聚合物薄膜浇铸法制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种聚合物薄膜浇铸法制备装置，包括：减震底座；浇铸模具，其通过中筒连接在减震底座上；上盖，其与中筒连接以使浇铸模具形成密闭浇铸腔；上盖与中筒的连接处设置有密封圈和多孔膜组件；上盖上设置有用于充气和聚合物溶液进料的接口；监控单元，其连接在上盖上并与密闭浇铸腔连通；质量流量控制器，其通过上盖与密闭浇铸腔连通；质量流量控制器上连接有真空泵。本发明专利技术通过对聚合物及溶剂的气、液、固状态的温度、压力、挥发或扩散速率等重要参数的监测与控制，可以加深对浇铸工艺过程的理解，找出消除或降低马拉高尼效应的优化工艺参数，减少薄膜质量问题，提高了工艺的重复性和可靠性，并最终提高薄膜的质量和合格率。

【技术实现步骤摘要】
聚合物薄膜浇铸法制备装置
本专利技术属于聚合物加工成型领域，具体涉及一种聚合物薄膜浇铸法制备装置。
技术介绍
在激光惯性约束聚变(ICF)研究中，常用聚苯乙烯、掺杂聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等聚合物的薄膜制备各种类型的靶。在强场物理实验中，聚苯乙烯薄膜常用于研究激光与材料之间的相互作用。除了结构简单的平面聚合物薄膜靶外，还有一些设计结构更为复杂的靶型，如在聚苯乙烯靶的表面要求具有二维或三维正弦调制图纹的调制靶、聚苯乙烯薄膜-泡沫调制复合靶等，这些靶的制备均以聚合物薄膜的制备为基础。采用浇铸法制备的聚合物薄膜是目前ICF物理实验中最常用的聚合物薄膜之一。浇铸法是一种设备投资少且方便易行的聚合物薄膜制备方法。适合采用浇铸法制备的聚合物薄膜产品的特点是产量小、规格多，厚度一般在10微米至100微米之间。因为浇铸法制备的高纯度聚苯乙烯等聚合物薄膜主要用于ICF研究领域，所以开展制备研究工作的主要是美国、中国等的ICF相关研究机构。美国GA公司在上世纪90年代初就开始采用浇铸法制备聚苯乙烯薄膜，用于制备Nike靶及OMEGA激光靶。GA公司采用的方法是将聚苯乙烯溶液浇铸在抛光的硅基片上，然后将硅基片置于超声波清洗器中水的表面，通过超声振动流体加速溶液在硅基片表面的铺展，同时令溶剂挥发，最后得到薄膜。国内曾经采用的工艺方法是先将模具底面的模板用水平仪辅助调整底部的螺栓至水平，然后将聚苯乙烯溶液浇注在组合模具内的抛光模板表面，溶剂挥发后得到薄膜。为了提高薄膜的平整度，溶剂挥发的过程中会在模具上覆盖一张中速滤纸，以减小快速的溶剂挥发带来的表面扰动。但是这种工艺方法受环境影响大，工艺的重复性较差，可靠性较低，因此制备的薄膜合格率较低。另外，因为对薄膜的制备过程缺乏有效的监测和控制，所以难以通过工艺优化提高薄膜的制备工艺水平。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术要解决的技术问题是提供一种聚合物薄膜浇铸法制备与过程监控装置，以降低环境因素的影响，提高薄膜制备工艺的可控制性，从而提高工艺的重复性和可靠性。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种聚合物薄膜浇铸法制备装置，包括：减震底座；用于容纳聚合物溶液的浇铸模具，其通过套设在浇铸模具外的中筒可拆卸连接在减震底座上；上盖，其与所述中筒的上端可拆卸连接以使浇铸模具形成密闭浇铸腔；所述上盖与中筒的可拆卸连接处设置有密封圈和将密闭浇铸腔分隔为上下腔的多孔膜组件；所述上盖上设置有用于充气和聚合物溶液进料的接口；用于监控密闭浇铸腔内环境参数的监控单元，其可拆卸连接在上盖上并与密闭浇铸腔连通；质量流量控制器，其通过所述上盖与密闭浇铸腔连通；所述质量流量控制器上连接有用于将密闭浇铸腔抽真空的真空泵。优选的是，减震底座为气浮减震平台。优选的是，所述浇铸模具与减震底座的可拆卸连接方式为：所述中筒与减震底座螺栓连接，并在螺栓连接处设置有垫片；所述上盖与中筒的可拆卸连接方式为：所述中筒顶部的法兰通过螺栓和垫片与上盖的法兰连接。优选的是，所述浇铸模具包括置于减震底座上的浇铸模板和与浇铸模板相匹配的L型密封圈；所述浇铸模板为带有凸台的圆形铜板，凸台直径与L型密封圈内径一致，凸台高度低于L型密封圈高度，并且L型密封圈上缘至凸台上表面的高度即为聚合物溶液浇铸液面的最大高度，L型密封圈的外径与浇铸模板直径一致。优选的是，所述多孔膜组件包括：多孔膜、用于支撑多孔膜的隔板和用于固定多孔膜的压板。优选的是，所述多孔膜为滤纸或孔径为0.1～0.45μm的薄膜；所述隔板为多孔状、网格状或轮辐状薄板中的任意一种；所述压板为多孔状、网格状或轮辐状薄板中的任意一种。优选的是，所述中筒为夹套式中筒；所述夹套式中筒的夹套上带有入水口和出水口；入水口位于中筒侧壁上，并连接恒温循环水浴的出水口；出水口位于中筒侧壁与入水口相对的位置，并且连接恒温循环水浴的入水口。优选的是，所述监控单元包括：温度传感器I、温度传感器II和压力传感器；所述温度传感器I的顶端与浇铸模板上表面的距离小于10μm；所述温度传感器II的顶端与多孔膜组件的上表面的距离大于0.5cm。优选的是，所述温度传感器I和温度传感器II均为Pt100热电偶，并采用不锈钢封装；所述压力传感器为绝对压力传感器；所述温度传感器I、温度传感器II和压力传感器均连接至多通道记录仪。优选的是，所述用于充气和聚合物溶液进料的接口上采用旋拧式快插头连接软管，所述软管的顶端与浇铸模板上表面的距离大于聚合物溶液形成的浇铸液面的最大高度。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术通过减震底座降低了环境震动的影响，通过密闭的浇铸腔体和空气排出后氮气导入的设计降低了环境湿度的影响，通过夹套式加热设计和温度传感器降低了环境温度的影响。与此同时，密闭的浇铸腔体结合质量流量控制器实现了对溶剂蒸气排出速率的监测与控制，夹套式加热设计、温度传感器和压力传感器实现了对溶剂在气液界面上的扩散速率的监测与控制。通过对聚合物及溶剂的气、液、固状态的温度、压力、挥发或扩散速率等重要参数的监测与控制，可以加深对浇铸工艺过程的理解，找出消除或降低马拉高尼效应的优化工艺参数，减少薄膜质量问题。因此，本专利技术的聚合物薄膜浇铸法制备与过程监控装置，降低了环境因素的影响，使薄膜浇铸制备工艺可监测、可控制，这将可以提高工艺的重复性和可靠性，并最终提高薄膜的质量和合格率。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明：图1为本专利技术聚合物薄膜浇铸法制备装置的装配结构示意图；图2为本专利技术聚合物薄膜浇铸法制备装置的外观结构示意图；图3为本专利技术聚合物薄膜浇铸法制备装置的剖面结构示意图；图4为本专利技术聚合物薄膜浇铸法制备装置的另一角度剖面结构示意图。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。图1～4示出了本专利技术的一种聚合物薄膜浇铸法制备装置，包括：减震底座1；用于容纳聚合物溶液的浇铸模具，其通过套设在浇铸模具外的中筒4可拆卸连接在减震底座1上；上盖9，其与所述中筒4的上端可拆卸连接以使浇铸模具形成密闭浇铸腔18；所述上盖9与中筒4的可拆卸连接处设置有密封圈5和将密闭浇铸腔18分隔为上下腔的多孔膜组件19；所述上盖9上设置有用于充气和聚合物溶液进料的接口20；密封圈I的材质为聚四氟乙烯；中筒和上盖的材质均为不锈钢；用于监控密闭浇铸腔18内环境参数的监控单元21，其可拆卸连接在上盖9上并与密闭浇铸腔18连通；上盖顶部的通孔带有标准内螺纹，所述监控单元接口处均带有外螺纹，通过螺栓和垫片与上盖顶部预留的标准内螺纹接口相连接，并通过生料带增加密封性；质量流量控制器13，其通过所述上盖9与密闭浇铸腔18连通；所述质量流量控制器13上连接有用于将密闭浇铸腔18抽真空的真空泵22；所述质量流量控制器为低压差型，可耐三氯甲烷、甲苯、乙酸乙酯、环己烷、二噁烷的蒸汽腐蚀，可设定流速并记录实时流速和流量；气体流入口连接在上盖上，气体流出口连接真空泵22。在这种技术方案中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物薄膜浇铸法制备装置，其特征在于，包括：减震底座；用于容纳聚合物溶液的浇铸模具，其通过套设在浇铸模具外的中筒可拆卸连接在减震底座上；上盖，其与所述中筒的上端可拆卸连接以使浇铸模具形成密闭浇铸腔；所述上盖与中筒的可拆卸连接处设置有密封圈和将密闭浇铸腔分隔为上下腔的多孔膜组件；所述上盖上设置有用于充气和聚合物溶液进料的接口；用于监控密闭浇铸腔内环境参数的监控单元，其可拆卸连接在上盖上并与密闭浇铸腔连通；质量流量控制器，其通过所述上盖与密闭浇铸腔连通；所述质量流量控制器上连接有用于将密闭浇铸腔抽真空的真空泵。

【技术特征摘要】
1.一种聚合物薄膜浇铸法制备装置，其特征在于，包括：减震底座；用于容纳聚合物溶液的浇铸模具，其通过套设在浇铸模具外的中筒可拆卸连接在减震底座上；上盖，其与所述中筒的上端可拆卸连接以使浇铸模具形成密闭浇铸腔；所述上盖与中筒的可拆卸连接处设置有密封圈和将密闭浇铸腔分隔为上下腔的多孔膜组件；所述上盖上设置有用于充气和聚合物溶液进料的接口；用于监控密闭浇铸腔内环境参数的监控单元，其可拆卸连接在上盖上并与密闭浇铸腔连通；质量流量控制器，其通过所述上盖与密闭浇铸腔连通；所述质量流量控制器上连接有用于将密闭浇铸腔抽真空的真空泵。2.如权利要求1所述的聚合物薄膜浇铸法制备装置，其特征在于，减震底座为气浮减震平台。3.如权利要求1所述的聚合物薄膜浇铸法制备装置，其特征在于，所述浇铸模具与减震底座的可拆卸连接方式为：所述中筒与减震底座螺栓连接，并在螺栓连接处设置有垫片；所述上盖与中筒的可拆卸连接方式为：所述中筒顶部的法兰通过螺栓和垫片与上盖的法兰连接。4.如权利要求1所述的聚合物薄膜浇铸法制备装置，其特征在于，所述浇铸模具包括置于减震底座上的浇铸模板和与浇铸模板相匹配的L型密封圈；所述浇铸模板为带有凸台的圆形铜板，凸台直径与L型密封圈内径一致，凸台高度低于L型密封圈高度，并且L型密封圈上缘至凸台上表面的高度即为聚合物溶液浇铸液面的最大高度，L型密封圈的外径与浇铸模板直径一致。5.如权利要求1所述的聚合物薄膜浇铸法制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇光，朱方华，张超，徐嘉靖，李娃，尹强，张伟，张帅，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51