CN219785431U - 一种用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀，其包括：两个固定板、连接杆、安装板、高度调节组件、刮刀本体和角度调节组件；两个固定板相对设置，连接杆两端分别固定在两个固定板同侧的一端，安装板两端分别安装在两个固定板同侧的另一端，刮刀本体包括第一本体和第二本体，第一本体两端分别通过高度调节组件高度可调节的安装在两个固定板上且位于安装板下方，第二本体通过角度调节组件角度可调节的安装在第一本体朝向连接杆的一侧。该涂布刮刀结构简单，操作便捷，能调节刮刀本体的角度和高度，以适应多种浆料及成膜要求，有效解决浆料铺平及二维纳米片有序堆叠诱导方面的缺陷与不足，保证二维通道薄膜的成膜质量和效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及新型膜材料制备技术领域，具体涉及一种用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀。
背景技术
二维纳米通道薄膜是一类新型的分离膜材料，与传统由聚合物组成的薄膜不同，二维膜是由石墨烯、MXene、单/少层黏土纳米片等二维材料层层堆叠形成的有序通道结构组成，由于有序通道结构是离子传输与分离的基础，因此，在制膜过程中保证二维纳米片的堆叠有序性对薄膜质量至关重要。
目前，二维通道薄膜可使用抽滤、蒸发、喷涂、旋涂、刮涂等方法制备，其中刮涂制膜的工艺操作简便，且刮涂设备已有工业原型，更具有规模化应用的潜力。但是，目前刮涂设备中的涂布刮刀仅具备将料浆铺平的功能，无法诱导二维纳米片有序堆叠；此外，与常规料浆不同的是，二维纳米片料浆易凝胶化而存在局部粘度高的现象，现有涂布刮刀在将料浆铺平的过程中也极易出现涂料不均匀的问题。
因此，实有必要设计一种用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀，以克服上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀，结构简单，操作便捷，能调节刮刀本体的角度和高度，以适应多种浆料及成膜要求，有效解决浆料铺平及二维纳米片有序堆叠诱导方面的缺陷与不足，保证二维通道薄膜的成膜质量和效率。
本实用新型提供的一种用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀，包括：两个固定板、连接杆、安装板、高度调节组件、刮刀本体和角度调节组件；
两个固定板相对设置，连接杆两端分别固定在两个固定板同侧的一端，安装板两端分别安装在两个固定板同侧的另一端，两个固定板、连接杆及安装板组成用于安装刮刀本体的稳定框架，刮刀本体包括第一本体和第二本体，第一本体两端分别通过高度调节组件高度可调节的安装在两个固定板上且位于安装板下方，第一本体底部设有与待涂面平行的保压面，第二本体通过角度调节组件角度可调节的安装在第一本体上且位于第一本体朝向连接杆的一侧，第二本体下端设有朝第一本体延伸且与待涂面成锐角的预压面，第二本体底端与第一本体始终保持接触。
优选地，高度调节组件包括第一转轴、第一旋钮、第一齿轮和限位块，固定板上设有限位槽，固定在第一本体一端的限位块可上下滑动调节的安装在限位槽内，第一转轴转动安装在固定板上，第一旋钮安装在第一转轴远离第一本体的一端，第一齿轮同心固定在第一转轴上，限位块上设有上下方向分布的第一齿条，第一齿轮与第一齿条啮合。
优选地，第一旋钮上设有旋转刻度。
优选地，限位块通过滑轨滑动安装在限位槽内。
优选地，限位块通过支撑弹簧支撑安装在限位槽内。
优选地，角度调节组件包括连接弹簧、第二齿条、第二转轴、第二齿轮和第二旋钮，拉伸的连接弹簧两端分别连接第一本体和第二本体下端，使第二本体底端抵接在第一本体底端朝向第二本体的侧壁上，第二齿条沿朝向和远离第二本体的方向滑动安装在第一本体上，第二齿条朝向第二本体的一端铰接在第二本体上端，第二转轴转动安装在第一本体上，第二齿轮和第二旋钮均固定在第二转轴上，第二齿轮与第二齿条啮合。
优选地，角度调节组件包括连接弹簧和调节杆，拉伸的连接弹簧两端分别连接第一本体和第二本体下端，使第二本体底端抵接在第一本体底端朝向第二本体的侧壁上，调节杆沿朝向和远离第二本体的方向移动调节的安装在第一本体上，调节杆朝向第二本体的一端铰接在第二本体上端。
优选地，预压面与待涂面的夹角为20-60度。
优选地，保压面的宽度为0.2-0.5cm，预压面的在待涂面的投影宽度为0.3-1cm。
优选地，保压面与预压面均涂覆有疏水层，涂覆厚度为0.1-0.3mm。
本实用新型具有以下优点和有益效果：
(1)角度调节组件可调节第二本体的角度，预压面通过缩小体积空间施加压力从而破坏二维纳米片料浆凝胶化结构，无需额外部件即可促进料浆在底膜上平铺，简便快捷地避免了不均匀刮涂问题引发的成膜缺陷；
(2)铸膜液中纳米片存在各向异性的特征，利用堆积料液自身的挤压作用力，第一本体的保压面引入垂直向下压力引导纳米片有序堆叠，避免了成膜后通道结构无序化的问题；
(3)刮刀本体上涂覆有疏水层，可避免料浆-刮刀粘连现象，从而避免料液已铺平湿膜结构被破坏的问题，同时疏水化作用力强化了对纳米片有序堆叠的引导压力，能够对无缺陷和高有序度薄膜制备的需求提供保障。
附图说明
图1为本实用新型的用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀的结构示意图；
图2为本实用新型的高度调节组件的结构示意图；
图3为本实用新型的另一实施例中的高度调节组件的结构示意图；
图4为本实用新型的刮刀本体和角度调节组件的结构示意图。
附图标号说明：
1、固定板，11、限位槽，
2、连接杆，
3、安装板，
4、高度调节组件，41、第一旋钮，42、第一齿轮，43、限位块，44、第一齿条，
5、刮刀本体，51、第一本体，52、第二本体，53、保压面，54、预压面，
6、角度调节组件，61、连接弹簧，62、第二齿条，63、第二转轴，64、第二齿轮，65、第二旋钮。
具体实施方式
为更好的理解本实用新型，下面的实施例是对本实用新型的进一步说明，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
一种用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀，包括两个固定板1、连接杆2、安装板3、高度调节组件4、刮刀本体5和角度调节组件6。
如图1所示，两个固定板1左右相对设置，连接杆2两端分别固定在两个固定板1前侧的一端，安装板3两端分别安装在两个固定板1后侧的另一端，两个固定板1、连接杆2及安装板3组成用于安装刮刀本体5的稳定框架。其中，刮刀本体5包括第一本体51和第二本体52，第一本体51左右两端分别通过高度调节组件4高度可调节的安装在两个固定板1上且位于安装板3下方，第一本体51底部设有与待涂面平行的保压面53，第二本体52通过角度调节组件6角度可调节的安装在第一本体51上且位于第一本体51朝向连接杆2的一侧，第二本体52下端设有朝第一本体51延伸且与待涂面成锐角的预压面54，第二本体52底端与第一本体51始终保持接触。
为了避免料浆-刮刀粘连现象，在保压面53与预压面54均涂覆有疏水层，涂覆厚度为0.1-0.3mm，有效避免料浆料液已铺平湿膜结构被破坏，强化对纳米片有序堆叠的引导压力，提高刮刀本体5的工作质量和工作效率。
为了更好地刮涂作业，预压面54与待涂面的夹角为20-60度，一般情况下，刮刀本体5垂直设置进行工作，即预压面54与与垂直面的夹角(α)为30-70度，预压面54的在待涂面的投影宽度为0.3-1cm，即预压面54的水平投影宽度(l)为0.3-1cm，保压面53的宽度(b)为0.2-0.5cm，如图4所示。
使用过程中，二维纳米片料浆首先堆积在固定板1与刮刀本体5组成的半封闭空间内，由于纳米片料浆易凝胶化，展示出非牛顿流体的特性，从而存在局部粘度高的现象，因此难以均匀地分散覆盖到刮刀向前行进的刮涂路径上。本实施例中，第一本体51和第二本体52下端呈上宽下窄的结构，浆料会首先经过第二本体52的预压面54，由于倾斜的预压面54会逐步缩小料浆所处的空间从而产生挤压力，因而能够因挤压作用使料浆中的二维纳米片发生运动，易凝胶化的二维纳米片悬浮液在连续动态的体积变化中流动性增加，实现了铺展均匀的效果；然后，料液在第一本体51与待涂面间的矩形空间的限制作用下，被刮涂成固定厚度的湿膜，此时，由于行进方向堆积料液会持续地产生挤压作用力，而第一本体51底部设有与待涂面平行的保压面53，因此能够为已形成的湿膜提供垂直向下的压力，铸膜液中纳米片有各向异性的特征，在垂直向下压力的作用下，纳米片的表面能够被调整为垂直向下，这避免了成膜后通道结构无序化的问题，同时配合保压面53与预压面54的疏水化设计可避免料浆-刮刀粘连现象，从而避免料液已铺平湿膜结构被破坏的问题，同时疏水化作用力强化了对纳米片有序堆叠的引导压力，能够对无缺陷和高有序度薄膜制备的需求提供保障。
为了提高刮刀本体5的适用范围，调节刮刀的上下高度，本实施例中的高度调节组件4包括第一转轴、第一旋钮41、第一齿轮42和限位块43；固定板1上设有限位槽11，固定在第一本体51一端的限位块43可上下滑动调节的安装在限位槽11内，第一转轴转动安装在固定板1上，第一旋钮41安装在第一转轴远离第一本体51的一端，第一齿轮42同心固定在第一转轴上，限位块43上设有上下方向分布的第一齿条44，第一齿轮42与第一齿条44啮合，如图1和图2。
转动第一旋钮41，第一转轴和第一齿轮42随之转动，第一齿轮42与第一齿条44啮合将会带点第一齿条44上下移动，从而实现限位块43在限位槽11内上下移动调节，达到调节刮刀本体5高度的目的。为了更好的调节刮刀本体5高低位置，在第一旋钮41上设有旋转刻度，通过查看第一旋钮41的转动程度，控制刮刀本体5的调整距离。
其中，限位块43可通过滑轨滑动安装在限位槽11内，也可通过支撑弹簧支撑安装在限位槽11内，能实现限位块43在限位槽11内安全稳定的上下移动即可。同时，限位块43与第一本体51固定方式可以为固定卡、粘胶、销钉，能达到相同目的即可。
在其他一些实施例中，可在第一转轴上设置卡簧等，确保第一转轴能稳定的转动安装在固定板1上，不会发生偏移等问题，如图3。
如图4所示，为了调节第二本体52的角度，角度调节组件6包括连接弹簧61、第二齿条62、第二转轴63、第二齿轮64和第二旋钮65。其中，连接弹簧61为拉伸状态，且两端分别连接第一本体51和第二本体52下端，使第二本体52底端抵接在第一本体51底端朝向第二本体52的侧壁上，第二本体52底部与第一本体51之间不会有间隙，防止工作过程中浆料进入两个本体之间。同时，第二齿条62沿朝向和远离第二本体52的方向滑动安装在第一本体51上，第二齿条62朝向第二本体52的一端铰接在第二本体52上端，第二转轴63转动安装在第一本体51上，第二齿轮64和第二旋钮65均固定在第二转轴63上，第二齿轮64与第二齿条62啮合。
转动第二旋钮65，第二转轴63和第二齿轮64随之转动，第二齿轮64与第二齿条62啮合从而带动第二齿条62移动，从而驱动第二本体52上端朝向或者远离第二本体52的方向移动，这时第二本体52下端的预压面54与待涂面的夹角会随之变化，即预压面54对下方料浆的挤压力随之变化，以适应多种浆料及成膜要求。在第二本体52的角度调节过程中，第二本体52底部抵接在第一本体51上的位置会有一定变化，只要第二本体52底部与第一本体51之间接触即可。
在其他实施例中，角度调节组件6可采用其他结构，角度调节组件6包括连接弹簧61和调节杆，拉伸的连接弹簧61两端分别连接第一本体51和第二本体52下端，使第二本体52底端抵接在第一本体51底端朝向第二本体52的侧壁上，调节杆沿朝向和远离第二本体52的方向移动调节的安装在第一本体51上，调节杆朝向第二本体52的一端铰接在第二本体52上端；通过移动调节调节杆，也能达到调节第二本体52角度。
实际使用时，根据浆料及成膜要求的不同，通过角度调节组件6调节第二本体52的角度，然后再通过高度调节组件4调节刮刀本体5在固定板1上的高度，完成刮刀本体5角度及高度的调节。
该涂布刮刀结构简单，操作便捷，能调节刮刀本体5的角度和高度，以适应多种浆料及成膜要求，保证二维通道薄膜的成膜质量和效率。
以上所述是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀，其特征在于，包括：两个固定板、连接杆、安装板、高度调节组件、刮刀本体和角度调节组件；
两个固定板相对设置，连接杆两端分别固定在两个固定板同侧的一端，安装板两端分别安装在两个固定板同侧的另一端，两个固定板、连接杆及安装板组成用于安装刮刀本体的稳定框架，刮刀本体包括第一本体和第二本体，第一本体两端分别通过高度调节组件高度可调节的安装在两个固定板上且位于安装板下方，第一本体底部设有与待涂面平行的保压面，第二本体通过角度调节组件角度可调节的安装在第一本体上且位于第一本体朝向连接杆的一侧，第二本体下端设有朝第一本体延伸且与待涂面成锐角的预压面，第二本体底端与第一本体始终保持接触。
2.如权利要求1中所述的用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀，其特征在于：高度调节组件包括第一转轴、第一旋钮、第一齿轮和限位块，固定板上设有限位槽，固定在第一本体一端的限位块可上下滑动调节的安装在限位槽内，第一转轴转动安装在固定板上，第一旋钮安装在第一转轴远离第一本体的一端，第一齿轮同心固定在第一转轴上，限位块上设有上下方向分布的第一齿条，第一齿轮与第一齿条啮合。
3.如权利要求2中所述的用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀，其特征在于：第一旋钮上设有旋转刻度。
4.如权利要求1中所述的用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀，其特征在于：限位块通过滑轨滑动安装在限位槽内。
5.如权利要求1中所述的用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀，其特征在于：限位块通过支撑弹簧支撑安装在限位槽内。
6.如权利要求1中所述的用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀，其特征在于：角度调节组件包括连接弹簧、第二齿条、第二转轴、第二齿轮和第二旋钮，拉伸的连接弹簧两端分别连接第一本体和第二本体下端，使第二本体底端抵接在第一本体底端朝向第二本体的侧壁上，第二齿条沿朝向和远离第二本体的方向滑动安装在第一本体上，第二齿条朝向第二本体的一端铰接在第二本体上端，第二转轴转动安装在第一本体上，第二齿轮和第二旋钮均固定在第二转轴上，第二齿轮与第二齿条啮合。
7.如权利要求1中所述的用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀，其特征在于：角度调节组件包括连接弹簧和调节杆，拉伸的连接弹簧两端分别连接第一本体和第二本体下端，使第二本体底端抵接在第一本体底端朝向第二本体的侧壁上，调节杆沿朝向和远离第二本体的方向移动调节的安装在第一本体上，调节杆朝向第二本体的一端铰接在第二本体上端。
8.如权利要求1中所述的用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀，其特征在于：预压面与待涂面的夹角为20-60度。
9.如权利要求1中所述的用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀，其特征在于：保压面的宽度为0.2-0.5cm，预压面的在待涂面的投影宽度为0.3-1cm。
10.如权利要求1中所述的用于二维通道薄膜的平板涂布刮刀，其特征在于：保压面与预压面均涂覆有疏水层，涂覆厚度为0.1-0.3mm。
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