制备单层二氧化钛纳米薄膜涂层的系统的制作方法

文档序号:14643767发布日期:2018-06-08 20:41阅读:170来源:国知局

本实用新型涉及材料制备装置的技术领域,更为具体地,涉及一种制备单层二氧化钛纳米薄膜涂层的系统。



背景技术:

二氧化钛是一种高效的光催化剂,具有氧化能力强、无毒、稳定性好等优点。现已普遍应用于空气、水污染处理中。在紫外光线的激发下,二氧化钛材料可以产生空穴及自由基,对有机污染物分子进行分解作用。二氧化钛纳米薄膜涂层是指厚度为10-500纳米的二氧化钛涂层,基底的使用具有广泛性,如纤维、玻璃、不锈钢等。由于固定在刚性材料上,且厚度为纳米尺度,具有量子效应,二氧化钛纳米涂层具有比一般二氧化钛颗粒更好的光催化活性及实用性。

目前,生产二氧化钛纳米薄膜涂层的方法通常有颗粒分散溶液喷涂法、旋涂法、浸渍提拉法等。其中旋涂法及浸渍提拉法制备的二氧化钛薄膜具有更好的稳定性与活性。这两种方法属于溶胶凝胶工艺,是利用钛的前驱物(通常为钛酸丁酯的乙醇溶液)制备二氧化钛溶胶,在催化剂的作用下发生缩聚反应得到二氧化钛凝胶,之后通过加热二氧化钛凝胶至不同的温度,获得不同的晶型的二氧化钛。制作涂层的方式通常有旋涂法和拉涂法两种,目的都是将少量二氧化钛溶胶固定在基底上,而后原位生成二氧化钛凝胶,再通过加热获得二氧化钛涂层。

目前市面上的使用提拉法的镀膜设备主要为国产设备如钢线卷绕垂吊式提拉法,液压驱动法,但这些镀膜方法仅能得到小型片状或条状的初级镀膜样品(无定型二氧化钛凝胶),无法大规模化生产,且在镀膜完成后都需要人工进行后续处理才能得到有实用价值的特定晶型的二氧化钛薄膜涂层,无法流水线自动生产成品的二氧化钛薄膜涂层。



技术实现要素:

鉴于上述问题,本实用新型的目的是提供一种制备单层二氧化钛纳米薄膜涂层的系统,以解决现有技术不能大规模生产且后续需要人为处理的问题。

为了实现上述目的,本实用新型通过以下的技术方案来实现的:

一种制备单层二氧化钛纳米薄膜涂层的系统,包括:

储液箱,其内装有镀膜溶液;

第一传送辊,其设置在所述储液箱内,镀膜基带卷绕在所述第一传送辊上,所述第一传送辊还与第一驱动机构连接,所述第一驱动机构为所述第一传送辊转动提供动力;

第二传送辊,其与所述第一传送辊间隔设置,所述镀膜基带被所述第一传送辊送至所述第二传送辊上;

第一加热装置,其设置在所述第一传送辊和所述第二传送辊之间,所述镀膜基带穿越所述第一加热装置的加热区域;

第三传送辊,其与所述第二传送辊间隔设置,所述镀膜基带被所述第二传送辊送至所述第三传送辊上,并在所述第三传送辊上被收集,所述第三传送辊与第二驱动机构连接,所述第二驱动机构为所述第三传送辊转动提供动力;

第二加热装置,其设置在第二传送辊和第三传送辊之间,且所述镀膜基带在所述第二加热装置的加热区中通过;以及

控制装置,其包括控制器和与所述控制器电气连接的显示屏,所述第一驱动机构、所述第一加热装置、所述第二驱动机构以及所述第二加热装置均与所述控制器电气连接,所述控制器用于控制所述第一驱动机构和所述第二驱动机构的驱动速度,所述控制器还用于控制所述第一加热装置和所述第二加热装置的加热温度。

优选的是,所述储液箱的上部设置有可打开或盖合的活动盖板,所述活动盖板上还设置有供镀膜基带通过的长方形小孔。

优选的是,所述第二传送辊与所述第一传送辊存在高度差。

优选的是,所述第二传送辊与第三传送辊之间还设置有第四传送辊,所述第二加热装置设置在所述第二传送辊和所述第四传送辊之间,所述镀膜基带在所述第二加热装置的加热区中通过。

优选的是,所述第四传送辊和所述第三传送辊存在高度差。

优选的是,所述第四传送辊和所述第三传送辊之间设置有鼓风机,所述鼓风机的出风口朝向所述镀膜基带设置,用于对镀膜基带降温。

优选的是,所述第一加热装置和所述第二加热装置均为恒温加热装置。

与现有技术相比,本实用新型至少具有以下有益效果:

(1)本实用新型的系统运动过程稳定,速度均匀,镀膜基带从第一传送辊处离开液面均匀稳定地进入加热区,使得整个镀膜基带上形成的纳米薄膜厚度均匀,无条纹产生,确保了镀膜效果;

(2)本实用新型在一条生产线上即可大规模生产所需的二氧化钛涂层产品,大大提高了生产效率,降低了成本;

(3)本实用新型通过控制镀膜基带溶储液箱内镀膜溶液的相对运动速度可以生产不同厚度的薄膜(10-100nm);

(4)本实用新型结构紧凑,易维护,工作可靠;

(5)本实用新型采取全自动精密控制,且各参数均连续可调,实现整个镀膜过程的全自动运行,节省人力工时,极大的提高了工作效率,也避免了因人工操作不当引起的产品质量问题。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明内容,并且随着对本实用新型的更全面理解,本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中:

图1为本实用新型的结构示意图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

其中,储液箱1,镀膜基带10,第一传送辊2,第二传送辊3,第一加热装置4,第三传送辊5,第二加热装置6,控制器7,显示屏8,第四传送辊9。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。

一种制备单层二氧化钛纳米薄膜涂层的系统,包括:

储液箱1,其内装有镀膜溶液;

第一传送辊2,其设置在储液箱1内,镀膜基带10卷绕在第一传送辊2上,第一传送辊2还与第一驱动机构连接,第一驱动机构为第一传送辊2转动提供动力;

第二传送辊3,其与第一传送辊2间隔设置,镀膜基带10被第一传送辊2送至第二传送辊3上;

第一加热装置4,其设置在第一传送辊2和所第二传送辊3之间,镀膜基带10穿越第一加热装置4的加热区域;

第三传送辊5,其与第二传送辊3间隔设置,镀膜基带10被第二传送辊3送至第三传送辊5上,并在第三传送辊5上被收集,第三传送辊5与第二驱动机构连接,第二驱动机构为第三传送辊5转动提供动力;

第二加热装置6,其设置在第二传送辊3和第三传送辊之5间,且镀膜基带10在第二加热装置6的加热区中通过;以及

控制装置,其包括控制器7和与控制器7电气连接的显示屏8,第一驱动机构、第一加热装置4、第二驱动机构以及第二加热装置6均与控制器7电气连接,控制器7用于控制第一驱动机构和第二驱动机构的驱动速度,控制器还用于控制第一加热装置4和第二加热装置6的加热温度。

在上述技术方案中,储液箱1用于储存镀膜溶液。在储液箱1内安装在第一传送辊2,镀膜基带10卷绕在第一传送辊2上。第一传送辊2与第一驱动机构连接,该第一驱动机构可为驱动电机。第一驱动电机转动带动第一传送辊2转动,从而对卷绕在第一传送辊2上的镀膜基带10进行传送。镀膜基带10与储液箱1内的镀膜溶液接触,再在第一传送辊2的作用下脱离镀膜溶液,进入第一加热装置4的加热区域中被第一次加热,镀膜基带10上的二氧化钛溶胶第一次被加热固化为初级镀膜产品(无定型二氧化钛);镀膜基带10再被送至第二传送辊3上,之后进入第二加热装置6的加热区域内被第二次加热,再一次加热固化从而实现成品镀膜产品(结晶二氧化钛)的完成,最后在第三传送辊5处被收集。第三传送辊5与第二驱动机构连接,第二驱动机构可为驱动电机。本系统由主动传送的第一传送辊2和第三传送辊5带动镀膜基带10在整个系统中运行。控制装置包括控制器7和与控制器7电气连接的显示屏8,该显示屏8为人机交互界面,可在显示屏8上设置控制器控制的相应参数。控制器7与第一驱动机构、第二驱动机构、第一加热装置4和第二加热装置6电气连接,控制器7用于控制第一驱动机构和第二驱动机构的转速,进而控制镀膜基带10走带速度,控制器7还控制第一加热装置4和第二加热装置6加热温度、预热时间,此外控制器7还可以控制整个系统的运行时间,进而对整个镀膜过程实现全自动控制,减少人为因数对制备涂层的影响。

在另一种技术方案中,储液箱1的上部设置有可打开或盖合的活动盖板,活动盖板上还设置有供镀膜基带10通过的长方形小孔,这样既不影响镀膜基带的运行,又可以防止镀膜溶液被污染,也可以解除潮湿空气对镀膜溶液造成的水解。

在另一种技术方案中,第二传送辊3与第一传送辊2存在高度差,这样在镀膜过程中可以实现镀膜基带10相对于镀膜溶液进行提拉运动,增强第一次加热固化的效果。

在另一种技术方案中,第二传送辊3与第三传送辊5之间还设置有第四传送辊9,第二加热装置6设置在第二传送辊3和第四传送辊9之间,镀膜基带10在第二加热装置6的加热区中通过。镀膜基带10经过第二加热装置6加热后温度较高,直接在第三传送辊5处被收集,会影响涂层的效果且散热慢,在第二传送辊3和第三传送辊5之间增加第四传送辊9,镀膜基带10在卷绕之前先进行降温,可以保证镀膜效果。

在另一种技术方案中,第四传送辊9和第三传送辊5存在高度差,这样镀膜基带10在传送过程中被拉紧,从而能使得制得的涂层厚度均匀,无条纹产生。

在另一种技术方案中,第四传送辊9和第三传送辊5之间设置有一鼓风机,鼓风机的出风口朝向镀膜基带设置,这样在镀膜基带被收集前,先用鼓风机对镀膜基带进行降温,待其降至接近室温,再被第三传送辊5收集,也可以通过加大第四传送辊9和第三传送辊5之间的间距的方式,让镀膜基带自然降温后再被第三传送辊5收集,方便后续使用和运输。

在另一种技术方案中,第一加热装置4和第二加热装置6均为恒温加热装置,这样镀膜基带10在其中穿越的过程中受热均匀,保证了镀膜的效果。

如上参照附图以示例的方式描述根据本实用新型的制备单层二氧化钛纳米薄膜涂层的系统。但是,本领域技术人员应当理解,对于上述本实用新型所提出的制备单层二氧化钛纳米薄膜涂层的系统,还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此,本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

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