薄膜材料的大面积快速制备。

A Rotary Spraying Film Making Equipment

【技术实现步骤摘要】
一种旋转喷涂制膜设备
本技术涉及薄膜材料和器件制造领域，具体是一种旋转喷涂制膜设备，该设备可以利用不同物质的液态分散液或溶液快速制备具有定向有序且可设计的微观结构的薄膜材料。
技术介绍
具有特殊有序微观结构的柔性薄膜材料是现代工业中重要的基础材料，广泛应用于过滤纯化、阻隔防护、离子交换、催化合成等
目前，工业上常用的薄膜材料通常为有机高分子材料，如：聚烯烃等；无机材料因刚性化学键结构，通常难以独立形成自支撑的柔性膜材料。薄膜材料的制备通常分为干法和湿法两类，其主要区别在于是否需要溶剂的参与；由于溶剂的去除过程(如过滤分离或溶剂挥发等)速度较慢，薄膜材料的湿法制备过程通常效率不高；但湿法制膜的微观结构可控性较好，尤其适合制备包含多种物质的复合薄膜材料，薄膜均匀性好，可设计性好。随着二维材料和小分子功能材料的出现，利用这些新材料制备薄膜有望实现更加优异的功能，并拓展新的薄膜材料应用；然而这些材料通常只能通过湿法成膜的方法，利用其溶液或分散液制成薄膜材料，而现有湿法制膜工艺在制膜效率上的不足大大限制新型薄膜材料的制备和应用开发。目前，湿法成膜的方法主要有喷涂、刷涂、浸渍涂覆、旋涂、抽滤、层层自组装等，其中：前三种方法适合大面积膜的制备，但膜厚较大，涂膜微观结构可控性较差；后三种方法仅适用于小面积薄膜的制备，涂膜微观结构可控性较好，但制膜效率低。公开号为CN108568926A的中国专利技术专利申请，提出一种高效制备高定向、高致密二维材料薄膜的方法，采用内表面光滑的圆形管作为模具，并使模具高速旋转；在这一过程中，将含有成膜物质的溶液或分散液倒入模具中，溶液在离心力的作用下可以在模具表面快速形成均匀致密且微观结构有序的薄膜材料。利用该技术可实现二维材料、有机高分子材料、以及其他有机无机纳米材料等之一种或两种及以上薄膜及复合薄膜材料的高效制备，这为新型膜材料的高效控制制备提供解决方案。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种旋转喷涂制膜设备，可快速、高效、可控、安全的制备出大面积且具有有序微观结构的二维材料、有机高分子材料、以及其他有机或无机纳米材料的单一物质或多种物质复合薄膜材料。本技术的技术方案是：一种旋转喷涂制膜设备，包括：固定底座、旋转动力头、滚筒模具和成膜基体、缓冲垫、喷头、喷头支架、喷涂增压部件、加热套、滚筒模具保护套、喷涂溶液，具体结构如下：滚筒模具和成膜基体中，成膜基体紧贴于滚筒模具内侧；缓冲垫安装于旋转动力头与固定底座连接处，旋转动力头通过键轴连接滚筒模具，滚筒模具的外侧设置加热套，加热套外加滚筒模具保护套，滚筒模具保护套安装于滚筒模具和加热套之外侧，喷涂增压部件的出气口通过管路连至喷头一端的进气口，喷涂溶液通过管路连至喷头一端的进液口；喷头通过喷头支架固定于滚筒模具外端斜上方，喷头另一端的喷嘴对准滚筒模具内侧的成膜基体上。一种旋转喷涂制膜设备，包括：固定底座、旋转动力头、滚筒模具和成膜基体、缓冲垫、喷头、喷头移动装置、喷头移动支架、喷涂增压部件、喷涂液进料控制部件、光波加热管和固定架、滚筒模具保护套、喷涂溶液，具体结构如下：滚筒模具和成膜基体中，滚筒模具内侧贴附氟化离型膜作为成膜基体；缓冲垫安装于旋转动力头与固定底座连接处，旋转动力头通过连轴法兰连接滚筒模具，旋转动力头带动滚筒模具旋转，滚筒模具外加滚筒模具保护套，滚筒模具内侧通过安装光波加热管和固定架，固定架的一端通过螺栓固定于滚筒模具保护套侧面，固定架的另一端安装光波加热管；喷涂增压部件的出气口通过管路连接喷头一端的进气口，喷涂液进料控制部件的进液口连接喷涂溶液，喷涂液进料控制部件的出液口连接喷头一端的进液口；喷头安装于喷头移动支架顶端，喷头移动支架安装在喷头移动装置上。一种旋转喷涂制膜设备，包括：固定底座、旋转动力头、滚筒模具和成膜基体、缓冲垫、喷头、喷头移动装置、喷涂增压部件、喷涂液进料控制部件、光波加热管和固定架、滚筒模具保护套、滚筒模具尾端固定架、滚筒模具尾端三角架、中空稳定轴、稳定轴承、固定壳体、安全门、喷涂溶液，具体结构如下：滚筒模具和成膜基体中，滚筒模具内侧贴附离型膜作为成膜基体，缓冲垫安装于固定底座底部；滚筒模具的内侧安装光波加热管和固定架，光波加热管安装于固定架上，滚筒模具的外侧设置滚筒模具保护套，滚筒模具保护套的底部安装于固定底座上；旋转动力头通过连轴法兰连接滚筒模具，滚筒模具尾端连接滚筒模具尾端三角架，滚筒模具尾端三角架的轴心安装稳定轴承，稳定轴承通过中空稳定轴安装于滚筒模具尾端固定架中，滚筒模具尾端固定架安装于固定底座上，中空稳定轴的中空部分引入进气管、进液管，喷涂增压部件的出气口通过进气管连接喷头一端的进气口，喷涂液进料控制部件的进液口连接喷涂溶液，喷涂液进料控制部件的出液口通过进液管连接喷头一端的进液口，喷头排布于喷头移动装置上，喷头移动装置套设于中空稳定轴外侧；设备壳体由固定壳体和安全门组成，固定壳体罩扣于旋转动力头和滚筒模具外侧，固定壳体底部与固定底座连接，安全门位于滚筒模具一侧。所述的旋转喷涂制膜设备，安全门上安装但不限于电磁阀或限位开关；安全门采用但不限于通过导轨与固定底座相连，并能沿滚筒模具轴方向移动；或者，安全门顶部通过转轴安装于固定壳体，形成上掀式开合结构。所述的旋转喷涂制膜设备，旋转动力头是直流电机、伺服电机、步进电机或者主轴箱变速器和电机的组合；喷涂增压部件采用但不限于气体压缩机、压缩气体罐或无气喷涂增压泵，喷涂增压部件的出气口与喷头的进气口通过耐压管连接；喷头部件采用但不限于自动雾化喷头、超声波空气喷头、连续注射喷头、间歇式注射喷头或压电喷头；喷头移动装置包括直线移动模组或角度旋转控制模组。本技术的优点及有益效果如下：本技术制造一种可用于二维材料、有机高分子材料以及其它有机或无机纳米材料，通过液相快速形成具有可设计有序微观结构薄膜材料的设备。利用该设备制备薄膜材料的机制是：含有成膜物质的液体在一定压力下通过喷嘴雾化成细小的液滴，落在滚筒模具中以特定速度旋转的基体材料表面，或以连续液体的形式被定量的注射到旋转的基体材料表面；由于基体运动产生的剪切力使液滴被摊薄成极薄的液膜，使液滴中的溶剂可以快速挥发的同时，液滴内部所含有的成膜物质在剪切力的作用下也按照基体运动的方向定向排列；上述过程的不断累积，可以实现具有定向堆叠结构的薄膜材料的快速制备；而通过间歇的更换不同成膜物质溶液进行成膜，就可以实现多种物质复合层状有序薄膜结构的制造。从而，通过控制滚筒旋转速度、喷涂环境温度以及空气流量等参数可以实现溶剂的快速或按需挥发，从而实现高效成膜或按需成膜。附图说明图1-图2.实施例1简单小面积薄膜制备设备结构示意图和剖面图。其中，图1为结构示意图，图2为剖面图。图3-图4.实施例2稳定中等面积薄膜制备设备结构示意图和剖面图。其中，图3为结构示意图，图4为剖面图。图5-图6.实施例3高效大面积薄膜制备设备无外壳结构示意图和剖面图。其中，图5为结构示意图，图6为剖面图。图7.实施例3高效大面积薄膜制备设备整体结构示意图。附图中数字指代的部件名称如下：1固定底座；2旋转动力头；3滚筒模具和成膜基体；4缓冲垫；5喷头；6喷头支架；7喷头移动装置；8喷头移动支架；9喷涂增压部件；10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转喷涂制膜设备，其特征在于，包括：固定底座、旋转动力头、滚筒模具和成膜基体、缓冲垫、喷头、喷头支架、喷涂增压部件、加热套、滚筒模具保护套、喷涂溶液，具体结构如下：滚筒模具和成膜基体中，成膜基体紧贴于滚筒模具内侧；缓冲垫安装于旋转动力头与固定底座连接处，旋转动力头通过键轴连接滚筒模具，滚筒模具的外侧设置加热套，加热套外加滚筒模具保护套，滚筒模具保护套安装于滚筒模具和加热套之外侧，喷涂增压部件的出气口通过管路连至喷头一端的进气口，喷涂溶液通过管路连至喷头一端的进液口；喷头通过喷头支架固定于滚筒模具外端斜上方，喷头另一端的喷嘴对准滚筒模具内侧的成膜基体上。

【技术特征摘要】
1.一种旋转喷涂制膜设备，其特征在于，包括：固定底座、旋转动力头、滚筒模具和成膜基体、缓冲垫、喷头、喷头支架、喷涂增压部件、加热套、滚筒模具保护套、喷涂溶液，具体结构如下：滚筒模具和成膜基体中，成膜基体紧贴于滚筒模具内侧；缓冲垫安装于旋转动力头与固定底座连接处，旋转动力头通过键轴连接滚筒模具，滚筒模具的外侧设置加热套，加热套外加滚筒模具保护套，滚筒模具保护套安装于滚筒模具和加热套之外侧，喷涂增压部件的出气口通过管路连至喷头一端的进气口，喷涂溶液通过管路连至喷头一端的进液口；喷头通过喷头支架固定于滚筒模具外端斜上方，喷头另一端的喷嘴对准滚筒模具内侧的成膜基体上。2.一种旋转喷涂制膜设备，其特征在于，包括：固定底座、旋转动力头、滚筒模具和成膜基体、缓冲垫、喷头、喷头移动装置、喷头移动支架、喷涂增压部件、喷涂液进料控制部件、光波加热管和固定架、滚筒模具保护套、喷涂溶液，具体结构如下：滚筒模具和成膜基体中，滚筒模具内侧贴附氟化离型膜作为成膜基体；缓冲垫安装于旋转动力头与固定底座连接处，旋转动力头通过连轴法兰连接滚筒模具，旋转动力头带动滚筒模具旋转，滚筒模具外加滚筒模具保护套，滚筒模具内侧通过安装光波加热管和固定架，固定架的一端通过螺栓固定于滚筒模具保护套侧面，固定架的另一端安装光波加热管；喷涂增压部件的出气口通过管路连接喷头一端的进气口，喷涂液进料控制部件的进液口连接喷涂溶液，喷涂液进料控制部件的出液口连接喷头一端的进液口；喷头安装于喷头移动支架顶端，喷头移动支架安装在喷头移动装置上。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永生，裴嵩峰，韦覃伟，钟晶，任文才，钱希堂，成会明，
申请(专利权)人：深圳烯材科技有限公司，中国科学院金属研究所，
类型：新型
国别省市：广东,44