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自动纤维柱固化反应器

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  • 【讨论】国内外光催化反应器的发展情况

    【讨论】国内外光催化反应器的发展情况

    随着我国社会经济的迅速发展,不可避免地伴随着大量废弃物排放,这导致了严重的环境污染和生态破坏。这些因素正危及我国居民生存安全。另外,调查表明环境污染问题也会影响到我国的可持续性发展。所以,保护与治理环境是构建环境友好、和谐社会和实现我国社会经济叮持续发展的重要任务。传统污染物处理方法不能彻底消除降解污染物,也容易造成二次污染,使用范围窄。仅适合特定的污染物,还伴随着能耗高,不适合大规模推广等缺陷。近些年来,利用光催化技术降解和消除污染物得到人们的广泛关注。光催化氧化技术是一种集高效节能、操作简便、反应条件温和、同时可减少二次污染等突出特点于一身的一项新的污染治理技术,而且从地球卜物质循环的角度来看,光催化技术可以将大量的有机污染物降解为CO2和H2O.从而被植物利用.形成了循环,如图l所示,可以说光催化技术正足人类所急需的一种技术。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206281052_374718_2556116_3.jpg 光催化技术起源于20世纪70年代.自从日本学者Fujishima和Honda发现了利用TiO2单晶可将水光催化分解之后。世界范围内,便开始了光催化氧化技术在污水处理、空气净化、抗菌杀毒等方面的应用研究,于是光催化技术受到全世界的广泛关注。并得到了快速发展。如今人们对于光催化技术的研究主要分为对光催化剂的研究(如TiO2、ZnO)和对光催化反应条件的研究,其中。对反应条件的研究中,人们为了让光催化氧化反应能稳定和高效的进行,会设计出相应的反应器,用来为反应提供良好的平台,一个设计良好的反应器,将能大大提高反应体系的反应效率,从而达到高效、节能、稳定等目的。1 光催化反应器的设计依据 光催化反应器的设计主要目的是为了给光催化氧化反应提供高效和稳定的反应空间和环境。实现光催化过程对光的充分利用,从而提高反应效率。由于光催化反应需要有光子参与,光催化剂才能将光能转化成为化学反应所需的能量,来进行催化降解作用,因而在设计反应器的时候,最主要的两个理论依据就是光的传输理论和催化反应动力学理论。光的传输以及在光在反应器中的分布直接影响到催化剂对于光的吸收效率。充分均匀的催化剂分散可保证光在传输途中浪费少,这样催化剂对光的利用效率高,反之将会有较多催化剂由于得不到或者只接受到很少的光照而不能充分的进行光催化氧化反应。2 国内外光催化反应器的发展 早期的光催化研究大多是在一些很随意的反应条件下进行的。比如在液相光催化反应中,催化剂与污染物溶液混合时,一般的实验过程都是人工用玻璃棒进行搅拌。由于人为误差的因素难以避免,会对结果的准确性和再现性产生较大影响。为了满足对光催化反应器准确、稳定和高效的要求,反应器的设计也在不断的变化。一个设计较好的反应器,不仪可以提高光催化反应的效率,而且可以将其大规模化。可高效稳定的进行光催化作业,从而实现产业化。到目前为止,有一些类型的反应器已经用于诸如污水和空气处理的工业化应用。2.1流动床光催化反应器 流动床光催化反应器是将催化剂与待降解物质直接混合的一种反应器。一直以来,人们都在为满足不同的光催化反应要求,设计不同的反应器。应用最多的儿种类型的反应器包括椭圆型、底灯型和柱型,如图2所示。这几种反应器的特点是不仅效率较高,制作难度低。而且可以用于大多数的反应类型,可以同时满足液相和气相两种类型的光催化反应,因而得到了广泛的应用。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206281053_374721_2556116_3.jpg 椭圆型反应器(图2(a)所示)是将灯管和反应区分别放在椭圆的2个焦点上,这样可以很好的将灯管所发出的光集中在反应区内,减少了光的浪费,提高了整体的效率。虽然反应器中的反应区在椭圆型焦点上,但是这不表示灯管所发出的所有光线都能达到反应器,而且这种类型的反应器.光的传输路程较长,这样就增加了光在传输过程中的损失,并且反应区域内光的分布不均匀。底灯型反应器(图2(b)所示)是对椭圆型反应器的改进,它的光源位于抛物线的焦点上,但是光源的光线并不是聚焦在另一个焦点,而是从下往上射人反应区,光进入了反应区域后就不会再被反射回来。更大程度的利用了光源。柱型反应器是现在比较成熟的类型,一般可分为中灯外反应区(图2(c)所示)和中反应区外灯(图2(d)所示)2种。柱型反应器有着较高的光利用率和良好的对称性(可使光在反应区内均匀的分布,减少局部差异)。一些发达园家,这两种反应器已经用来处理污水,在这2种反应器中.光从光源发出来后,基本上都会通过反应区。特别是中灯外反应区这样的反应器.光的利用率几乎可以达到最大。在光源的光照强度合适的情况下,甚至可以不需要反射壁。都可以达到光的最大利用率。而且这种柱型的反应器制造难度小,成本低。适合大规模的生产和运用。因此现在的大多数针对反应器的研究,也是以柱型为模型来进行的。2.2 固定床光催化反应器 在近年来,人们将催化剂固定在一些载体表面来进行催化反应.即固定床反应器,这样避免了光催化剂的分离问题。固定床与传统的流动床的区别在于,催化剂不随液体或者气体一起流动.而是固定在玻璃或者其它介质表面,污染物流经其表面来进行反应。这样一来,人们就可能更精确的了解催化剂的性质,并易于控制催化反应的进行,也易于催化剂和反应物的分离。基于这种思路,人们设计了一些新型的光催化反应器,其中效果比较好的是平板型和喷泉型,如图3所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206281053_374722_2556116_3.jpg 平板型的反应器是将催化剂固定在平板上,在光照的条件下.将污染物液体或者气体缓慢的通过催化剂表面降解,属于层流型反应器。这种反应器的好处在于制造简单,待降解物经过催化剂的时候光照时间和光照强度基本一致,并很容易控制流动速度。当流速放慢的时候可提高反应物的降解程度。但是所需时问也就相应增加;当加快流速的时候虽然降解的程度不如流速慢的情况.但是所需时间较少。这种平板反应器可以根据不同的降解需求。调整流速,达到相应的效果。平板型的反应器还有另一个其他反应器不具备优点,由于催化剂是固定在平板上的。不会随着待降解物的流动而流动,也就省去了后续催化剂分离的步骤。但是也由于催化剂固定的原因,在降解一定时间后,催化剂的催化效率会降低,而更换催化剂比较困难,并且光的损失也比较严重。因为光源发出的光最多只有50%被利用.即使加装了反射壁.也会有大量的光损失掉。鉴于平板型反应器的造价低.易于控制的优点,很多实验室都运用平板反应器来进行一系列的光催化研究。 喷泉型反应器是近几年由Puma和Yueu等人提出的,此类反应器与平板型反应器大致相同,将催化剂固定在斜面上,在顶部固定光源,将待降解物斜面中心的喷嘴喷出,然后在重力作用下流经催化剂从而得到降解。此种反应器主要是用于研究催化剂的反应效率.由于结构相对比较复杂,所以应用也较少。还有很多种新型的反应器.比如球型反应器.这种反应器在理论上能达到非常高的光利用率,并且无论是光的分布。还是污染物的分布.还有催化剂的分布都能达到非常高的均匀性和稳定性.反应效率也是非常理想的,但是制作非常的困难.所以现在这种球型的反应器并不常见,是一种理想化的反应器。3 结语 随光催化技术的提高,光催化反应器也在被不断的改进和优化.越来越受到人们的重视.特别是光催化技术实现工业化后,反应器的设计需要进行系统的优化没计才能使光催化反应效率达到最优值,一个设计优良的反应器,不仅可以提高反应效率,还能减少对能源和原材料的浪费.提高经济效益。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206291103_374928_2556116_3.jpg

  • 【求助】哪有可测纤维介电树脂固化仪(DEA)

    介电法树脂固化仪(DEA),一般用做树脂固化交联的测试。不知哪个学校或公司可以用来[color=#DC143C][B][size=4]测试纤维[/size][/B][/color]的热介电损耗等,或者能否做成复合材料测出纤维的介电损耗。本人已在这方面困扰好久,课题一直进展不下去。请各位同行网友不吝提供相关信息,万分感谢。PS:如有可测试的DEA,最好是[size=4][B]开展对外检测上海周边的高校[/B][/size],其它地方也可。提供拥有DEA的地方也可,我自己去咨询是否可做纤维材料。

  • 反应器选型注意事项

    对于特定的反应过程,反应器的选型需综合考虑技术、经济及安全等诸方面的因素。   反应过程的基本特征决定了适宜的反应器形式。例如气固相反应过程大致是用固定床反应器、流化床反应器或移动床反应器。但是适宜的选型则需考虑反应的热效应、对反应转化率和选择率的要求、催化剂物理化学性态和失活等多种因素,甚至需要对不同的反应器分别作出概念设计,进行技术的和经济的分析以后才能确定。 除反应器的形式以外,反应器的操作方式和加料方式也需考虑。例如,对于有串联或平行副反应的过程,分段进料可能优于一次进料。温度序列也是反应器选型的一个重要因素。例如,对于放热的可逆反应,应采用先高后低的温度序列,多级、级间换热式反应器可使反应器的温度序列趋于合理。反应器在过程工业生产中占有重要地位。就全流程的建设投资和操作费用而言,反应器所占的比例未必很大。但其性能和操作的优劣却影响着前后处理及产品的产量和质量,对原料消耗、能量消耗和产品成本也产生重要影响。因此,反应器的研究和开发工作对于发展各种过程工业有重要的意义。

  • 微型反应器的特点

    (1)由于反应器中微通道宽度和深度比较小,一般为几十到几百微米,使反应物间的扩散距离大大缩短,传质速度快,反应物在流动的过程中短时间内即可充分混合(2)微通道的比表面积一般为5000—50000m2m-3,而在常规反应容器内,比表面积约为100m2m-3,少数为1000m2m-3。微通道的比表面积大,具有很大的热交换效率,即使是激烈的放热反应,瞬间释放出大量反应热也能及时移出,维持反应温度在安全范围内。由于反应物总量少,传热快,特别适用于研究异常激烈的合成反应而避免爆炸的危险。(3)在微通道反应器中进行合成反应时,需要反应物用量甚微,不但能减少昂贵、有毒、有害反应物的用量,反应过程中产生的环境污染物也极少,实验室基本无污染,是一种环境友好、合成研究新物质的技术平台。(4)在微通道反应器中得到产物的量与近代分析仪器,如GC、GC2MS、HPLC及NMR的进样量相匹配,使近代分析仪器可用于直接在线监测反应进行的程度,大大提高了研究合成路线的速度。(5)可以将各种催化剂固定在芯片微通道中得到高比表面积的微催化床,提高催化效率。(6)在微通道反应器中进行合成反应时,反应物配比、温度、压力、反应时间和流速等反应条件容易控制。反应物在流动过程中发生反应,浓度不断降低,生成物浓度不断提高,副反应较少。(7)在微通道反应器中采用连续流动的方式进行反应,对于反应速度很快的化学反应,可以通过调节反应物流速和微通道的长度,精确控制它们在微通道反应器中的反应时间。(8)随着微加工技术的发展,由微传感器、微热交换器、微混合器、微分离器、微反应单元、微流动装置等组成的集成系统,在合成反应研究中受到越来越多的关注。(9)微流控芯片高通量、大规模、平行性等特点使多个或大量微反应器的集成化与平行操作成为可能,从而提高了合成新物质、筛选新药物的效率,大幅度地降低了研究成本。文章来源:http://www.micromeritics.com.cn/news_view.aspx?id=819

  • 如何找到聚合反应所需要的固化条件

    环氧树脂(如BPA型)+固化剂(如双氰氨)+促进剂(2MI)聚合反应,如何通过DSC模拟并找到相应的固化条件如需要多少热能固化完全?需要多少度?多长时间?以及最高温度不能超过多少等?什么时候开始反应?什么时候开始分解?

  • PU树脂固化反应放热峰不明显

    请教DSC大侠,有做过PU树脂的固化反应的吗?相对环氧的固化放热峰非常明显,而PU树脂的固化峰型基本看不到。不知是何原因?求大侠赐教,多谢!

  • 【求助】微型管试反应器

    用于实验室用气(反应气)固(催化剂)催化反应(常压).我想求助各位高手,这种反应器的构造如何,能否自制,若不能,应从哪里购买?急急急

  • 【分享】UV固化的工艺特点

    材料要得到满足实际应用要求的力学、机械、化学及其他性能,大都需有一个成型加工的过程通过固化使液体材料具有一定形状,是最常见的成型方法之一 液态材料固化一般可分为物理方法和化学方法二种物理方法使用加热或溶剂,使材料处于焙融或溶解状态,待成型以后冷却或蒸发溶剂,从而达到维持一定形状的目的;化学方法则是利用化学反应产生的键合力,使分子间不易产生相对运动,实现成型目的通常,物理方法得到的多是热塑性材料,化学方法得到的则多是热固性材料 uV固化属于化学方法,它是uv引发化学反应的结皋与其他固化方法比较,uv固化具有许多独特的优势,主要表现在以下三个方面: (1)速率快 液态的材料最快可在0 05 -0. ls的时间内固化,较之传统的最快也需几秒,常常多达数小时甚至几天才能固化的热固化工艺,无疑大大提高了生产率,节省了半成品堆放的空问,更能满足大规模自动化生产的要求同时,uV固化产品的质景也较易得到保证此外,由于是低温固化,因此uv固化可避免因热固化时的高温对各种热敏感基质(如塑料、纸张或其他电子产品等)可能造成的损伤,辐射固化工艺技术在某些领域已经是满足高水平标准的惟一选择[71由于容易控制,因而降低了废品率,产品性能稳定,而且,uv固化产品的结构也较容易调整 (2)费用低 uV固化仅需要用于激发光引发剂(或光敏剂)的辐射能(如中、高压汞灯的辐射).不像传统的热固化那样需要加热基质、材料、周围空间以及蒸发除去稀释用的水、有机溶剂的热量,从而可节省大量的能源同时,由于uv固化材料同含量高,使得材料实际消耗量大幅度减少此外uv固化设备投资相对较低,可节省一大笔热固化设备的投资,减少厂房占地 (3)污染少 传统的热固化法需向大气中排放大量稀释用的有机溶剂,以涂料为例,全世界每年消耗涂料2000多万吨,其中有机溶剂约占40%,就是说,每年有大约800多万吨溶剂进入大气进入大气的有机物可以形成比二氧化碳更严重的温室敢应,而且在阳光照射下可形成氧化物和光化学烟雾,从而造成环境污染和对操作工人身体健康的损害uv固化基本不使用有机溶剂,其稀释用的活性单体也参与固化反应,基本上100%固寒量,因此可减少因溶剂挥发所导致的环境污染以及可能产生的火灾或爆炸等事故随着世界各国对生态环境保护的重视,对大气排放物进行了严格的立法限制,uv固化技术的重要性也愈显突出美国、欧洲、日本等均将VOC的减少作为优先采用UV固化技术的重要原因之一在我国,随着经济规模的迅速扩大及对环境保护的日益重视,作为环保型“绿色”工艺的uv固化材料的研究、开发和应用也已日益深入和普及. 当然,任何技术或工艺都不可能是无缺陷的,uv固化也是这样与热固化相比,它仅仅有30余年的研宄、开发历史,由于尚未形成大的产业规模,故成本相对较高此外,有些uv固化材料,特别是其中单体,还存在着气味或毒性问题,有待进一步解决当然,这同时也给uv固化材料的研究与开发提供了广阔的空间.

  • 【讨论】UV固化的研究方法及内容

    UV固化的研究方法及内容 UV固化是一个多学科的研究领域,它涉及表面化学、高分子化学、高分子物理、涂料化学、辐射化学、光学、电工学、机械学等学科由于应用领域的不断扩大,uV固化的研究还涉及到通信、徽电子等高科技领域 uv固化的研究领域可以概括为以下几个方面: (1)化学 -新型单体、齐聚物、光引发剂(包括阳离子及其他引发系统)、颜料、添加(助)剂、阳离子系统及水基系统的合成、表征和应用开发 ·反应机理和反应动力学的研究 (2)工艺及流变学研究 针对不同用途的配方的探讨,包括对材料的化学组成、结构、性能之间关系的研究 (3)应用 uv固化的应用范围详见本书第1.2节uv固化材料的应用领域所述实际上,应用领域的开拓已不是简单的材料本身的问题,它还取决于相关领域的发展水平及对于材料的特殊要求正是这螳应用领域的科技进步,才导致了Uv固化材料如今蓬勃的发展uv固化的光纤涂料,光纤着色涂料及光刻胶等就是其中典型的例子 (4)分析测试 包括对辐射剂量、固化速率、固化程度及固化后材料的各种物理和化学性能的测试等 (5)基质的准备 包括对不同的基质进行电晕、火焰、等离子体、化学等方法的处理 (6)设备与装置 固化系统设备(包括uv源及其他相关设备)的开发、选择及相关理论的研究 (7)安全和控制 包括对人体的生理健康、产品的化学安全性和生态保护等方面的研究以及相关法规的制订 (8)技术与市场等方面的研究和研发

  • 固化反应放热峰如何积分

    固化反应放热峰如何积分

    请教下DSC大侠,做了个DSC测固化反应放热峰。分形基线不平整,用S型积分。但发现积分起始和结束位置变化后,积分值变化很大。大侠们一般如何选位置,有何规律吗?附件中是我对同一曲线两种积分位置,面积差距还是蛮大的....多谢赐教!http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/04/201504050457_540718_1609898_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/04/201504050457_540719_1609898_3.jpg

  • 【讨论】微波反应器控温问题

    大家谈谈看热电偶控温仪,怎么给改装后的微波反应器自动控温也看了文献,现在有点疑问想请教下大家怎么把微波炉连接到控温仪上?使得到达设定温度后微波炉自动断电低于设定直时有自动开启?望指点谢谢

  • 自制微型管道反应器

    自制微型管道反应器

    炎热的秋过去了,终于可以静下心来写些东西了,细细想来也许标题应该用:“我的DIY之路”或者是:“乐趣中的财富”,总之就是一点心得,虽然已经过了轻狂的年纪,依旧少许些不那么淡定(哈。。。见谅了)在这个论坛我发表的第一个贴子已经是很多年前的事了,也是第一个动手用家用微波炉制作的“微波反应器”,虽然技术含量不是很高,获得了很多回帖与支持,使我倍感欣慰,后来陆续制作了“旋风分离器”,“半导体制冷反应器”以及没有在论坛上发出的一些制作,多年的实验室DIY知识积累为我打下了扎实的动手能力基础,在加工配件的同时跟着老师傅学会了电焊板金等技能,在此对这些工作在一线的老师傅表示深深的敬意。他们传授的经验是我们无法从书本上获知的。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191656_647634_1866229_3.jpg这是年前做的一个实验室用的微型反应器,虽然有些简陋,但效果非同一般,规模化的设备已经投入了生产,这台也就结束了它的使命被放弃到了仓库里。还是回归正题吧,年前和朋友品茶聊天工程中,说起他们厂的酯化反应收率问题,这个是在15度,滴加放热反应,收率一直在60-70之间徘徊,就开玩笑的说,你这么喜欢折腾和不考虑改善这个工艺提高收率,也许能挣大钱,在钱的诱惑下(哈。。。。),我决定试试。尝试了各种方法,最后发现问题,就是要解决温度梯度和浓度梯度问题。发现问题就能找到解决问题的办法,发现微型管道反应器是最好的,他的主要功能就是解决:温度梯度,浓度梯度,压力梯度,密度梯度问题明天继续写。。。。。

  • 【分享】UV紫外线光固化导电胶、光固化导电胶简介和应用

    UV紫外线光固化导电胶、光固化导电胶简介和应用一、UV紫外线光固化导电胶简介 Uninwell国际的UV紫外线光固化导电胶是是由光敏高分子聚合物、反应性稀释单体、导电粒子、光和热引发剂、抗氧剂经混合、研磨制成。其中光敏高分子聚合物为环氧丙烯酸树脂或/和聚氨酯丙烯酸酯;反应性稀释单体为丙烯酸的单、双、多关能团单体;导电粒子为银粉、铜粉或镀银铜粉;光引发剂为α-胺烷基丙酮、安息香(或取代安息香)醚或酰基膦化物;热引发基为偶氮化合物或过氧化合物;抗氧基为对苯二酚、对羟基苯甲醚、2、6-二叔丁基-4-甲基酚等。可以广泛用于触摸屏、CSP、FPC、FPC/ITO glass、PET/ITOglass、PET/PET、倒装芯片(Flipchip)、液晶显示(LCD)、TP、射频识别(RFID)、薄膜开关、EL backlight terminals等领域的快速粘结导电。也可以满足聚酯、薄膜电路、PCB电路板等微电子封装技术的需要。由于UV紫外线光固化导电胶具有光化学敏感性, 可以极大提高生产效率;施工安全:没有溶剂参与,有利环境;产品固化温度低,尤以对热敏材料使用为优,且能解决深层固化;固化能耗低,节省成本;固化后有良好的粘着性、耐溶剂性;粘接强度高、电阻率低;并且适于自动化流水线大规模生产。Uninwell国际的光敏导电胶、FPD感光银浆、FPD光刻浆料、LCD导电银浆、PDP导电银浆、触摸屏导电胶、TP银胶在LCM模组、PFD(平板显示器)、液晶显示(LCD)、等离子显示(PDP)、电致发光显示(ELD)、有机电致发光显示(OLED)、场发射显示(FED)、投影显示等领域都有成功的案例。二、在平面显示领域中的应用 在平板显示器(FPD)技术中的应用近几年FPD技术发展迅猛,尤其是液晶显示器(LCD)具有低电压、低功耗的优点,应用几乎覆盖所有显示应用领域,已开始取代阴极射线管,成为FPD中的主导产品。 LCD由8大类材料组成,即透明电极玻璃、液晶、取向剂、光刻胶、偏振片、导电胶、粘合剂及清洗剂。其中,光刻胶在FPD加工技术中主要用于制作显示器像素、电极、障壁、荧光粉点阵等。早先,制作FPD的液晶滤色器、像素、电极、障壁、荧光粉点阵等都采用厚膜印刷工艺,即将印有液晶滤色器或像素、电极、障壁、荧光粉点阵的图形先复印在丝网漏模上,然后将所需浆料丝网印刷至玻璃基板上,无论是制液晶滤色器、像素、电极,还是障壁、荧光粉点阵,都需要重复丝印十多次才能达到几十微米至一百微米以上的厚度。由于丝网漏模是由金属细丝网状编织而成,其尺寸愈大,则愈易弯曲或扭曲,精度误差大,制成的液晶滤色器、像素、电极、障壁、荧光粉点阵表面粗糙、边缘不整,图形精度和定位精度差。因此,为了制做大屏幕、高分辨率平板显示器,必须通过采用光刻加工技术来实现。近年来,业界针对平面显示器的快速发展需求,已经研制并规模生产出TN/STN LCD专用正型光刻胶。 在平板显示器中,除LCD之外,近年了PDP(等离子显示器)和EL(电致发光)也发展很快。业界专家预测,在15吋以下的FPD中,液晶技术将受到有机EL、FED(场致发光显示)等技术的严重挑战,但仍可望继续占据主导地位;而在60吋以上大屏幕显示领域,目前仍以PDP优势明显。  随着FPD行业的迅速发展,大屏幕显示屏制作要求越来越高。由于在显示大幅面细腻的彩色图像时,需要具备高达数十万的像素,因而要求FPD的加工过程必须运用光刻技术来完成液晶滤色器、像素、电极、障壁、荧光粉点阵等具有高、精、细线条的图形制作,专用光刻胶(或光刻浆料)的研制开发已经迫在眉睫,如用于TFT-LCD加工技术的彩色液晶三色感光剂,用于彩色PDP加工技术的彩色PDP专用光刻浆料(制作电极的黑色光刻银浆和光刻导电银浆、制作障壁的耐喷砂光致抗蚀剂、制作荧光粉点阵的三基色荧光粉光刻浆料)等等。 [em0808]

  • 固化工艺研究和固化过程在线监测——低价、简便、高效的实时热分析技术研究

    固化工艺研究和固化过程在线监测——低价、简便、高效的实时热分析技术研究

    [color=#990000]摘要:差示扫描量热(DSC)和调制式扫描量热(MDSC)技术在复合材料固化工艺研究中应用十分广泛,但无法应用于固化过程的在线实时监测。为解决固化过程在线监测难题、提高固化工艺优化效率和实现仿真计算的准确考核,需要在差示扫描量热技术基础上开发低价、简便、高效和实时的新型热分析技术。本文介绍了近些年来在此领域内最具代表性的几篇研究报道,分析这些研究的特点和不足,并提出了后续工作的技术方案。[/color][color=#990000]关键词:固化工艺、固化过程、固化度、差示扫描量热、DSC、调制式差示扫描量热、MDSC、MTDSC、比热容、热扩散系数、导热系数[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][color=#cc0000]1.问题的提出[/color][/b] 在复合材料研究过程中,需要对固化工艺进行研究和优化。而在复合材料生产过程中,为保证复合材料成品质量及生产的可重复性,理想方式是对复合材料固化过程进行实时在线监测,确保固化过程中各部分充分固化、累积残余应力和温度非均匀性引起的应变尽可能小、控制复合材料固化温度避免热降解以及降低完全固化的总时间。为了实现固化工艺研究和优化以及固化过程的实时在线监测,需要针对材料固化过程中可监测的物理量,并结合固化过程中出现的物理化学反应特性,采用相应准确有效的测试技术。在固化工艺中,当前常用来判断固化是否完成的直接准则是最能表现固化反应的固化度,但在固化工艺研究和固化度监测方面面临着以下三方面的技术难题需要解决:(1)现有扫描量热技术测试样品小,测试结果与实际生产现场有差异 目前用于研究固化工艺最有效的手段是差示扫描量热(DSC)技术以及灵敏度和精度更高的调制式扫描量热(MDSC)技术,树脂供应商大多采用这两种技术提供树脂固化度信息。这两种技术的局限性是测试样品量很小,与实际固化过程中的产品尺寸和形状有巨大差异,扫描量热技术测试得到的固化工艺过程和参数很难在实际固化工艺中直接使用,还需要进行大量固化工艺优化研究工作。(2)现有扫描量热技术无法应用于在线实时监测 由于基于热动力学原理,并且可以与固化工艺具有完全相同的温度、压力和气氛变化过程,目前的各种扫描量热技术作为最成功的热分析技术,可以说是完美解决了微量样品层面的热分析问题,为固化工艺研究和优化、为固化工艺仿真计算研究提供了准确的基础数据。但目前热分析技术的最大局限性是无法推广应用到产品生产现场,无法采用扫描量热技术对固化过程进行在线实时监测,无法对固化工艺研究和仿真模拟结果进行快速的在线实时验证。(3)现有在线监测技术无法达到扫描量热技术的准确性,未达到实用水平 尽管扫描量热技术无法推广应用到生产现场,但为了满足复合材料研制和生产需要,近些年来开发了许多新技术来进行固化过程的实时在线监测。这些技术大多采用间接方法,而且种类繁多,主要分为光纤法、超声法、电学法和热学法。尽管这些方法都证明了其在监测固化过程中的有效性,但也存在局限性,还都无法替代扫描量热技术的有效性,每一种方法只能监测部分参数,在使用时需要根据具体条件进行选择评估,而且这些测试方法目前大多还都停留在实验室研究阶段,还未看出具有多大的市场使用前景。[b][color=#cc0000]2.解决方案[/color][/b] 综上所述,为了准确了解固化中的吸放热过程、实现固化工艺设计、快速准确寻找最佳固化工艺过程,并能对整个固化过程进行实时在线监测,就需要在扫描量热技术的基础上,开发新的测试技术并应用到实际固化工艺中,所开发的新技术方案主要包括以下几方面内容: (1)首先要解决大尺寸规则形状样品或材料的热分析测试问题,即在各种大尺寸的板状、柱状和球型模具/样品和构件上实现扫描量热测试功能,这相当于把DSC测试功能拓展到大尺寸规则模具/样品和构件上。 (2)解决材料热物理性能测试问题,即在DSC比热容测试能力基础上,增加了在整个固化过程中的热扩散系数和导热系数的连续测量能力,在得到固化特性的同时得到复合材料传热特性,这相当于把MDSC测试功能拓展到大尺寸规则模具/样品和构件上。 (3)最终要解决单样品热分析测试技术问题,一方面要避免像DSC和MDSC那样需要同时进行参考样品测试,另一方面还要避免使用传统热物性测试中那样长时间稳态一维热流测试形式,而是需要仅采用温度传感器测量模具/样品和构件内外的温度和热流变化,并在与固化工艺相同的升温、恒温和降温的动态过程中,同时测量得到多个热物理性能参数,如热扩散系数、热焓、比热容和导热系数,最终得到固化度等相应的固化工艺参数。[b][color=#cc0000]3.本文目的[/color][/b] 上述解决方案是当前复合材料固化度监测及固化反应动力学研究的发展方向,对复合材料研制和生产有着重大意义,特别是热分析技术在固化工艺和固化过程中的应用研究方面,很多研究机构和学校都开展了研究工作,但并没有取得实质性进展,基本还停留在实验室探索阶段。本文将介绍近些年来在此领域内最具代表性的几篇研究报道,分析各种研究的特点和不足,为后续的技术攻关提供参考。[b][color=#cc0000]4.温度调制型DSC:MDSC技术[/color][/b] 经典的DSC技术可以测量微小样品比热容随温度的变化特性,由此常用于固化反应动力学的研究和分析,但无法测量样品的热扩散系数和导热系数,因此采用DSC技术无法对固化过程中的热传递进行研究,无法了解材料内部的温度分布,进而使得无法进行固化工艺的优化。另外,传统的DSC对于微量样品的微弱吸热和放热还是不能提供足够高的灵敏度和精度。 为此,结合传统的Angstrom技术,在DSC技术基础上开发了温度调制型DSC(MDSC)技术,即在以往DSC测试的温度变化曲线上叠加了温度调制波,由此大幅度提高了测量灵敏度和测量精度,同时还实现了热扩散系数的测量。 目前,MDSC技术已经非常成熟,并有相应的商品化测试仪器,如图4-1所示。很多研究机构采用MDSC仪器对固化过程中的热传递进行研究,如侯进森等人对碳纤维/环氧树脂预浸料固化过程中不同纤维方向上的导热系数进行了测量。[align=center][color=#cc0000][img=,690,230]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/05/201905141816583388_7031_3384_3.png!w690x230.jpg[/img] [/color][/align][color=#cc0000][/color][align=center]图4-1 MDSC测量原理和测试仪器[/align] 尽管MDSC已经具有很高的测量精度和灵敏度,但这种技术复合材料固化工艺研究和在线监测中的应用十分有限,主要因为以下原因: (1)样品量太小,很难保证样品对复合材料的代表性; (2)测试模型假设被测样品始终处于温度均匀状态,这就造成MDSC测试模型无法放大应用到大尺寸样品和固化部件的热分析测试; (3)与DSC一样,MDSC同样需要结合参考材料同时进行测量,这也限制了这种技术的实际应用; (4)为了保证MDSC技术中规定的边界条件,在被测样品周围需要配备复杂的配套装置,这在固化工艺现场根本无法实现。[b][color=#cc0000]5.固化过程的其他热分析技术研究[/color][/b] 到目前为止,固化过程中其他热分析技术的研究,主要侧重于对恒温固化过程中热物理性能变化过程的测量,重点是测量热扩散系数的变化规律,然后用不同阶段的热扩散系数来表征固化度C,即:[align=center][img=,690,57]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/05/201905141817455522_5587_3384_3.png!w690x57.jpg[/img][/align] 式中,B、A和D分别是液态、随时间推移和完全固化状态下的热扩散系数值。[color=#cc0000]5.1. Friis-Pedersen等人的研究工作(2006年)[/color] 较早尝试将DSC热分析技术推广应用到复合材料固化过程在线监测的是德国的Friis-Pedersen等人,他们模仿MDSC技术进行了初步的研究工作。在他们的研究中,模仿MDSC同样采用了Angstrom测量原理进行定点温度交变调制,模仿MDSC仪器结构搭建了一套经典的Angstrom法薄板热扩散系数测量装置,如图5-1所示,可以测量薄板材料(面积为100mm×100mm,厚度约为3mm)在不同恒定温度固化过程中热扩散系数的变化过程,并由此热扩散系数变化过程来表征复合材料固化度特性。[align=center][color=#cc0000][img=,690,226]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/05/201905141817271162_7843_3384_3.png!w690x226.jpg[/img] [/color][/align][align=center][color=#cc0000]图5-1 试验装置示意图[/color][/align] 尽管采用了已知热扩散系数的硼硅酸盐玻璃对此测量装置进行了测量误差考核,并标称测量误差小于3%,但从文献报道来看,整个装置简陋,重复性测量结果偏差很大。特别是对于低粘度未固化树脂以及厚度的变化情况测试会有很多问题。 Friis-Pedersen等人还分别采用两种DSC仪器分别对微量样品的比热容进行了测量,并结合上述装置测量得到热扩散系数和密度计算得到了导热系数,通过对比证明了固化度与热扩散系数和导热系数的变化密切相关,采用热扩散系数来表征固化度甚至在灵敏度上更优于比热容。 尽管Friis-Pedersen等人的研究工作比较简易,测量误差也较大,但在采用热物理性能参数来表征固化度方面进行了积极的探索,并获得了初步的结果,证明了采用热扩散系数来表征固化度是一种切实可行的技术途径,并具有显著特点。[color=#cc0000]5.2. Rudolph 等人的研究工作(2016年)[/color] 为了实现固化过程的在线监测,基于经典的Angstrom法薄板热扩散系数测试技术,德国的Rudolph 等人搭建了一套更简易的试验装置来测量环氧树脂固化过程中的热扩散系数变化,并基于上述固化度的定义来对固化过程进行表征。 装置的测量原理基于经典的Angstrom法,如图5-2所示,不同之处在于温度的调制不是传统的正弦波,而是采用了三角波,相应的热扩散系数测量公式则采用了参数估计算法获得。[align=center][color=#cc0000][img=,690,136]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/05/201905141818091906_4688_3384_3.png!w690x136.jpg[/img] [/color][/align][align=center][color=#cc0000]图5-2 基本思想是假设一维热流,评估两个温度信号之间的差异。a)样品描绘,b)顶部和底部温度信号[/color][/align] 为模拟在线固化过程,Rudolph 等人搭建的试验装置模仿了真空袋成型工艺,如图5-3所示,被测环氧树脂样品尺寸为直径29mm、厚度不超过3mm,样品装在外径为30mm、高度为4mm的铝制料盒内。试验参数中设置了温度振荡周期长度为4分钟,振荡幅度被设置为2K。[align=center][color=#cc0000][img=,690,136]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/05/201905141818230117_8499_3384_3.png!w690x136.jpg[/img] [/color][/align][align=center][color=#cc0000]图5-3 实验装置:1)隔离试验箱;2)温度控制器;3)用于温度测量和控制的PC机;4)测量放大器;5)室温显示;6)带有温度传感器的样品;7)铝块;8)珀尔帖元件;9)散热器[/color][/align] 采用这套试验装置,分别在不同温度下进行了固化过程中的热扩散系数测试,热扩散系数转换为固化度后的结果如图5-4所示。[align=center][color=#cc0000][img=,400,300]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/05/201905141818383568_7396_3384_3.png!w690x519.jpg[/img] [/color][/align][color=#cc0000][/color][align=center][color=#cc0000]图5-4 在不同温度下测量热扩散系数推断出环氧树脂的固化度[/color][/align] 通过上述Rudolph 等人的工作,至少可以看出以下几方面的优缺点: (1)再一次证明了热扩散系数作为固化度评价参数的有效性; (2)对于板材结构的复合材料固化过程,可以用很简易的装置就可以实现固化度的在线监测,特别是仅采用单面加热和厚度方向双点测温的方式,就可以在线实时对整个固化过程的固化度变化进行测试表征,这已经非常接近实用化水平。 (3)出于测试方法需要,样品加热采用的是单面加热三角波温度调制方式,这种加热方式显然不符合常规固化工艺线性加热模式,增加了在线监测设备的复杂程度。同样,这种测试结构并不适合低粘度液体以及厚度变化的固化过程。 (4)Rudolph 等人的工作实际上为今后的实用化研究奠定了一个基础,这种单面加热方式完全可以拓展到常规固化工艺中的线性加热模式,即只需采用一个温度传感器测量板材中心位置在固化过程中的温度变化,就可以实现板材固化过程的在线实时监测。 沈阳航空航天大学的卢少微等人出于对巴基纸(Buckypaper)作为温度传感器在固化工艺在线监测中的应用研究,借鉴了上述Rudolph 等人的工作,直接在真空袋固化工艺中研究固化度与巴基纸的电阻温度系数关系。尽管直接采用温度传感器在线监测固化过程的有效性十分有限,但他们对巴基纸的研究不失为给今后固化工艺中使用的温度传感器增加了一种可选性。[color=#cc0000]5.3. Struzziero等人的研究工作(2019年)[/color] 上述研究工作基本都是基于板材固化工艺的在线热扩散系数测试测试方法,但这些水平结构的固化过程并不适合流动性较强的低粘度液体树脂的固化过程监测,而且监测过程中样品厚度会发生变化而带来测量误差。为了提高材料的适用性,Struzziero等人采用了柱状结构的传热模型报道了在线固化监测的研究工作。 Struzziero等人研究的测试方法还是基于经典的Angstrom技术,在定点温度下交变调制加热温度来测量得到热扩散系数。设计的测量装置包括一个带冷却管的铜块,其中心有一个圆柱孔用于容纳直径为7mm、壁厚为1mm、高度40mm的空心铜管。该装置如图5-5所示。[align=center][color=#cc0000][img=,690,223]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/05/201905141818568815_9052_3384_3.png!w690x223.jpg[/img] [/color][/align][align=center][color=#cc0000]图5-5(a)实验装置;(b)截面图;(c)俯视图[/color][/align] 液体树脂倒入铜管,然后用软木塞封闭。软木塞在其中心有一个开口,以允许放置在中心的热电偶接触树脂。然后将铜管插入铜块的圆柱形孔中,两块隔热板放置在铜块的上下两侧,一根柔性电热丝缠绕在冷却管周围。铜块温度由温度控制器调节加热软线上的功率进行控制而产生周期性的变化。由于树脂的热惯性,在树脂区域中心测量的温度是相位滞后的周期性曲线,树脂和铜温度的周期性变化信号如图5-6所示,通过相位差的测量可以得到相应的热扩散系数。[align=center][color=#cc0000][img=,600,352]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/05/201905141819092006_7113_3384_3.png!w690x405.jpg[/img] [/color][/align][color=#cc0000][/color][align=center][color=#cc0000]图5-6 树脂区域边界和中心的温度变化[/color][/align] 每次测试前,树脂在铜管中的填充量为四分之三左右,用软木密封封闭,并放置在铜块中。随后,外径0.5mm的测量热电偶探针穿过软木塞密封件的中心开口,使热电偶敏感区位于树脂的几何中心位置。在测试过程中,铜块温度调制所采用的幅度为1℃、一个调制周期为4分钟。Struzziero等人采用搭建的测量装置对三类材料进行了测试,第一类是非固化材料甘油作为该方法的考核;第二类包括一种脱气、预混合、单组分树脂,专门设计用于树脂传递模塑工艺的环氧树脂RTM6和另一种为灌注应用设计的低反应性单组分液态环氧树脂890RTM;第三类是采用液体增韧环氧树脂的双组分系统,用于缠绕和拉挤成型的XU3508/XB3473。 Struzziero等人用上述装置测量了上述材料不同温度下的热扩散系数,并采用MDSC进行了比热容测量和固化表征,同时还建立了相应的固化动力学模型,由此来进行相应的对比和验证。 通过甘油的导热系数测量验证了与文献值相差约为8%,需要注意的是这个偏差是包含了测量装置热扩散系数测量误差和MDSC比热容测量误差的合成误差。 Struzziero等人在此测量装置上开展了大量研究,在此就不再详细介绍。总之,Struzziero等人的工作再一次有效证明的热扩散系数表征固化过程的有效性,同时还证明了测量液体热固性塑料固化过程中的热扩散系数方面是可靠的,测量精度由树脂区域中心热电偶放置的精度控制,要求位置精度为0.5mm以将测量误差限制在3%以下。固化环氧树脂的导热系数测试结果显示出对固化度的线性依赖增加和对温度的反向线性依赖,所得结果可以根据声子输运解释为固化材料中的主要热载体。实验装置测量结果可用于生成材料表征数据,这些数据是建立固化模拟所需的精确导热本构模型所必需的。 Struzziero等人的工作最重要的是验证了固化过程中热扩散系数和导热系数变化的准确测量,热扩散系数和导热系数的获得可以更可靠地预测热梯度、放热现象和缺陷,如残余应力,有助于提高固化工艺预测的整体精度。另外,Struzziero等人的圆柱体测试结构,从测试模型上已经完全接近于实际固化工艺,而且还可以进行各种形式的推广应用。[b][color=#cc0000]6.分析[/color][/b] 上述研究工作基本上都是模仿MDSC而采用了Angstrom技术,同时也证明了测量得到的热扩散系数和导热系数完全可以用于固化评价。由于加热方式的复杂性,使得这种Angstrom技术还是无法应用到实际复合材料固化工艺中的在线监测,还只能停留在样品级别的应用。为了真正在复合材料固化工艺中采用热分析技术实现在线监测,依阳公司通过前期的大量研究,做出如下分析: (1)基于MDSC发展历史做出的分析:在DSC测试过程中,由于样品量小,样品的吸热和放热量以及热流信号都十分微弱,而Angstrom温度交变测试是一种灵敏度和精度很高的技术,因此MDSC采用了Angstrom技术实现了灵敏度和精度的大幅度提高,并同时实现了热扩散系数测量,结合已经具有的比热容测试能力,MDSC可用来测量导热系数。 (2)从实际固化工艺做出的分析:在产品生产固化工艺中,产品尺寸普遍较大,吸热和放热量以及热流信号普遍都较大,从信噪比分析来看根本无需高灵敏度的Angstrom技术。另外,在实际固化工艺设备上也很难实现Angstrom技术要求的温度交变调制。 (3)从热扩散系数测试技术做出的分析:尽管上述研究文献报道都是基于交变的Angstrom技术,但不采用这种交变技术,只通过加热变化过程也能准确测量出热扩散系数,而这种加热变化过程与固化工艺中的加热过程完全相同。这也就是说在现有固化工艺设备和固化加热过程中,通过工件中单点温度的测量,可以准确得到整个固化过程中的热扩散系数变化。 (4)从比热容测试技术做出的分析:DSC和MDSC的强大之处在于可以对热流进行测量,从而量化得到吸热和放热变化过程,其技术关键是采用了参考材料的对比测试,这也是限制DSC技术推广应用于在线热分析的主要障碍。这个主要障碍目前也有解决途径,就是设法将参考材料等效到现场固化工艺加热装置上,从而可以具备DSC的所有测试能力。[b][color=#cc0000]7.总结[/color][/b] 通过上述研究文献综述和分析,针对固化工艺研究和固化过程在线监测,可以描绘出这样一个技术愿景: (1)因为都是基于升温和降温过程,可以将差示扫描量热(DSC)技术等效到固化工艺设备上,只通过简单增加相应的温度传感器等,就基本可以实现MDSC的大部分功能,至少能具备热焓、比热容、热扩散系数和导热系数的测试能力,实现高效的固化过程在线监测。 (2)这是一种单点测温和基于一维传热的测试技术,可以应用在各种尺寸和形状的复合材料固化工艺中,造价极低使用便捷,单点植入式温度传感器对复合材料整体性能影响小。 (3)随着分布光纤技术和巴基纸(Buckypaper)技术的发展,温度传感器可以采用分布式植入结构,将会更高效的进行固化工艺现场监测。[b][color=#cc0000]8.参考文献[/color][/b](1)王奕首, 李煜坤, 吴迪, et al. 复合材料液体成型固化监测技术研究进展. 航空制造技术, 2017, 538(19):50-59.(2)侯进森, 叶金蕊, 王长春, et al. 碳纤维/环氧树脂预浸料固化过程中的热导率测定. 复合材料学报, 2012(4):23-28.(3)Friis-Pedersen H H, Pedersen J H, Haussler L, et al. Online measurement of thermal diffusivity during cure of an epoxy composite. Polymer testing, 2006, 25(8): 1059-1068.(4)Rudolph M, Naumann C, Stockmann M. Degree of cure definition for an epoxy resin based on thermal diffusivity measurements. Materials Today: Proceedings, 2016, 3(4): 1144-1149.(5)Lu S, Zhao C, Zhang L, et al. Real time monitoring of the curing degree and the manufacturing process of fiber reinforced composites with a carbon nanotube buckypaper sensor. RSC Advances, 2018, 8(39): 22078-22085.(6)Struzziero G, Remy B, Skordos A A. Measurement of thermal conductivity of epoxy resins during cure. Journal of Applied Polymer Science, 2019, 136(5): 47015.[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

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  • 【资料】-微波有机合成及反应器研究新进展

    [u][i]精细化工中间体:2004,34(2):1-4[/i][/u][b]微波有机合成及反应器研究新进展[/b][i]刘福萍,陆明[/i]摘 要:综述了近年来微波辐射技术在有机合成应用中的新进展。针对微波有机合成反应技术及专用微波反应器作了重点介绍。关键词:微波化学;有机反应;微波反应器1  前言 微波是频率大约在 300 MHz~300 GHz,即波长在 1000~1 mm 范围内的电磁波,它位于电磁波谱的红外光波和无线电波之间。在 20 世纪 60 年代,N. H. Williams就曾经报道了用微波加速某些化学反应的研究结果,但在化学合成中应用微波技术则直到 20 世纪 80 年代初期才开始,当时人们并未预料到它对化学研究领域的重大作用。微波应用于有机合成的研究则始于 1986 年, Gedye 和 Smith等通过比较常规条件与微波辐射条件下进行酯化、水解、氧化等反应,发现在微波辐射下,反应得到了不同程度的加快,而且有的反应速度被加快了几百倍。至今,微波促进有机合成反应已经越来越被化学界人士所看好,而且形成了一门倍受关注的领域 —MORE化学(Microwave-Induced Organic Reaction Enhancement Chemistry) 。将微波用于有机合成的研究涉及酯化、Diels -Alder、重排、Knoevenagel、Perkin、 Witting、 Reformatsky、 Dveckman、羧醛缩合、开环、烷基化、水解、烯烃加成、消除、取代、自由基、立体选择性、成环、环反转、酯交换、酯胺化、催化氢化、脱羧等反应及糖类化合物、有机金属、放射性药剂等的合成反应。2  微波促进有机反应机理 微波广泛应用于雷达和电讯传输产品中,为了防止微波功率对无线电通讯、广播、电视和雷达造成干扰,国际上规定工业、科学研究、医学及家用微波炉等民用微波频率为 915 ±15 MHz 和 2450 ±50MHz。微波技术应用于有机合成反应,反应速度较常规方法相比有的能加快数倍、数十倍,有些反应能加速数百倍甚至数千倍。为什么微波有如此大的效果呢 ? 目前关于微波加速有机反应的机理,化学界存在着两种观点。一种观点认为,虽然微波是一种内加热,具有加热速度快、加热均匀无温度梯度、无滞后效应等特点,但微波应用化学反应仅仅是一种加热方式,与传统加热反应并无区别。他们认为微波应用于化学反应的频率 2450 MHz 属于非电离辐射,在与分子的化学键共振时不可能引起化学键断裂,也不能使分子激发到更高的转动或振动能级。微波对化学反应的加速主要归结为对极性有机物的选择加热,既微波的致热效应。1990 年,Edwin G. E.Jahngen 等研究了三磷酸腺甙 (ATP) 在微波作用下的水解反应,发现微波作用下反应速度是常规加热方式下的25 倍,但在两种加热方式下,反应动力学并没有明显的改变。1992 年, Kevin D. Raner 等通过研究微波对 2,4,6-三甲基苯甲酸与 2-丙醇的酯化反应速度的影响,也得出结果表明最终酯化产率仅与温度因素有关,而与加热方式无关。

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  • 微通道反应器和连续流反应器的精密压力控制解决方案

    微通道反应器和连续流反应器的精密压力控制解决方案

    [size=16px][color=#339999][b]摘要:针对目前连续流反应器或微反应器压力控制中存在手动背压阀控制不准确、电动或气动背压阀响应速度太慢、无法适应不同压力控制范围和控制精度要求、以及耐腐蚀和耐摩擦性能较差等诸多问题,本文提出了相应的解决方案。解决方案的核心是分别采用了低压和高压压力精密控制装置,低压控制采用电动针阀可实现0.7MPa以下压力控制,高压控制采用先导阀和气动背压阀可实现20MPa以下压力控制。[/b][/color][/size][align=center][size=16px] [img=连续流反应器和微通道反应器的精密压力控制解决方案,600,401]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/06/202306151529297690_1768_3221506_3.jpg!w690x462.jpg[/img][/size][/align][size=18px][color=#339999][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 连续流反应是反应组分在受控的工艺条件下通过连续流动进行混合,并通过加热和加压可实现更快的反应速度,而物质之间的有限相互作用使得反应更安全、更易优化以及更易进行工艺放大。近些年来,连续流反应技术已经从小众的学术应用研究转变为一种公认的强大的工业技术,其优势在于该技术所表现出安全、高效、高质与低成本的特点。[/size][size=16px] 按照流动管路的粗细,连续流反应器分为管式反应器和微通道反应器两大类,如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=01.连续流反应器几种典型形式,650,175]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/06/202306151534309713_433_3221506_3.jpg!w690x186.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 连续流反应器的几种典型形式[/b][/color][/size][/align][size=16px] 大多数连续流反应装置主要由八个基本部分组成:流体和试剂递送、混合、反应器、淬灭、压力调节、收集、分析和纯化,如图2所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=02.标准双进料连续流反应过程示意图,650,175]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/06/202306151534519826_773_3221506_3.jpg!w690x186.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图2 标准双进料连续流反应过程示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 连续流反应面临的挑战之一是控制所有过程参数,如温度和压力。如图2所示,反应器压力是连续流化学反应的重要环节,要求在各种苛刻的条件下进行恒压控制,这使得连续流反应器压力控制过程面临着以下挑战:[/size][size=16px] (1)目前多采用手动背压阀进行压力控制,存在压力控制不准、手动调节频繁的问题。[/size][size=16px] (2)目前也出现了电动和气动背压阀进行压力控制,但存在响应时间太长的问题,不太适合连续流反应过程中的压力稳定控制。[/size][size=16px] (3)各种连续流反应过程中会要求不同的压力环境,这就要求压力调节阀仅能满足低压压力控制,又能满足高压压力控制要求。[/size][size=16px] (4)连续流化学反应会涉及到很多腐蚀性气体或液体,这同样对压力控制阀的材质提出很高的要求,要求压力调节阀具有耐腐蚀和耐摩擦的优异性能。[/size][size=16px] 针对上述连续流反应器中存在的上述技术挑战和问题,本文提出了相应的解决方案。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 如图2的连续流反应过程所示,连续流反应器的压力控制的工作原理非常简单,当传送系统以一定压力将流体和试剂传递到反应器中时,可以通过调节阀开度大小来改变反应器出口端的介质流动速度来调节反应器内的压力,调节阀开度的大小则是根据压力传感并采用PID控制器来进行调节,使得反应器的压力始终恒定在设定压力上。[/size][size=16px] 连续流反应器会涉及到从低压到高压的多种压力环境,为了满足不同压力条件的要求,本解决方案采用了低压和高压两个压力控制技术方案。[/size][size=16px][color=#339999][b]2.1 低压压力控制方案[/b][/color][/size][size=16px] 低压压力是指表压为0~0.7MPa的压力范围,反应器低压压力控制装置结构如图3所示。低压压力控制装置由压力传感器、电动针阀和压力控制器组成并构成闭环控制回路,其中压力控制器获得压力传感器信号并与压力设定值比较后,PID控制输出信号驱动电动针阀的开度变化,由此改变通过针阀的流量大小而最终实现反应器的压力恒定控制。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=03.连续流反应器低压压力控制装置结构示意图,550,276]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/06/202306151535125789_463_3221506_3.jpg!w690x347.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图3 连续流反应器低压压力控制装置结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 为了保证控制精度,低压压力控制系统三个器件的技术指标如下:[/size][size=16px] (1)压力传感器:根据压力控制精度要求,可在1%~0.05%内选择不同的压力传感器。[/size][size=16px] (2)电动针阀:电动针阀为步进电气驱动的针型阀,具有从0.9、2.25和2.75mm三种通径,工作压力范围为-1~7bar,其最大特点是具有1秒以内的高响应速度,采用FFKM全氟醚橡胶做密封件的超强耐腐蚀性和耐摩擦性,非常适应于微反应器的压力和流量控制。[/size][size=16px] (3)压力控制器:有单通道和双通道可选,双通道控制器还可同时用于温度的测量和控制,其中每个通道都为24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比。压力控制器具有程序控制和PID参数自整定功能,配备有具有标准MODBUS协议的RS485接口,并自带计算机软件,可通过计算机运行软件进行控制器的远程参数设置、运行和控制过程的曲线显示和存储。[/size][size=16px][color=#339999][b]2.2 高压压力控制方案[/b][/color][/size][size=16px] 高压压力是指表压为0.5~20MPa的压力范围,反应器高压压力控制装置结构如图4所示。高压压力控制装置由压力传感器、先导阀、背压阀和压力控制器组成并构成闭环控制回路,其中压力控制器获得压力传感器信号并与压力设定值比较后,PID控制输出信号驱动先导阀,先导阀再驱动背压阀的开度变化,由此改变通过背压阀的流量大小而最终实现反应器的压力恒定控制。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=04.连续流反应器高压压力控制装置结构示意图,550,276]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/06/202306151535309222_5324_3221506_3.jpg!w690x347.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图4 连续流反应器高压压力控制装置结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 在高压压力控制装置中采用了相同的压力传感器和压力控制器,其他器件的技术指标如下:[/size][size=16px] (1)先导阀:工作压力范围0~0.5MPa,综合精度小于±1.5%FS。[/size][size=16px] (2)背压阀:工作压力范围0.5~20MPa,综合精度小于±10%FS。[/size][size=18px][color=#339999][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述,通过上述的解决方案,可以很好的解决连续流反应器的压力准确控制问题,特别是采用了电动针阀和高精度压力控制器的低压压力控制装置,可广泛应用于低压低流量的微流道反应器中,可很方便的构成多通道微反应器压力控制系统,并能保证很高的压力控制精度和长期稳定性。[/size][align=center][b][color=#339999][/color][/b][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]~~~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align]

  • 光生物反应器

    光生物反应器

    [img=,566,400]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707071446_01_3194653_3.jpg[/img][url=http://www.fameinstrument.cn/article/?36.html]光生物反应器[/url]BR101光生物反应器完全可定制,可选配多种荧光光源,可适应各种探头和传感器,并通过专用藻类管理软件监测和控制藻类生长。外部控制电脑(或笔记本)可同时控制多达256台生物反应器,每个反应器都有各自的编程,可在一台计算机上运行命令同时控制多台反应器。 PBR101是一款先进的、专业的研究及生产型藻类培养系统。通过该系统可以轻松简单地找到最适合藻株生长的条件,可以直接将最佳 条件应用于批量生产,可大大节省时间、财力和精力。PBR101由科学家、工程师及现实世界的真正用户共同设计,电脑控制,采用突破性的技术以模拟生长及生产环境,如温度、培养周期/强度,CO2。选择预编程实验,或轻松设计您自己的方案,生长变量可根据用户自定义方案动态变化。[img=,375,206]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707071451_01_3194653_3.png[/img][b]描述[/b]• 紧凑,功能强大• 可编程• 软件易于使用,节省时间、人力和经费• 精确地进行养藻类和蓝绿细菌(藻氰菌)等的培养和监测• 精确化规模化生产• 促进培养条件的优化,获得最佳培养条件及最高产量• 外部控制电脑(或笔记本)可同时控制多达256台生物反应器,每个反应器都有各自的编程,可在一台计算机上运行命令同时控制多台反应器。[b]技术规格[/b]反应容器: 聚碳酸酯,柱形加热和冷却: +10 to +50℃LED: 定制 — 专为 PBR101设计磁力搅拌器: 计算机控制气体流量计: 计算机控制数据传输: 以太网 + USB控制软件: Algal CommandLogic Control:微处理器温度传感器: 直接输入Algal Command藻类生长测定:定制设计浊度器[img=,354,255]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707071452_01_3194653_3.png[/img]

  • UV固化涂料成分分析

    一、UV固化涂料的低聚物 低聚物又叫寡聚物,也称预聚物,是UV固化涂料的基体树脂,作为骨架在UV固化涂料体系中占有相当大的比例,对体系的基本性能(包括附着力、硬度、柔韧性、耐磨性、耐热性、耐化学药品性、耐久性、光学性能及耐老化性能等)起着决定性作用。UV固化涂料研究和应用较为广泛的低聚物的类型主要有不饱和聚酯,环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯等。1.1 环氧丙烯酸酯 环氧丙烯酸酯(Epoxy acrylate,EA)是由环氧树脂和丙烯酸或甲基丙烯酸在催化剂作用下开环酯化而得,按结构类型可分为双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯和环氧化油丙烯酸酯等。EA光固化反应速率较快,固化膜附着力、硬度、强度、光泽度和耐化学药品性好,且价格较低,是光固化产业内消耗量最大的光固化低聚物。EA粘度高,影响施工和流平,固化膜性脆、柔性差、不耐老化,因此改进环氧丙烯酸酯性能的研究一直在进行,如增加低聚物的相对分子质量来减小固化时的收缩率,引入含硅化合物合成了一种预聚物提高涂膜耐热性能,引入柔性长链来克服环氧树脂的脆性等。1.2 聚氨酯丙烯酸酯(PUA) 聚氨酯丙烯酸酯(Polyurethane acrylate,PUA)是由多异氰酸酯的NCO基团和多元醇的羟基反应,并利用含羟基的丙烯酸酯引入光活性基团而得,随分子质量的增大和分子中含有的光反应性基团的增加固化速度加快,是一类重要的光固化低聚物。使PUA具有三维球状结构的星型超支化聚合物正成为研究的热点,该结构与传统的线性聚合物不同,使聚合物具有高官能度、分子间和分子内不缠结等特点,因此该类聚合物活性高、黏度低、溶解性好、官能团易改性等,可以获得合适的施工性能和优良的涂膜性能。虽然PUA价格相对较高,但是聚氨酯丙烯酸酯固化膜具有优异的柔韧性和耐磨性,良好的耐化学药品性和耐冲击性,较好的附着力等优点,所以PUA是用量上紧次于EA的低聚物。1.3 不饱和聚酯 不饱和聚酯(Unsaturated polyester,UPE)是最早用于UV固化涂料的低聚物,是指分子中含有可反应C=C双键的直链或支链状聚酯大分子。在活性自由基引发下发生活泼的乙烯基等单体与UPE共聚,可交联固化网络结构。然而该聚合反应时间长、温度高,且聚合过程的氧阻聚现象较严重,增加了涂膜的黄变,因此应用受到一定的限制。采用超支化技术制备多官能度的不饱和聚酯是解决问题的一个方向。超支化低聚物有独特的三维分子结构,使其具有相溶性好、黏度低和反应活性高等性能,固化膜的收缩率变小,有良好的基材附着性能,并且还能避免使用挥发性活性稀释剂,所以更环保。二、 UV固化涂料的活性稀释剂、光引发剂和助剂及颜填料2.1 活性稀释剂 活性稀释剂是含有可聚合官能团的有机小分子,能够溶解和稀释低聚物,调节体系的粘度,改善施工性能,并可以参与聚合固化成膜,调节光固化速度和固化膜的各种性能,如耐磨、硬度、柔韧性等。1)单官能团活性稀释剂。(甲基)丙烯酸酯等,每个分子仅含有一个可参与固化反应基团,一般具有黏度低、转化率高、固化速率低、体积收缩小、交联密度低等特点。2)双官能团活性稀释剂。含有两个(甲基)丙烯酸酯官能团,对比单官能团活性稀释剂,一般具有良好的稀释性、固化速率加快、交联密度增大等特点。3)多官能团活性稀释剂。含有3个及以上(甲基)丙烯酸酯官能团,一般具有黏度较大、光固化速度快、成膜硬度高等特点。4)阳离子UV固化体系的活性稀释剂。如脂环族环氧树脂、多元醇和乙烯基醚等。在选用活性稀释剂时应考虑如下问题:与低聚物的相容性、稀释能力、固化速度、固化收缩率和对固化涂膜性能的影响等。2.2 光引发剂 光引发剂是光固化体系的关键组分之一,它的性能决定了UV固化涂料的固化速率和固化程度,按反应机理的不同为自由基聚合光引发剂与阳离子聚合光引发剂,自由基光引发剂分为裂解型和夺氢型两种类型。 在UV固化涂料领域使用较多的为小分子自由基光聚合引发剂,其中未反应的光引发剂及光解碎片容易使涂膜老化黄变;还可以使用聚合夺氢型光引发剂,其中光引发剂的不能完全反应也会使涂膜老化黄变。如果将光引发剂大分子化和多官能度(含有2个及以上光化学活性基团),则可以降低光引发剂引起涂膜的黄变。对阳离子光固化体系,适用的低聚物仅有乙烯基醚官能团的树脂、环氧树脂和环氧官能化聚硅氧烷树脂等,使阳离子光固化剂使用受到一定限制。 自由基光引发剂具有低价优势,大多数UV固化涂料采用自由基固化,也有采用阳离子与自由基混合双重UV固化,可以形成互穿网络结构来改善涂膜性能。通过合理利用光引发剂种类和用量以及与光增敏剂配伍技术等,调整固化速率和固化程度,以适应不同的需要。UV固化涂料用于形状复杂的构件时会出现阴影难以固化,用于厚涂层、不透明介质和有色体系的固化也有困难。这些可以用双重固化体系来克服,即通过光固化反应阶段和暗反应(包括热固化、湿气固化、氧化固化或厌氧固化反应等)阶段完成,其中光固化反应使体系快速定型或达到表干,而暗反应使底层部分或阴影部分固化完全。2.3 助剂 在实际UV固化涂料应用中,由于光固化速率较快,除了基本成分外,还要加入各种助剂(包括流平剂、消泡剂、润湿分散剂、偶联剂和消光剂等),以达到使用要求。流平剂的加入可解决UV固化涂料因流平差而产生涂膜表的缺陷等;润湿分散剂和消泡剂的加入可增加产品稳定性和施工性能等;偶联剂的加入可提高施工性能和附着力等。随着UV固化涂料应用领域不断拓展,为满足被涂物件的使用要求,可供选用的助剂还有消光剂、热阻聚剂、增感剂、稳定剂等。2.4 颜填料 为配制UV固化有色涂料,还要加入颜填料。1)颜料。颜料对涂料性能的影响应引起注意,许多颜料(如炭黑、铁黄等)会散射或吸收UV辐射阻碍了UV固化。颜料在涂膜表面与涂膜深处对UV吸也收存在较大差别,可能会导致表面与底部固化不同步引起涂膜收缩起皱,因此要选择与体系配套颜料。2)填料。试验表明滑石粉和碳酸钙等可作UV固化涂料的填料。一些纳米填料的加入,使涂膜耐磨性、抗菌性、抗老化性、柔韧性和光泽度得到显著提高。南京蓝大飞秒检测竭诚为您服务 联系人 :王老师 TEL 18061750890(同微信号) QQ 1683131911

  • 【分享】美研发可快速制造烃类燃料的反应器

    据美国物理学家组织网1月12日报道,美国科学家研发出了一种新反应器,其能利用太阳光、二氧化碳、水和氧化铈快速地制造烃类燃料。该研究发表在上周出版的《科学》杂志上。  这个过程类似于植物的生长过程,植物为维持生长也会使用来自太阳的能源将二氧化碳转变为糖基聚合物和芳香烃化合物。这些化合物中包含的氧被去除后即可转变为燃料,其方式或是通过在地下历经数千年的降解以形成化石燃料,或通过一种更加迅速的分解、发酵和氢化过程来产生生物燃料。  然而,利用植物将太阳光转化为化学燃料并非最有效的办法,制造出实用的太阳能燃料还有很长的路要走。因此,研究人员正在寻找方法,希望可以在不依赖植物的生长和分解等中间步骤的情况下用太阳光将二氧化碳转变为烃类燃料。  现在,美国加州理工学院的威廉姆·陈和同事演示了一种可能的反应器设计。在这种反应器中,被聚集在一起的太阳光能将氧化铈——稀土金属铈的氧化物加热到足够高的温度,将氧原子从它的晶格中摇散并使之脱落;接着,该材料可以很容易地从水或二氧化碳中剥夺其氧原子以取代自己失去的氧原子,从而得到氢气或一氧化碳;再使用额外的催化剂,可以将氢气和一氧化碳结合在一起生成燃料。  按照设计,集聚的太阳光通过一个窗孔进入该太阳腔室反应器,光线在腔室内可反射多次,以确保反应器能捕捉到足够多的入射太阳能。圆柱形的氧化铈片同样被置于腔室内,并经受数百次的热—冷循环以诱导燃料的产生。

  • 【原创】UV固化技术中紫外灯的强度要求

    如今紫外线技术广泛应用于工业当中,以及生活中人们常用紫外线灯来照射杀菌消毒;UV是紫外线的英文(Ultra-Violet Ray)缩写,紫外光源的光谱范围是200nm-400nm,按波段的不同,分别为UV-A,UV-B,UV-C,各具有不同的用途。 但凡使用到紫外线来作用于不同的事物,都需要保证紫外线的辐射能量,也叫UV辐射强度,辐射强度是到达表面单位面积内的辐射功率。检测紫外线的辐射强度可以使用紫外辐照计来测量;辐射强度,以每平方厘米瓦特(W/cm2)或毫瓦特(mW/cm2)来表示。0.001W/cm2=1mW/cm2。 UV-A波段紫外线常应用在工业上UV固化中,以365nm为中心;UV固化是光化学反应,UV固化过程即:在特殊配方的树脂中加入光引发剂(或光敏剂),经过吸收紫外线(UV)光固化设备中的高强度紫外光后,产生活性自由基或离子基,从而引发聚合、交联和接枝反应,使树脂(UV涂料、油墨、粘合剂等)在数秒内(不等)由液态转化为固态。 UV灯的寿命一般指其能维持足够的能量进行操作的时间,在此期间其能量逐渐衰减直至低于可接受的范围为止,一般情况标准的UV灯能放射足够的UV能量达800小时。UV固化广泛用于竹木地板、家具、装饰材料、印刷、印铁制罐、塑胶涂装、标牌、电路板、光盘等行业;也是半导体、电子元件、液晶等粘接固化的理想光源。 UV固化过程要注意UV灯的照射强度和使用时间,随着uv灯使用时间的延长,灯的辐射强度就会逐渐衰减,速度要随之调慢,尽量及时更换新的uv灯管。 目前市场上的UV灯分高压汞灯和金属卤素灯两种。国内设备普遍采用高压汞灯,进口设备有一部分采用金属卤素灯(建议使用金属卤素灯)。 关于UV灯管的选择及更换: 灯管选择要注重灯的紫外线辐射强度,UV灯的功率即UV灯光的辐射强度,也称穿透力。一些市场上出售的紫外线功率与实际功率不相符合,使用紫外辐照计便可测量。 首先,它一定要满足UV油墨(光油)吸收的光谱波长及功率密度的要求。若UV灯的功率不够,即使光照时间再长,过UV固化装置的次数再多,产品也达不到完全固化。相反,还会使UV油墨(光油)表层老化、封闭、变脆等,同时油墨(光油)的附着力也不好,会使叠印的层间结合力差。因为低功率的UV灯光不能穿透墨层底部,使底部未固化或固化不充分。 UV灯功率一般要满足80-120W/cm2的要求,但功率越大热量也会越大,因此要根据固化物和固化速度不同来选择功率。 紫外灯管的更换同样需要用紫外辐照计来检测其照射强度是否达到UV固化的强度标准,UV灯的强度取决于UV灯管的功率密度,一般常用规格有:80W/cm2、120W/cm2、160W/cm2和240W/cm2。 当长时间使用紫外线灯管照射的紫外线强度变弱时,会影响固化效果。同时建议在使用期内根据生产环境(空气的含尘量)不同,在适当时间用无水乙醇清洁灯管表面及反射罩表面的反射板,再将UV灯管转90°。这样有利于UV射线全部有效辐射到UV油墨或光油。

  • 水性紫外光固化涂料的性能研究进展

    分享一篇紫外的文献,希望对大家有所帮助崔芙红(兰州石化职业技术学院应用化学工程系,甘肃兰州)水性紫外光固化涂料结合了传统水性涂料和紫外光固化涂料的优点,成为环保型涂料研究的一个主要方向。本文综述了水性紫外光固化涂料的特点,主要组成部分以及其最前沿的发展方向,并介绍了这种涂料的应用情况和面临的挑战。水性紫外光固化涂料;组成;研究进展TQ A 1007-1865(2013)10-0099-02由于水性涂料对环境无污染,对人体健康影响小,粘度易调节,挥发度低使之适合于喷涂,但它仍存在不抗碱、不抗水、干燥慢、易造成基材收缩等弊病。紫外光(UV)固化涂料的优点之一是涂料的固化时间短而且可以控制,因其不含溶剂,从而大大消除了有机挥发分(VOC)对环境的污染。但其主要成分低聚物一般均具有较高的粘度,在涂布时必须加入稀释剂以调节其粘度和流变性。传统的丙烯酸酯类活性稀释剂对眼睛有较强的刺激作用,影响人体健康。因此,UV光固化涂料技术总的发展趋势是以水代替反应性稀释剂,一方面可以消除因挥发分导致的污染、刺激等问题,另一方面也为水性涂料提供了一种新的固化手段。因而综合了两者优点的水性紫外光固化涂料,成为极具开发和应用前景的新的涂料技术。1·特点与传统的油性紫外光固化涂料相比,水性紫外光固化涂料具有以下优点。(1)用水替代活性稀释剂,黏度更方便调节。(2)减少活性稀释剂的使用,使其毒性和刺激性大大降低。(3)以水为稀释剂可降低固化膜的收缩率,有利于提高固化膜对底材的黏附性。(4)可以得到超薄型固化膜。(5)涂装设备和装置可用水进行清洗。(6)可以使用相对分子质量高的预聚物,克服了传统紫外光固化涂料不能兼顾高硬度和高柔韧性两者的问题。2·组成2.1 低聚物水性低聚物是水性光固化材料最重要的组成部分,它决定固化膜的力学性能,如硬度、柔韧性、耐磨性、耐化学药品性等,也影响紫外光固化的灵敏度。水性低聚物在结构上要有参与UV固化反应的不饱和基团,如丙烯酰氧基、乙烯基等,由于丙烯酰氧基反应活性高,固化速度最快,所以各类丙烯酸树脂的为其主要品种;另外分子链上需含有一定数量的亲水基团,如羧基、羟基、氨基、磺酸基等。按低聚物的化学结构,目前最常用的水性紫外光固化树脂主要包括环氧丙烯酸酯(EA)、聚氨酯丙烯酸酯(PUA)、聚丙烯酸酯(Acrylatedacrylic oligomer)和聚酯丙烯酸酯(PEA)。表1列出了这些常用水性紫外光固化涂料低聚物的性能。表1 常用水性紫外光固化涂料低聚物的性能2.1.1 环氧丙烯酸酯环氧丙烯酸酯是一种广泛使用的低聚物,原料价格便宜,机械性能优良。环氧树脂分子链上的羟基赋予它良好的极性,促使其对金属材料表面有良好的粘附力。并且环氧树脂聚合物链含有稳定的C-C键和醚键,这使得它耐化学药品性优良。此外,可以通过环氧树脂的环氧基和羟基将甲基/丙烯酸单体接入从而引入反应双键,来提高其固化活性。而且环氧树脂中的羟基也可以作为接入酸酐的反应点而引入羧基,用碱中和便可得到具有亲水性的树脂。2.1.2 聚氨酯丙烯酸酯聚氨酯丙烯酸酯的制备方法是将带有羟基的丙烯酸酯类单体与异氰酸酯基团反应,引入C=C双键,使之具有UV活性;再用带有羧基的扩链剂对聚氨酯分子链进行扩链;最后经碱中和得到可UV固化的水性聚氨酯丙烯酸酯树脂。聚氨酯分子链上除了含有大量氨基甲酸酯链段外,还含有醚键、酯键、脲键等活性基团,这些结构赋予了聚氨酯材料良好的物理机械性能,优异的弹性、耐寒性、耐有机溶剂及良好的温度适应性,是近年来发展较快的高分子材料。2.1.3 聚丙烯酸酯水性UV固化聚丙烯酸酯体系一般由多种丙烯酸(酯)类单体共聚,并利用共聚物侧链的活性基团,如:羟基、羧基等,与丙烯酸(酯)类单体反应,获得具有不饱和双键的聚丙烯酸酯树脂。这种方法环保且无需分散可直接得到水乳液,但是通常其接枝率比较低,涂膜固化后性能提高,其另一个缺点是此类树脂丙烯酸所含的双键在共聚反应中被消耗,其光固化活性较差。2.1.4 聚酯丙烯酸酯聚酯丙烯酸酯可由聚酯端羟基与丙烯酸酯化或由聚酯端羧基与甲基丙烯酸缩水甘油醚反应而得。其双键位于分子链末端,活性相对较高,同时较低分子量使其易于进行流变调节。在超支化聚酯的末端可以接入丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸酯,得到水基超支化UV固化树脂,可以稳定的分散在水中。2.2 光引发剂光引发剂是光固化涂料的重要组成,是决定紫外光固化涂料是否能够迅速交联固化的关键。与传统油性紫外光固化涂料不同的是用于水性体系的光引发剂必须要与水性环境有一定的相容性,而且挥发性较低,按其产生活性中间体的不同,可分为自由基光引发剂和阳离子型光引发剂两类。自由基光引发剂根据产生自由基的机理不同,又可分为裂解型自由基光引发剂和夺氢型自由基光引发剂两类。裂解型自由基光引发剂从结构上看,多是芳基烷基酮类化合物,主要有安息香及其衍生物、苯偶酰及其衍生物、苯乙酮及其衍生物、酰基膦氧化物等。夺氢型自由基光引发剂多为芳香酮类。阳离子光引发剂包括芳香重氮盐、二芳基碘翁盐、三芳基硫翁盐、二茂铁盐、烷基翁盐、三芳基硅氧醚、磺酰基酮等,其优点是不受O2的影响。较先进的光引发剂固化方式可采用双重固化体系,即通过两个独立的体系完成交联聚合,一个阶段是光固化反应,另一个阶段是暗反应,暗反应包括湿气固化、热固化、氧化固化或厌氧固化反应等。2.3 功能助剂在涂料的实际应用中,为达到应用要求,还需加入各种功能助剂。常见的有助溶剂、润湿剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂。助剂可以改变涂料的某些性能,但在使用时不能破坏涂料的稳定性和其耐水性,要控制其用量达到性能平衡和低VOC含量。近年来由于纳米无机粒子其独特的表面界面效应,使纳米复合材料呈现出许多新颖的特点,成为紫外光固化涂料的一个研究热点。刘红波等在紫外光固化涂料中加入无机纳米抗菌剂,制得了抗菌型的木器漆。3·发展方向3.1 超支化体系采用超支化技术可制备多官能度树脂。超支化树脂不仅低熔点、低黏度、易溶解且支链上可含有更多的官能基团,是作为水性光固化树脂的理想材料。超支化低聚物可利用端羟基超支化聚合物与丙烯酸通过酯化反应,或与二异氰酸酯和丙烯酸羟基酯半加成物反应,引入丙烯酸基团,成为光固化超支化低聚物。也可利用端羧基超支化聚合物与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应,引入甲基丙烯酸基团制得。3.2 双重固化体系为了改善水性紫外光固化涂料在不透明介质、形状较复杂的部件上的固化性能,可利用杂化的方式合成含有两种不同活性基团的低聚物,开发出兼有两者优良特性的体系。汪存东等以聚氨酯丙烯酸酯为乳化剂制成了紫外光固化的水性环氧丙烯酸酯/聚氨酯丙烯酸酯复合涂料。一方面,通过聚氨酯丙烯酸酯与环氧丙烯酸酯复合改善了涂膜性能;另一方面,由于阴离子型聚氨酯丙烯酸酯本身为一种高分子乳化剂,加入后可使疏水性的环氧丙烯酸酯形成一种稳定的水分散体系。3.3 有机-无机复合体系有机/无机杂化体系在保持有机高分子成膜性、透明性的同时又具有耐溶剂、高硬度及耐磨性的优点,是水性紫外光固化涂料很有前景的一个发展方向。水性紫外光固化体系可以通过直接分散、插层或溶胶/凝胶等手段引入纳米SiO2、蒙脱土等无机粒子,来改善涂层的硬度、耐磨性、耐热性或光学性能等。4·结语随着人们环保意识的不断增强,水性紫外光固化涂料越来越多的进入到人们的生活当中。在国外,已广泛应用于建筑涂料、体育用品、电子通讯等不同领域;在我国它每年都以20%~30%的速度增长,在纸张、木器、塑料、金属、光盘和光纤等基材上获得了很好的应用。当前水性紫外光固化涂料技术不足之处主要包括涂料水分散体系的长期稳定性有待提高,光引发剂品种不多,对于颜料着色涂料,选择余地更小,增设干燥除水装置对该技术的推广应用有不利影响。针对上述问题,我们应加大基础性研究,进一步完善相关技术,使它更大程度的应用到我们的生活当中。参考文献金养智,洪啸吟.紫外光固化涂料的进.涂料工业,1999,29(12):30-33.姚伯龙,罗侃,杨同华.国内外水性紫外光固化涂料的研究进展.涂料技术与文摘,2007,28(11):1-4.李红强,曾幸荣.紫外光固化涂料及其研究进展.涂料技术与文摘,2007,28(4):8-11.殷海龙,卿宁.水性聚氨酯丙烯酸酯紫外光固化低聚物研究进展.化工新型材料,2011,39(4):51-54.周钢,陈建山,奚海,等.紫外光固化光引发剂研究进展.精细化工中间体,2003,33(2):6-8.姚桃花.紫外光固化涂料用光引发剂的研究进展.甘肃石油和化工,2007,(3):8-13.李海燕,谢川.阳离子光引发剂研究进展.信息记录材料,2004,5(4):35-39.丁立朋,李拥军,马兴法.阳离子聚合光引发剂及其阳离子反应机理.热固性树脂,1997(2):47-54.戴洪义,王少君,高学明.用于辐射固化的特种丙烯酸酯单体及其发展动向.山东化工,2000,29(1):25-26.刘红波,李荣先,缪国元.紫外光固化纳米抗菌木器漆.涂料工业,2007,37(5):14-16.汪存东,王久芬.紫外光固化环氧-丙烯酸酯/聚氨酯-丙烯酸酯复合型水性涂料的研制.涂料工业,2005,35(2),1-4.张高文,褚衡,李纯清.水性紫外光固化涂料的研究进展.现代涂料与涂装,2008,11(1):16-19.王坚,苟小青,沈雪峰.水性UV涂料在塑料上的应用.涂料工业,2009,39(11):49-52.何京.UV固化涂料及其发

  • 微波炉反应器防锈维护

    现在反应改用微波炉反应器,反应时间减短了,但是反应完了之后,炉内生锈了,我用的是氢溴酸,挥发性很强,而且刺鼻,每次反应完,就看见炉内一点点的锈掉了,真担心,还没做完实验,这仪器腐蚀坏了,做不了,现在就想向大家讨教一下这个微波炉炉内防锈的维护技巧,谢谢

  • Heller PCO-1280压力固化炉用于填充固化应用

    Heller PCO-1280压力固化炉用于填充固化应用

    在电子元件制造过程中,填充固化是一项重要的工艺,可以提高生产效率和产品质量。而Heller PCO-1280压力固化炉则成为了这个领域的佼佼者。Heller Industries是一家成立于1960年的公司,其在1980年开创了对流回流焊接技术,在多年发展中不断完善系统以满足更高级应用要求。如今,Heller已经成为回流焊技术世界领导者之一,并凭借强大的研发团队能够快速提供特殊的热处理解决方案。Heller PCO-1280压力固化炉具有较大的操作空间尺寸(2000mm*4850mm*2400mm),蕞大操作压力为10 bar(145 psi),蕞高操作温度可达220℃。同时,该设备还具有真空能力可达到10 Torr,在半自动装载时可以同时容纳2个Magazines并进行PLP面板的双装载器。[img=,690,550]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/06/202306061659230240_1083_5802683_3.jpg!w690x550.jpg[/img]该设备主要适用于填充固化应用。在新工艺参数中,通过预先加入下填充物并预热后使用真空吸取较大气泡,随着温度升高,较小的气泡也会被压力吸收。通过真空和压力相结合的方式,可以提高整体气孔排除率,并缩短气孔排除时间。除了填充固化应用外,Heller PCO-1280压力固化炉还可用于其他热处理方面。该设备的出色表现不仅为电子元件制造行业带来了便利和效益,同时也推动了热处理技术的进步与发展。总之,在当今快速发展的电子工业中,Heller PCO-1280压力固化炉已经成为企业生产过程中必不可少的重要设备之一。[b]苏州仁恩机电科技有限公司[/b]代理销售的制造设备,广泛应用于汽车、医疗、3C、航天、军工、电力等电子工业行业。以高端技术、优良品质著称,并提供全程专业售后服务。

  • 反应器的三种操作方式

    反应器按操作方式可分为:   ①间歇釜式反应器,或称间歇釜。   操作灵活,易于适应不同操作条件和产品品种,适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产。间歇釜的缺点是:需有装料和卸料等辅助操作,产品质量也不易稳定。但有些反应过程,如一些发酵反应和聚合反应,实现连续生产尚有困难,至今还采用间歇釜。   间歇操作反应器系将原料按一定配比一次加入反应器,待反应达到一定要求后,一次卸出物料。连续操作反应器系连续加入原料,连续排出反应产物。当操作达到定态时,反应器内任何位置上物料的组成、温度等状态参数不随时间而变化。半连续操作反应器也称为半间歇操作反应器,介于上述两者之间,通常是将一种反应物一次加入,然后连续加入另一种反应物。反应达到一定要求后,停止操作并卸出物料。   间歇反应器的优点是设备简单,同一设备可用于生产多种产品,尤其适合于医药、染料等工业部门小批量、多品种的生产。另外,间歇反应器中不存在物料的返混,对大多数反应有利。缺点是需要装卸料、清洗等辅助工序,产品质量不易稳定。   ②连续釜式反应器,或称连续釜   )。可避免间歇釜的缺点,但搅拌作用会造成釜内流体的返混。在搅拌剧烈、液体 粘度较低或平均停留时间较长的场合,釜内物料流型可视作全混流,反应釜相应地称作全混釜。在要求转化率高或有串联副反应的场合,釜式反应器中的返混现象是不利因素。此时可采用多釜串联反应器,以减小返混的不利影响,并可分釜控制反应条件。   大规模生产应尽可能采用连续反应器。连续反应器的优点是产品质量稳定,易于操作控制。其缺点是连续反应器中都存在程度不同的返混,这对大多数反应皆为不利因素,应通过反应器合理选型和结构设计加以抑制。   ③半连续釜式反应器。 指一种原料一次加入,另一种原料连续加入的反应器,其特性介于间歇釜和连续釜之间。

  • 微通道反应器冷热源恒温控制设备压缩机故障排除办法

    微通道反应器冷热源恒温控制设备是微通道反应器行业使用比较多的控温设备,无锡冠亚针对微通道反应器行业配套生产了微通道反应器冷热源恒温控制设备,微通道反应器冷热源恒温控制设备在运行中压缩机如果发生故障的话,需要及时排查解决。  微通道反应器冷热源恒温控制设备压缩机故障排查的话,先检查微通道反应器冷热源恒温控制设备电路部分,看看微通道反应器冷热源恒温控制设备电源、电压、开关是否正常,看看微通道反应器冷热源恒温控制设备电源是否有电,电压是否正常,开关触点是否良好,电源是否缺相。当微通道反应器冷热源恒温控制设备没有安装电流表、电压表时,可采用万用电表或测电笔检查电源情况。在电源电压过低时会使压缩机起动不了。  微通道反应器冷热源恒温控制设备的压缩机如果采用活塞式的压缩机的话,其连杆大头轴瓦与曲袖是否发生抱轴。这些,可以是以前运行时,由于排气温度过高造成,也可能是润滑油焦化,使气缸与活塞粘结造成,使压缩机不能起动。  检查微通道反应器冷热源恒温控制设备压差继电器和高低压继电器。当压缩机的油压不正常时,能使压缩机停止运行。同时,当压缩机排气压力和吸气压力异常时,均不能起动或已起动后压缩机会很快停止运转。检查冷冻水量、冷却水量、水温是否正常。若水量小、水温高,会引起冷凝压力急剧升高,蒸发温度迅速下降,由于机组保护设施动作,往往很快停机。  检查微通道反应器冷热源恒温控制设备有关的电磁阀、调节阀是否失灵,是否按要求开起或关闭。检查温度继电器的感温包内是否有工质泄漏,或调节有误。  微通道反应器冷热源恒温控制设备在使用之前,相应的准备工作一定要做好,希望微通道反应器冷热源恒温控制设备能够高效运行。

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