本實(shí)用新型屬于膜材料制備領(lǐng)域，尤其是一種成膜動(dòng)力學(xué)測(cè)試儀器。

背景技術(shù)：

鑄膜液接觸到凝固浴時(shí)，鑄膜液中的溶劑和凝固劑通過(guò)截面相互擴(kuò)散的傳質(zhì)過(guò)程決定聚氨酯微孔膜的孔徑與孔徑分布以及不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。影響擴(kuò)散傳質(zhì)速率的因素包括溶劑和非溶劑的種類(lèi)、高聚物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、涂層厚度以及凝固浴溫度等。一般鑄膜液呈無(wú)色透明狀，在成膜過(guò)程中，溶劑被萃取出來(lái)，鑄膜液分相發(fā)生沉淀，由透明變?yōu)榘咨？筛鶕?jù)此過(guò)程的透光強(qiáng)度表征成膜速率。

目前測(cè)量成膜速率的儀器，一般計(jì)量時(shí)間固定為30s，而當(dāng)成膜速率較慢，以分鐘為計(jì)量單位時(shí)，此測(cè)量?jī)x器無(wú)法得出結(jié)果，且由于計(jì)量時(shí)間較短，在加入凝固劑初期往往容易帶來(lái)誤差。如果在鑄膜液完全浸入凝固浴時(shí)進(jìn)行測(cè)量，一是對(duì)于成膜速率很快的鑄膜液無(wú)法及時(shí)測(cè)量；二是無(wú)法掌控起始時(shí)間，無(wú)法進(jìn)行多組分比較。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便的成膜動(dòng)力學(xué)測(cè)試儀器。

本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種成膜動(dòng)力學(xué)測(cè)試儀器，包括特定光源、光敏電阻、采集控制器及數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，在玻璃板上將鑄膜液刮制成膜，放入容器的凝固浴內(nèi)，特定光源直射于聚合物鑄膜液上，光敏電阻位于容器的正下方，透射光的強(qiáng)度由光敏電阻的電壓表示，光敏電阻連接采集控制器，采集控制器連接數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，通過(guò)測(cè)量相分離過(guò)程中透過(guò)膜的光強(qiáng)度的變化，轉(zhuǎn)化為電壓值隨時(shí)間的變化關(guān)系，生成成膜曲線。

而且，所述的采集控制器以Arduino UNO為主控制板、ATMEGA328為主控制器，直接調(diào)用控制器的ADC采集功能，將采集到的電壓直接通過(guò)Arduino UNO 自帶串口傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)并做保存。

而且，所述的采集控制器采用STC89C52單片機(jī)作為主控制器，配合ADC采集芯片，將采集到的電壓值變?yōu)閿?shù)字量提供給STC89C52芯片處理并計(jì)算，之后存儲(chǔ)。

而且，所述的采集控制器采用STC15W408AS單片機(jī)作為主控制器，配合CH340G 串口通信芯片和ADC采集芯片，CH340G用做數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)和采集控制器之間通信。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

本測(cè)試儀器采用ATMEGA328為主控制器，運(yùn)用控制器的ADC功能，將光敏電阻的電壓采集回控制器，再利用串口與電腦通信，發(fā)送數(shù)據(jù)到上位機(jī)，所有數(shù)據(jù)由上位機(jī)進(jìn)行保存顯示。在上位機(jī)發(fā)送框中，可以對(duì)電壓采集時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整范圍為1～9999毫秒。使用時(shí)，將特定光源直射于聚合物鑄膜液上，光敏電阻位于液膜正下方接受透射光，液膜分相發(fā)生沉淀時(shí)，由透明慢慢變?yōu)榘咨?，透射光?qiáng)度隨之減弱，利用計(jì)算機(jī)采集電壓變化值。本測(cè)試儀器結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，使用方便。

附圖說(shuō)明

圖1為本測(cè)試儀器的結(jié)構(gòu)及安裝示意圖；

圖2為本測(cè)試儀器的采集控制器的工作流程圖；

圖3為聚氨酯在蒸餾水中成膜曲線圖；

圖4為聚氨酯在醇中成膜曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

一種成膜動(dòng)力學(xué)測(cè)試儀器，包括特定光源3、光敏電阻6、采集控制器5及數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)4，在玻璃板1上將鑄膜液刮制成膜2，放入容器凝固浴7內(nèi)，特定光源直射于聚合物鑄膜液上，光敏電阻位于容器的正下方，透射光的強(qiáng)度由光敏電阻的電壓表示。光敏電阻連接采集控制器，采集控制器通過(guò)串口連接數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)。

所述的采集控制器可以采用ATMEGA328為主控制器，直接調(diào)用控制器的ADC 采集功能，將采集到的電壓直接通過(guò)Arduino UNO主控制板自帶串口傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)并做保存。

對(duì)于數(shù)據(jù)采集，采用ATMEGA328的10位ADC采集，其最大誤差為 0.00488V，實(shí)際通過(guò)串口返回的數(shù)據(jù)為0～1023(對(duì)應(yīng)0～5V電壓數(shù)值)以便于計(jì)算。

對(duì)于時(shí)間控制方面，ATMEGA328采用了16MHz的晶振頻率，直接作為系統(tǒng)時(shí)鐘，采用指令周期進(jìn)行演示，其測(cè)量時(shí)間間隔能滿(mǎn)足用戶(hù)需求，低于了100 微妙的誤差。

用戶(hù)對(duì)采集時(shí)間的控制以及采集數(shù)據(jù)的返回，都是通過(guò)串口進(jìn)行通信，串口波特率設(shè)置為115200，其上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和時(shí)間控制時(shí)，需要設(shè)置串口波特率參數(shù)并打開(kāi)正確的COM口。

所述的采集控制器也可以采用宏晶公司的STC89C52單片機(jī)作為主控制器，配合 ADC采集芯片。將采集到的電壓值變?yōu)閿?shù)字量提供給STC89C52芯片處理并計(jì)算，之后存儲(chǔ)。

所述的采集控制器也可以采用宏晶公司的STC15W408AS單片機(jī)作為主控制器，配合CH340G串口通信芯片和ADC采集芯片。其中CH340G用做數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)和采集控制器之間通信。

本實(shí)用新型的工作原理為：

鑄膜液液膜接觸到凝固浴時(shí)，在液膜表面以及內(nèi)部溶劑被凝固浴所萃取，液膜由于分相發(fā)生沉淀，液膜由透明慢慢變?yōu)榘咨虼送高^(guò)液膜的透射光強(qiáng)度隨之減弱。透射光強(qiáng)度開(kāi)始減弱的時(shí)候即為相分離的開(kāi)始時(shí)間，直到透射光強(qiáng)度降至某一穩(wěn)定值時(shí)則認(rèn)為相分離完成，電壓值下降至某一穩(wěn)定值，并在一定時(shí)間之后隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸趨于平穩(wěn)。

利用本相分離成膜測(cè)試儀，測(cè)量相分離過(guò)程中透過(guò)膜的光強(qiáng)度的變化，轉(zhuǎn)化為電壓值隨時(shí)間的變化關(guān)系，即成膜曲線。該曲線反映出液膜發(fā)生固化的起始電壓和結(jié)束電壓以及所用的時(shí)間間隔，并且可根據(jù)不同凝固浴的萃取速率不同可適當(dāng)調(diào)整采集時(shí)間。將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel表格，設(shè)置為時(shí)間與電壓變化值之間的關(guān)系曲線。例如，聚氨酯成膜時(shí)，分別以蒸餾水和甲醇為凝固浴，如圖3、圖4所示。其斜率的絕對(duì)值可反映出該過(guò)程的成膜速率的快慢程度，即在光投射曲線中相同時(shí)間段內(nèi)，電壓值增加的幅度越大，說(shuō)明該體系的成膜速率越快，固化成膜所用時(shí)間越短。

以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。