一种成膜动力学测试仪器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种成膜动力学测试仪器，包括特定光源、光敏电阻、采集控制器及数据处理计算机，在玻璃板上将铸膜液刮制成膜，放入容器的凝固浴内，特定光源直射于聚合物铸膜液上，光敏电阻位于容器的正下方，透射光的强度由光敏电阻的电压表示，光敏电阻连接采集控制器，采集控制器连接数据处理计算机，通过测量相分离过程中透过膜的光强度的变化，转化为电压值随时间的变化关系，生成成膜曲线。本测试仪器结构紧凑，体积小，使用方便。

【技术实现步骤摘要】
一种成膜动力学测试仪器
本技术属于膜材料制备领域，尤其是一种成膜动力学测试仪器。
技术介绍
铸膜液接触到凝固浴时，铸膜液中的溶剂和凝固剂通过截面相互扩散的传质过程决定聚氨酯微孔膜的孔径与孔径分布以及不对称结构。影响扩散传质速率的因素包括溶剂和非溶剂的种类、高聚物的质量分数、涂层厚度以及凝固浴温度等。一般铸膜液呈无色透明状，在成膜过程中，溶剂被萃取出来，铸膜液分相发生沉淀，由透明变为白色。可根据此过程的透光强度表征成膜速率。目前测量成膜速率的仪器，一般计量时间固定为30s，而当成膜速率较慢，以分钟为计量单位时，此测量仪器无法得出结果，且由于计量时间较短，在加入凝固剂初期往往容易带来误差。如果在铸膜液完全浸入凝固浴时进行测量，一是对于成膜速率很快的铸膜液无法及时测量；二是无法掌控起始时间，无法进行多组分比较。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种结构紧凑、使用方便的成膜动力学测试仪器。本技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种成膜动力学测试仪器，包括特定光源、光敏电阻、采集控制器及数据处理计算机，在玻璃板上将铸膜液刮制成膜，放入容器的凝固浴内，特定光源直射于聚合物铸膜液上，光敏电阻位于容器的正下方，透射光的强度由光敏电阻的电压表示，光敏电阻连接采集控制器，采集控制器连接数据处理计算机，通过测量相分离过程中透过膜的光强度的变化，转化为电压值随时间的变化关系，生成成膜曲线。而且，所述的采集控制器以ArduinoUNO为主控制板、ATMEGA328为主控制器，直接调用控制器的ADC采集功能，将采集到的电压直接通过ArduinoUNO自带串口传输到数据处理计算机并做保存。而且，所述的采集控制器采用STC89C52单片机作为主控制器，配合ADC采集芯片，将采集到的电压值变为数字量提供给STC89C52芯片处理并计算，之后存储。而且，所述的采集控制器采用STC15W408AS单片机作为主控制器，配合CH340G串口通信芯片和ADC采集芯片，CH340G用做数据处理计算机和采集控制器之间通信。本技术的优点和积极效果是：本测试仪器采用ATMEGA328为主控制器，运用控制器的ADC功能，将光敏电阻的电压采集回控制器，再利用串口与电脑通信，发送数据到上位机，所有数据由上位机进行保存显示。在上位机发送框中，可以对电压采集时间进行调整，调整范围为1～9999毫秒。使用时，将特定光源直射于聚合物铸膜液上，光敏电阻位于液膜正下方接受透射光，液膜分相发生沉淀时，由透明慢慢变为白色，透射光强度随之减弱，利用计算机采集电压变化值。本测试仪器结构紧凑，体积小，使用方便。附图说明图1为本测试仪器的结构及安装示意图；图2为本测试仪器的采集控制器的工作流程图；图3为聚氨酯在蒸馏水中成膜曲线图；图4为聚氨酯在醇中成膜曲线图。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施例对本技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本技术的保护范围。一种成膜动力学测试仪器，包括特定光源3、光敏电阻6、采集控制器5及数据处理计算机4，在玻璃板1上将铸膜液刮制成膜2，放入容器凝固浴7内，特定光源直射于聚合物铸膜液上，光敏电阻位于容器的正下方，透射光的强度由光敏电阻的电压表示。光敏电阻连接采集控制器，采集控制器通过串口连接数据处理计算机。所述的采集控制器可以采用ATMEGA328为主控制器，直接调用控制器的ADC采集功能，将采集到的电压直接通过ArduinoUNO主控制板自带串口传输到数据处理计算机并做保存。对于数据采集，采用ATMEGA328的10位ADC采集，其最大误差为0.00488V，实际通过串口返回的数据为0～1023(对应0～5V电压数值)以便于计算。对于时间控制方面，ATMEGA328采用了16MHz的晶振频率，直接作为系统时钟，采用指令周期进行演示，其测量时间间隔能满足用户需求，低于了100微妙的误差。用户对采集时间的控制以及采集数据的返回，都是通过串口进行通信，串口波特率设置为115200，其上位机进行数据接收和时间控制时，需要设置串口波特率参数并打开正确的COM口。所述的采集控制器也可以采用宏晶公司的STC89C52单片机作为主控制器，配合ADC采集芯片。将采集到的电压值变为数字量提供给STC89C52芯片处理并计算，之后存储。所述的采集控制器也可以采用宏晶公司的STC15W408AS单片机作为主控制器，配合CH340G串口通信芯片和ADC采集芯片。其中CH340G用做数据处理计算机和采集控制器之间通信。本技术的工作原理为：铸膜液液膜接触到凝固浴时，在液膜表面以及内部溶剂被凝固浴所萃取，液膜由于分相发生沉淀，液膜由透明慢慢变为白色，因此透过液膜的透射光强度随之减弱。透射光强度开始减弱的时候即为相分离的开始时间，直到透射光强度降至某一稳定值时则认为相分离完成，电压值下降至某一稳定值，并在一定时间之后随着时间的延长逐渐趋于平稳。利用本相分离成膜测试仪，测量相分离过程中透过膜的光强度的变化，转化为电压值随时间的变化关系，即成膜曲线。该曲线反映出液膜发生固化的起始电压和结束电压以及所用的时间间隔，并且可根据不同凝固浴的萃取速率不同可适当调整采集时间。将数据导入Excel表格，设置为时间与电压变化值之间的关系曲线。例如，聚氨酯成膜时，分别以蒸馏水和甲醇为凝固浴，如图3、图4所示。其斜率的绝对值可反映出该过程的成膜速率的快慢程度，即在光投射曲线中相同时间段内，电压值增加的幅度越大，说明该体系的成膜速率越快，固化成膜所用时间越短。以上所述的仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成膜动力学测试仪器，其特征在于：包括特定光源、光敏电阻、采集控制器及数据处理计算机，在玻璃板上将铸膜液刮制成膜，放入容器的凝固浴内，特定光源直射于聚合物铸膜液上，光敏电阻位于容器的正下方，透射光的强度由光敏电阻的电压表示，光敏电阻连接采集控制器，采集控制器连接数据处理计算机，通过测量相分离过程中透过膜的光强度的变化，转化为电压值随时间的变化关系，生成成膜曲线。

【技术特征摘要】
1.一种成膜动力学测试仪器，其特征在于：包括特定光源、光敏电阻、采集控制器及数据处理计算机，在玻璃板上将铸膜液刮制成膜，放入容器的凝固浴内，特定光源直射于聚合物铸膜液上，光敏电阻位于容器的正下方，透射光的强度由光敏电阻的电压表示，光敏电阻连接采集控制器，采集控制器连接数据处理计算机，通过测量相分离过程中透过膜的光强度的变化，转化为电压值随时间的变化关系，生成成膜曲线。2.根据权利要求1所述的成膜动力学测试仪器，其特征在于：所述的采集控制器以ArduinoUNO为主控制板、ATMEGA328为主控制器，直接调用控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵梓年，赵继超，张佳鑫，龙李进，刘美惠，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：新型
国别省市：天津,12