本实用新型专利技术公开了一种薄膜表面功能化生产装置和聚酰亚胺薄膜生产系统。该薄膜表面功能化生产装置包括沿聚酰亚胺薄膜的前进方向依次的：碱液槽，用于盛装碱液；离子交换槽，用于盛装金属盐溶液；加热组件，用于加热聚酰亚胺薄膜。本装置首先对聚酰亚胺薄膜进行表面处理，使表层的聚酰亚胺形成聚酰胺盐，进入金属盐溶液中发生离子交换反应，得到聚酰胺酸与金属离子的络合物；随后经由加热组件的热处理使聚酰胺酸重新环化成为聚酰亚胺，金属离子则被还原为金属原子或进一步氧化得到金属氧化物，在聚酰亚胺表面形成金属层或金属氧化物层，实现聚酰亚胺薄膜的表面功能化的高效连续生产。现聚酰亚胺薄膜的表面功能化的高效连续生产。现聚酰亚胺薄膜的表面功能化的高效连续生产。
【技术实现步骤摘要】
薄膜表面功能化生产装置和聚酰亚胺薄膜生产系统
[0001]本技术涉及复合材料领域，尤其是涉及薄膜表面功能化生产装置和聚酰亚胺薄膜生产系统。
技术介绍
[0002]在有机工程薄膜中，聚酰亚胺(PI)薄膜以其优异的耐热性、高强度以及模量、尺寸稳定性和可大面积化连续加工(如卷对卷工艺，Roll-to-Roll)等诸多优点，被广泛应用于柔性电子材料、微电子封装和太阳能电池等领域。在PI薄膜表面负载无机功能化材料形成的复合材料可以同时拥有PI和无机材料的优异性能，达到协同优化的效应，具有广泛的应用前景。目前在PI薄膜表面负载无机材料通常采用磁控溅射或化学沉积的方法，但这种方法工艺复杂，无法大面积化连续加工。
技术实现思路
[0003]本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种能够连续加工生产的薄膜表面功能化生产装置和聚酰亚胺薄膜生产系统。
[0004]第一方面，本技术的一个实施例提供了一种薄膜表面功能化生产装置，该薄膜表面功能化生产装置包括沿聚酰亚胺薄膜的前进方向依次的：
[0005]碱液槽，用于盛装碱液，碱液用于与聚酰亚胺薄膜发生水解开环反应；
[0006]离子交换槽，用于盛装金属盐溶液，金属盐溶液用于与发生水解开环反应后的聚酰亚胺薄膜发生离子交换反应；
[0007]加热组件，用于加热聚酰亚胺薄膜。
[0008]本技术实施例的聚酰亚胺薄膜表面功能化生产装置至少具有如下有益效果：
[0009]本技术实施例所提供的装置首先将聚酰亚胺薄膜浸入碱液对其进行表面处理，使薄膜表层的聚酰亚胺发生水解开环反应形成聚酰胺盐，表面的聚酰胺盐进入金属盐溶液中发生离子交换反应，得到聚酰胺酸与金属离子的络合物；随后经由加热组件的热处理使聚酰胺酸重新环化成为聚酰亚胺，而络合的金属离子则被还原为金属原子或进一步氧化得到金属氧化物，从而在聚酰亚胺表面形成金属层或金属氧化物层(即无机层)，实现聚酰亚胺的表面功能化。通过上述连续的几步操作，可以实现在聚酰亚胺薄膜上负载金属层或金属氧化物层的高效连续生产。
[0010]根据本技术的一些实施例的薄膜表面功能化生产装置，还包括顺序设于碱液槽与离子交换槽之间的第一清洗槽，第一清洗槽用于除去聚酰亚胺薄膜上的碱液。聚酰亚胺薄膜在经过与碱液的水解开环反应后，及时洗去表面未反应的碱液，避免影响离子交换反应的进行，从而保证金属层或金属氧化物层的形成能够均匀致密。
[0011]根据本技术的一些实施例的薄膜表面功能化生产装置，还包括顺序设于离子交换槽与加热组件之间的第二清洗槽，第二清洗槽用于除去聚酰亚胺薄膜上的金属盐溶液。聚酰亚胺薄膜在经过与金属盐溶液的离子交换反应后，及时洗去表面未反应的金属盐，
避免加热处理中多余的金属盐影响金属层/金属氧化物层的结构，从而保证均匀致密且能够与作为基底的聚酰亚胺层紧密结合。
[0012]根据本技术的一些实施例的薄膜表面功能化生产装置，碱液槽和/或离子交换槽设有加热部件。通过加热部件的设置及时调整碱液槽和/或离子交换槽内的温度，控制开环反应和/或离子交换反应的进程，调节所形成的金属层/金属氧化物层的厚度。
[0013]根据本技术的一些实施例的薄膜表面功能化生产装置，加热部件为加热板。通过在碱液槽和/或离子交换槽的底部设置加热板，使溶液能够均匀受热，避免聚酰亚胺薄膜不同位置两种反应的速率相差过大导致金属层/金属氧化物层厚度不均而影响使用。
[0014]根据本技术的一些实施例的薄膜表面功能化生产装置，碱液槽和/或离子交换槽设有浓度调节部件。通过浓度调节部件的设置能够及时调整碱液槽和/或离子交换槽内的碱液和/或金属盐溶液的浓度，避免因反应的进行导致溶液浓度下降，进一步使得反应的程度和速率难以准确调控。
[0015]根据本技术的一些实施例的薄膜表面功能化生产装置，浓度调节部件可以是设有调节部件(如流量阀)的进液口和出液口。通过进液口和出液口的设置，在碱液槽和/或离子交换槽内的溶液浓度发生下降时，及时补充高浓度的溶液，排出过低浓度的溶液，保证内部溶液的浓度不发生过大变化，从而实现对反应过程的准确控制和精准调节。
[0016]根据本技术的一些实施例的薄膜表面功能化生产装置，在聚酰亚胺薄膜的两侧还依次设有放卷辊和收卷辊。由放卷辊将聚酰亚胺薄膜在其上进行放卷后依次通过碱液槽、离子交换槽和加热组件发生反应随后由收卷辊对形成无机层的聚酰亚胺薄膜进行收卷，完成连续生产的快速工作。
[0017]根据本技术的一些实施例的薄膜表面功能化生产装置，放卷辊和收卷辊之间还设有牵引辊，牵引辊传动连接有牵引电机。通过牵引辊可以实现对聚酰亚胺薄膜进出碱液槽、离子交换槽和加热组件的速度，实现对聚酰亚胺表面无机层生长速度的控制，从而调整无机层的厚度。
[0018]根据本技术的一些实施例的薄膜表面功能化生产装置，放卷辊和收卷辊为气胀辊。气胀辊作业时间短、使用时间长，保养简单，容易上手，能够有效提高薄膜表面功能化生产装置的使用便利性。
[0019]第二方面，本技术的一个实施例提供了一种聚酰亚胺薄膜生产系统，该聚酰亚胺薄膜生产系统包括上述的薄膜表面功能化生产装置。
[0020]本技术的一个实施例的聚酰亚胺薄膜生产系统由于使用了前述的薄膜表面功能化生产装置，可以通过几步连续的简单操作条件，实现在聚酰亚胺薄膜上负载金属层/金属氧化物层的高效连续生产。
[0021]根据本技术的一些实施例的聚酰亚胺薄膜生产系统，还包括聚酰亚胺薄膜生产装置，更进一步还可以包括进行其它二次加工处理的装置或设备。该系统首先通过聚酰亚胺薄膜生产装置产生聚酰亚胺薄膜，随后经由薄膜表面功能化生产装置在聚酰亚胺薄膜表面形成无机层从而完成聚酰亚胺复合薄膜的生产。
附图说明
[0022]图1是本技术的一个实施例的薄膜表面功能化生产装置的结构示意图；
[0023]图2是本技术的另一实施例的薄膜表面功能化生产装置的碱液槽的局部示意图。
具体实施方式
[0024]以下将结合实施例对本技术的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本技术保护的范围。
[0025]在本技术实施例的描述中，如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。在本技术实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.薄膜表面功能化生产装置，其特征在于，包括沿聚酰亚胺薄膜的前进方向依次的：碱液槽，用于盛装碱液，所述碱液用于与所述聚酰亚胺薄膜发生水解开环反应；离子交换槽，用于盛装金属盐溶液，所述金属盐溶液用于与发生水解开环反应后的所述聚酰亚胺薄膜发生离子交换反应；加热组件，用于加热所述聚酰亚胺薄膜。2.根据权利要求1所述的薄膜表面功能化生产装置，其特征在于，还包括顺序设于所述碱液槽与所述离子交换槽之间的第一清洗槽，所述第一清洗槽用于除去所述聚酰亚胺薄膜上的所述碱液。3.根据权利要求1所述的薄膜表面功能化生产装置，其特征在于，还包括顺序设于所述离子交换槽与所述加热组件之间的第二清洗槽，所述第二清洗槽用于除去所述聚酰亚胺薄膜上的所述金属盐溶液。4.根据权利要求1所述的薄膜表面功能化生产装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪宏，董久锋，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：新型
国别省市：
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