包覆工艺范文

包覆工艺范文（精选8篇）

包覆工艺 第1篇

1 实验部分

1.1 中试药品及其它器材 (表1)

1.2 生产工艺流程图

石油减阻聚合物颗粒的微胶囊化制备在以水为连续相、减阻聚合物颗粒为分散相的悬浮液系统中进行。运用一步法[6,7,8,9,10]合成脲醛树脂包覆石油减阻聚合物微胶囊制备工艺如下图1-1。

采用上述工艺路线利用威普管道科技有限公司现有的设备, 完成了尿素-甲醛聚合制备的石油减阻聚合物微胶囊工业化, 此种工艺制备的微胶囊产量为105kg/h, 通过工业化生产表明了该微胶囊工艺技术不存在化学反应工程工业放大的问题。

2 性能测试

2.1 表面形状

利用冷场发射扫描电子显微镜 (日本JEOL, JSM-7600F) 对中试放大的脲醛树脂囊壁包覆石油减阻聚合物微胶囊进行扫描, 得到的放大20, 000倍电镜照片如图1-2所示。

中试运用一步法制备脲醛树脂包覆微胶囊的颗粒表面电镜照片, 如图所示, 颗粒表面多孔性及缠绕性消失, 颗粒表面的孔洞完全被脲醛树脂有效的包覆, 不在处于高弹态, 不在粘结成团, 表观性质彻底改良, 常温以固体的形式存在, 适合长期储存、运输。

2.2 热稳定性检测

微胶囊的热稳定性检测需要两种设备是烘箱和低温恒温槽, 要求烘箱温度范围在20℃-300℃。实验开始用移液管准确量配制好的未包覆的和已包覆的减阻聚合物颗粒的浆液各100ml, 把准确量取的浆液放入试剂瓶, 盖上磨口瓶塞, 把试剂瓶在托盘里, 置于烘箱。热稳定检测步骤如下:

(1) 在50℃、60℃、70℃对醇基浆液和水基浆液测试。

(2) 在-20℃、-30℃、-40℃对醇基减阻聚合物浆液进行测试。

(3) 在-5℃、0℃、5℃对水基减阻聚合物浆液进行测试。实验结果数据如表2所示。

如表所示, 得到以下的实验结论:

(1) 在50℃、60℃、70℃对醇基浆液和水基浆液测试结果是:在两种未包覆的减阻聚合物浆液中发生不同程度的溶胀现象, 石油减阻剂的表面聚结粘连;同样的实验条件下, 已包覆的减阻聚合物微胶囊颗粒表面性能良好, 浆液中没有出现溶胀现象。

(2) 在-20℃、-30℃、-40℃对醇基减阻聚合物浆液进行测试结果是:无论是未包覆的减阻聚合物颗粒还是已包覆的减阻聚合物微胶囊颗粒实验现象一样, 没有发生溶胀, 两种颗粒的表面性能良好, 未聚结、粘连、分层。

(3) 在-5℃、0℃、5℃对水基减阻聚合物浆液进行测试结果是:无论是未包覆的减阻聚合物颗粒还是已包覆的减阻聚合物微胶囊颗粒实验现象一样, 未发生溶胀, 两种颗粒未聚结、粘连、分层表面性能良好。

2.3 机械振荡稳定性检测

检测石油减阻聚合物浆液的振荡稳定性的设备是振荡器, 实验要求振动频率为100次/min, 实验所需的醇基、水基浆液与检测热稳定性的一样配制, 机械振荡稳定性检测时间如表4所示。

如图所示, 实验结果是在醇基浆液和水基浆液中, 无论是未包覆的减阻聚合物颗粒还是已包覆的减阻聚合物微胶囊颗粒实验现象一样, 实验结束后, 都未见分层与聚结现象。

3 结论

在反应釜中对尿素-甲醛聚合制备石油减阻剂微胶囊工艺进行了中试。并且对中试放大得到微胶囊进行了电镜分析、热稳定检测、机械振荡稳定性检测。电镜分析证明了, 微胶囊化彻底解决了石油减阻剂颗粒表面多孔性和缠绕性, 表观性质彻底改良, 常温下石油减阻剂微胶囊不在粘结成团, 以固体的形式存在, 适合长期储存、运输;热稳定性是在水基和醇基浆液中检测的, 高温时在水基和醇基浆液中未包覆的石油减阻剂表面粘接、溶胀, 其它情况包覆的微胶囊与未包覆的石油减阻剂表面性能良好;机械振荡稳定性检测也是在水基和醇基浆液中进行的, 实验表明机械振荡对微胶囊的几乎没有影响;包覆的微胶囊减阻效果良好, 符合工程要求。

中试制备的微胶囊通过性能测试, 适合工业化生产, 从化学反应工程知识的角度考虑该微胶囊技术不存在工程放大的问题, 但是需要考虑工业生产过程中涉及的洗涤、过滤与烘干设备。在企业目前条件下工业化生产只是投资与装置调试问题, 不存在无法实现工业化生产的问题。

摘要：在反应釜中用脲醛树脂包覆石油减阻聚合物形成微胶囊, 利用冷场发射扫描电子显微镜对工业化的微胶囊进行扫描;用水基和醇基微胶囊浆液进行检测热稳定性、抗机械振荡。检测表明被包覆的石油减阻聚合物微胶囊表面性能良好, 该工艺成本低适合工业化生产。

关键词：脲醛树脂,石油减阻聚合物,中试工艺,性能检测

参考文献

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沭阳“包覆纱”迎来新起点 第2篇

沭阳成为新集聚“样板”

10月11日，由工业和信息化部、中国纺织工业联合会指导，中国针织工业协会、中国纺织工业联合会新闻中心主办，沭阳经济技术开发区承办的近20家中央媒体和行业媒体参加的“走基层 看纺织——中国针织万里行”首站抵达江苏沭阳县，开始了为期两天的调研、走访，了解纺织产业在这个苏北发展最快的县级城市的最新发展动向。

在本次活动上，中国针织工业协会与沭阳县人民政府就共建江苏沭阳县针织产业园达成合作，沭阳经济开发区与东华大学达成了产学研战略合作，此外，沭阳经济技术开发区分别与连云港鹰游集团、绍兴豪宇精密机械科技有限公司进行了签约合作，中国针织工业协会产业转移办常务副主任杨峻宣读了关于沭阳经济技术开发区被列为《全国纺织产业转移试点园区》的文件并举行了授牌仪式，“走基层 看纺织——中国针织万里行”的授牌仪式也同期举行。

“沭阳县在传统纺织服装面料行业中，专攻细分产品包覆纱，成为了全国产能最大、品质最高的包覆纱产业基地，也是江苏省最年轻的纺织服装产业集群，代表了国内包覆纱产业集聚发展的最高水平，在新型纺织原材料行业当中具有典型性。”中国纺织工业联合会会长助理、中国针织工业协会会长杨世滨介绍说，包覆纱是新型纺织原材料，广泛用于丝袜、高档内衣、针织面料等领域，并逐步延伸到了生物医疗等行业，产业前景广阔。

2005年，沭阳县经济技术开发区在传统纺织服装面料的大行业中专攻包覆纱这个细分市场，通过产业链招商、集群式发展和品牌化培育，已拥有包覆纱及其配套生产企业50家，年产包覆纱8万吨、针织丝袜8亿双、各类高档针织品1000万件。围绕包覆纱及其配套产业，今年1～8月，开发区纺织服装产业产值达到107亿元，占全区工业总产值的23.8%。

企业产品“深加工”

“沭阳县经济快速发展的过程，也是产业发展不断集聚、发展质量不断提高的过程。”中共沭阳县委书记胡建军说，截至目前，开发区投产企业已达715家，13万余人集聚在开发区创业、就业。

一大批包覆纱的上下游配套企业纷至踏来：江苏宋和宋纺织科技、江苏嘉德纤维、江苏白羊线业、江苏创意纤维、江苏新思维纤维、江苏万润纤维、江苏茂盛纺织、江苏恒达纺织等30多家亿元以上企业纷纷落户沭阳。

媒体采风团先参观了江苏邦源新材料股份有限公司、江苏月源纤维科技有限公司、江苏腾盛纺织科技集团有限公司等三家当地知名企业，他们的核心优势依旧是在产品创新上狠下功夫。

江苏月源纤维科技有限公司副总经理袁春才告诉《纺织服装周刊》记者，公司研发的“氨纶+锦纶弹力丝空气包覆丝”，是一种集合了氨纶和锦纶各自优点的服饰用新型纺织纤维原料。该纱线优点在于弹性好、悬垂性好、不易起皱变性、耐霉变、防虫蛀、强度高和耐磨性好等方面，是生产袜子、内衣、运动服、T恤衫、服装面料等纺织品的高品质材料。

而江苏腾盛纺织科技集团有限公司则在终端产品上玩起了创新。该公司董事长滕召部在接受本刊记者采访时介绍，公司主营业务为功能性、差别化纤维及其家纺面料的研发、设计、生产和销售。现已拥有年产4万吨各类纤维、5000万米面料的能力。

“根据市场需求，公司对终端品牌‘福美家’进行了深加工。福美家品牌主要经营提花遮光窗帘与环保无缝墙布，这两个系列的产品都属于‘潮流品’。”滕召部介绍说。

滕召部进一步解释，提花遮光窗帘代替了传统家用的遮光窗帘与遮光窗纱两种产品，而环保无缝墙布与传统墙纸相比，产品除了防水、防油等功能外，墙布提花立体效果也更好，而且每平方米的价格还低于普通墙纸，平均在30～50元之间。目前，“福美家”品牌已在江苏省有20多家直营店，下一步将进驻北京市场。

“帮办”是我们的福音

“政府诚信务实、帮办真诚热情、个人安心舒心，这就是我这5年在沭阳创业和生活的感受。”江苏嘉德纤维科技有限公司总经理桑建军表示。

桑建军说：“只要是沭阳政府约定过给予我们的政策，我们都能享受，所以说沭阳政府是诚信的；说沭阳政府务实，主要是沭阳政府能够着眼长远、科学发展，超前规划，完善设施，同时注重产业的集聚发展，千方百计为我们降低生产运营成本。沭阳干部群众的真诚热情，主要体现在对我们投资方的服务上，沭阳打造的帮办服务，应该叫做包办服务，自从我到沭阳来投资，沭阳的领导和帮办人员，就是把我们企业的事乃至个人生活上的事当自己的事来办，从项目的立项、验资注册到选址、勘探、设计、竣工验收、招工、投产乃至融资以及子女入学等问题，所有手续都由他们帮助办理。有了沭阳政府的诚信务实、干部群众的真诚热情，自然也就有了我们创业生活的安心、舒心。”

而滕召部也说，之所以选择沭阳，除了这里有劳动力、土地、税收等优势外，也因为沭阳经济技术开发区对企业的服务意识很强：“以前我们在别的地方也有投资，政府招商引资时态度很好，可是发展过程中遇到困难找人时，谁也找不到了。”但是腾盛到沭阳之后，沭阳经济技术开发区帮办中心就一直有一位“帮办专员”为企业提供各种各样的服务，随叫随到，让企业感觉很踏实。

沭阳实现产业链协同发展

用沭阳经济技术开发区副主任魏伟的话说：“沭阳是东部的位置，西部的政策。”

用工和用地这些传统纺织产业集群的发展阻力却正是沭阳的优势。魏伟介绍说，沭阳有191万人口，劳动力资源十分丰富；同时拥有各类职业技术培训机构135所，年培训能力达8万人。并且，随着当地工业的高速发展，还有迎来了近20万的回流熟练工人——他们将是沭阳纺织等产业发展的根本动力。

在苏南、浙江、福建等传统纺织产业集群，土地紧缺是企业扩大再发展的掣肘之痛。但沭阳因为地域广大，还有较多土地指标储备，凡是正常开工的项目，都可以及时办理土地证。对落户沭阳经济技术开发区的工业项目，土地价格实行全国工业用地最低保护价——6.4万元/亩，视项目投资规模、投资强度等情况，还将给予项目基础设施配套建设奖励2.4万元/亩至6.4万元/亩。

政策优势加上丰富的土地、劳动力资源，沭阳的纺织产业已经初现规模：邦源纺织、宝娜斯针织、景茂针织、腾盛纺织、新东旭纺织等各类纺织服装类企业87家落户沭阳，现已经形成化纤、纺纱、纺线、针织、织布、印染、服装的完整产业链条，集群发展水平和产业竞争力显著提高。目前，沭阳经济开发区纺织类企业生产的丝袜、包覆纱、针织毛衣、针织浴袍、遮光提花窗帘布等产品已成为全国甚至全世界“单打冠军”。

沭阳经济技术开发区管委会主任刘永根表示，下一步，沐阳县希望引入氨纶类生产企业、无缝内衣成衣生产企业、纺织机械制造类企业，以及高档服装面料生产项目、包覆纱上下游生产项目和国内外知名品牌服装类项目等。

杨世滨认为，沭阳针织产业集群应定位在产业链协同发展，即原来销往义乌的产品转移到本地“消化”，其方式是中国针织工业协会与沭阳县政府共建“江苏沭阳县针织产业园”合作模式，通过推出沭阳针织产业规划指导报告、加快制定中国针织包覆纱标准，与媒体广泛合作宣传，打造标准化具有示范效应的企业，进行样板招商等四个方面，加快推进沭阳针织产业发展。

包覆工艺 第3篇

淮北煤系高岭土矿石一般为灰色~灰黑色, 块状构造, 结晶有序度高, 是我国北方二叠煤层中具有的一种高岭岩煤石, 一般厚度可达0.3~1.5m。高岭土经过热和酸碱抽提硅铝以后, 形成中大孔结构, 并具有移动的酸性中心, 用于催化裂化剂, 具有很好的重油转化能力和良好的裂化产物选择性。以高领土为原料合成的沸石分子筛和催化剂, 在水热稳定性、活性和抗重金属性能等方面具有独特的特点, 且具有价格低廉、合成沸石成本低[1,2]。因此在学术界和企业界对高岭土的开发引起人们的研究兴趣。实验以淮北煤系高岭土为主要原料, 负载过渡金属, 制成高岭土超细分子筛复合光催化剂。探讨了同样的3种金属盐 (硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸锰晶体) 在用量不同的配置下, 生成复合光催化剂对亚甲基蓝的脱色反应优劣。用亚甲基蓝染料溶液模拟纺织染整工业废水, 进行亚甲基蓝脱色实验[3,4]。结果表明:在太阳光为光源条件下 (选择夏季晴天上午11:00~17:00) , MB初始浓度为80 mg/L, 过氧化氢浓度为2000 mg/L, p H值为10.00, 复合光催化剂用量500 mg/L, 反应240 min时脱色效果最好。其中混合金属盐配方:硫酸亚铁1.0000g、硫酸铜3.0000g、硫酸锰晶体3.0000g的MB的去除率为74.67%。

2 实验部分

2.1 实验原理

2.1.1 淮北煤矿高岭土

淮北煤矿高岭土矿石质地细腻, 有滑感.摩氏硬度3~4级、平均比重2.60、自然白度平均58.93%, 焙烧后可达80%以上;耐火度大于1770℃;具有较强的机械强度。

用盐酸对淮北煤系煅烧高岭土进行Al2O3浸出率的研究发现, 煅烧度温度超过600℃时, Al2O3浸出率明显提高, 是由于晶体结构遭到破坏, 原有化学键断裂的结果。高岭土煅烧后的化学成分也与原矿不同, 950℃煅烧后Si O2、Al2O3含量提高, Na2O、K2O、Ca O、Ti O2含量降低, 原矿的二价铁被氧化为三价铁而使Fe2O3含量增加 (表1) 。

%

2.1.2 淮北煤系高岭土煅烧改性机理

煅烧改性煤系高岭土性质是通过物理方法对煤系高岭土进行热处理, 使结构中的羟基全部移出, 稳定相 (莫来石, 方石英等) 又尚未形成, 此时硅和铝的溶出量最大, 这时煤系高岭土具有很大的活性。

煅烧还可以是煤系高岭土的晶体层间的氢键断裂及结晶水脱除, 结构发生改变, 由有序的片层晶体结构的高岭石变成无序结构的偏高岭石, 使得原晶体内层的部分基团外露, 表面活性点的种类和数量都增多, 反应活性增大。煅烧活化的实质就是让煤系高岭土脱去铝氧八面体中的羟基, 使煤系高岭土铝原子的配位数由6变成4或5。淮北煤系高岭土煅烧后, 表面酸碱度也发生变化, 酸性增强。原煤系高岭土的p H值为6~7, 煅烧后为5.6~6.1。电性能提高。

煅烧还会导致煤系高岭土物理性质变化, 导致硬度增大、耐磨性提高, 使粒径增大、比表面积减小, 吸附性下降, 但表面能降低, 分散性提高, 结构变得松散, 提高分散性、稳定性, 白度高、磨耗小和不透明等特点。因此, 煅烧后的煤系高岭土通常经研磨细化或化学表面改性后作为橡胶、塑料等的补强填料而部分替代白炭黑。

2.2 实验药品与仪器

2.2.1 实验药品

淮北地区高岭土1250目, 金属盐硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸锰晶体;六偏磷酸钠;尿素;亚甲基蓝

2.2.2 实验仪器

烧杯, 磁力搅拌器、UN1102型紫外可见分光光度剂

3 结果与讨论

3.1 混合金属盐溶液的四种配置方法

第一种方法:取硫酸亚铁3.0000g、硫酸铜3.0000g、硫酸锰晶体3.0000g配置成500 m L混合液。

第二种方法:取硫酸亚铁1.0000g、硫酸铜3.0000g、硫酸锰晶体3.0000g配置成500 m L混合液。

第三种方法:取硫酸亚铁3.0000g、硫酸铜1.0000g、硫酸锰晶体3.0000g配置成500 m L混合液。

第四种方法:取硫酸亚铁3.0000g、硫酸铜3.0000g、硫酸锰晶体1.0000g配置成500 m L混合液。

3.2 过渡金属离子的负载

将1.0000g1250目的高岭土加入适量的水, 在缴入适量的分散剂六偏磷酸钠, 进行超声分散, 成为均匀的悬浮液;将混合过渡金属盐溶液加入适量的水中, 同时加入尿素搅拌成溶液;将悬浮液慢慢加入混合过渡金属盐溶液中, 以封口膜封口以防止水分挥发, 并在室温下725r/min磁力搅拌24h抽滤悬浮液, 并用去离子水洗涤至中性, 110℃烘6h, 550℃焙烧5h得高岭土超细分子筛复合光催化剂。液相沉积包覆高岭土的工艺流程图如图1。

3.3 复合光催化剂的再生

复合光催化剂在180~350℃焙烧3~6h。

3.4 光催化试验

3.4.1 亚甲基蓝脱色机理

亚甲基蓝 (Methylene blue, 简称MB) , 是一种对硫氮苯类显色剂, 其结构式与蒽类似, 重铬酸钾法很难将其氧化, 不能用CODCr准确测定其浓度, 但是在低浓度下, MB的吸光度与浓度成很好的线性。

关系, 符合朗伯比尔定律, 故可以利用其在最大吸收波长处的吸光度来反映其浓度。MB中疏基 (-S-) 为主要的发色基团, 由于它为吸电子基团, 其电子密度相对较大, 与复合光催化剂反应时, 会首先被氧化成-SOO-, 而该基团吸光度小于180nm所以氧化后MB会褪色。

3.4.2 实验方法

在500 m L烧杯中加入100 m L一定浓度 (0.0080g, 配成100 m L) 的MB模拟废水, 调节p H值到10, 加入0.050 0g的光催化剂和30%的过氧化氢溶液, 混合均匀, 置于太阳光下 (选择夏季晴天上午11:00~17:00) , 反应一段时间, 去上清液离心测定其吸光度, 波长665.0 nm, 按下式计算MB的去除率:

式中:W为MB去除率 (%) ;A0为反应前试液的吸光度;A为反应后试液的吸光度。色度用稀释倍数法 (GB11903-89) 测定。

3.4.3 数据记录

分别对4种光催化剂分别实验 (取150 min) , 见表2~表5。

由上述实验数据可知第二份和第四份的催化效果好些。再对这两份做240 min的实验, 见表6、表7。

由上述实验数据可知第二份的催化效果好一些。

4 结语

本实验以MB溶液模拟染料废水进行复合光催化剂光催化脱色反应, 优化条件为:过氧化氢为2000 mg/L, 高岭土超细分子筛复合光催化剂500 mg/L, MB初始浓度为80 mg/L;光源为太阳光 (选择夏季晴天上午11:00~17:00) , p H值为10.00, 反应240 min;其中混合金属盐配方:硫酸亚铁1.0000g、硫酸铜3.0000g、硫酸锰晶体3.0000g的MB的去除率为74.67%。

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纳米粒子包覆杂化改性室内涂料 第4篇

本课题采用在外场诱导下原位复合与物理掺合相结合法, 先配置出3种纳米粒子的复合溶胶体系, 再以一定的比例加入到成膜物质中通过搅拌过滤等制成一系列的样品, 对各种性能进行测定, 并通过透射电子显微镜观察纳米粒子在复合涂料中的分散程度, 并分析纳米粒子杂化的机理。该3种粒子原位复合方法在国内外文献中罕见报道, 望对丰富和发展材料学学科具有促进作用, 同时对开拓内墙涂料的新功能, 提高产品的质量有一定的指导意义。

1实验部分

1.1主要试剂与仪器

正钛酸丁酯、醋酸锌、正硅酸乙酯均为分析纯, 内墙涂料、琼脂营养液等均为工业品, 市售。

TU1900紫外分光光度计 (北京普析通用公司) ;气相色谱仪-GC9800型系列 (北京科普生分析科技有限公司) ;MDS-6微波消解系统 (上海新仪微波公司) ;TAS-990AFG原子吸收分光光度计 (北京普析通用公司) 。

1.2复合涂料的制备

将正钛酸丁酯、醋酸锌和正硅酸乙酯复合醇溶胶作为前驱体配置出稳定的纳米TiO2/ZnO/SiO2复合体系, 在紫外光的照射下添加到成膜物质中, 与底漆、适量助剂、分散剂、填料等成分常温下剧烈搅拌3h, 使纳米粒子充分混合, 不起颗粒, 通过过滤得到涂料样品, 备用。

1.3甲醛标准曲线的绘制

于10mL比色管中, 加入2g/L品红-亚硫酸钠溶液0.8mL, 6mol/L硫酸1.0mL, 然后加入标准甲醛溶液2mL, 显色40min, 以水为参比, 用1cm比色皿在580nm波长处, 测定吸光度。以甲醛标准溶液中甲醛的含量为横坐标, 其相应的吸光度为纵坐标, 绘制甲醛标准工作曲线。得到其回归线方程y=0.1803x+0.0344。

2结果与讨论

2.1涂料黏度的测定

涂料的黏度对于涂料的贮存稳定性、施工性能及厚度等都产生重要影响。通过测定黏度, 可以观察涂料贮存一段时间后的聚合度。涂料在贮存期间黏度提高, 防止沉降和分离, 呈现良好的开罐效果, 涂料在中高剪切速率下的粘度越低, 涂料的施工性越好。因此应同时考虑涂料的黏度变化和涂料触变指数 (TI) 的大小。将样品至于25℃的恒温槽中, 在10r/min和100r/min下迅速测定其黏度η, 得到如下数据。

一般来说, 水性涂料属于“非牛顿流体”, 在低剪切速率下黏度越高, 涂料中可挥发成分越少, 固含量越高。如果黏度过低不仅影响干膜的厚度, 降低产品的附着力, 并且也会造成涂料的抗磨损性能下降等。从表1可知, 加入纳米粒子后, 能够改变涂料的流体形态, 提高触变性, 加入纳米TiO2/ZnO/SiO2稳定体系后, 复合涂料的触变指数TI由1.15上升到2.12。这可能是因为纳米粒子包覆后分子间氢键增多, 凝胶化作用增强, 所以剪切力才可以破坏立体网状结构使黏度下降, 静止时键合恢复, 黏度再度上升, 使得TiO2/ZnO/SiO2的粘度性能比加入单一纳米粒子的要好, 因此具有良好的开罐性和施工性。

2.2涂料甲醛含量和抗菌性能的测定

将涂料蒸馏收集其游离甲醛定容后用紫外分光光度计测其吸光度, 根据甲醛标准曲线的方程求出相应甲醛的浓度。将灭菌后的琼脂培养基倒入培养皿中制成平板 , 然后用接种环将混合菌液涂于平板上, 把样品涂在平板中央, 两天后测定样品周围抑菌圈的大小 , 以抑菌圈半径的大小作为评价样品抗菌性能的主要依据, 得到数据见表2。

目前大量用于室内装饰的各类内墙涂料为了增加其性能有可能加入极少量的含醛助剂, 因此在内墙涂料标准中要求游离甲醛含量的限量值为0.1g/kg。根据甲醛标准曲线的方程y=0.1803x+0.0344和公式 (1) 求出相应甲醛的含量, 结果见表2。

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式中, C甲醛光度法测定移取蒸馏液的甲醛浓度 (mg/L) ;m样样品称量的质量 (kg) ;V样品蒸馏定容体积 (mL) 。

由以上数据表明涂料中由于加入了纳米粒子后, 有效地降解其中的游离甲醛含量, 降解率一般都达到了50%以上, 尤其是加入纳米TiO2/ZnO/SiO2稳定体系后, 甲醛含量从原来的0.159mg/kg降到0.047mg/kg, 降解率达到70%。这说明纳米粒子包覆共同杂化后能充分发挥了其光催化能力、表面效应和小尺寸效应等作用, 对有机物有很强的降解能力, 能与甲醛等有害气体发生反应, 将其转化成无毒化合物, 避免二次污染。

由表2还可以看出, 当加入TiO2/ZnO/SiO2后, 抗菌圈半径由原来的0.75cm扩大到了2.3cm, 抗菌性能提高了3倍。其原因可能是由于原位复合后纳米粒子微粒子表面能高, 具有很强的表面活性与超强吸附能力, 使得这种介于微观和宏观之间的介观系统无论是对于促使物质腐败的氧原子、氧自由基, 还是其他异味的烷烃类分子等, 均具有极强的抓俘能力, 从而有效地抑制细菌等微生物的大量繁殖, 使抗菌能力大大增强。

2.3TVOC含量的测定

气相色谱条件:汽化室温度250℃;分流比40∶1;进样体积0.5μL, 程序升温初始温度为70℃, 持续3min, 以10℃/min速率加热, 最终温度为200℃, 持续15min;检测器温度为260℃;载气为氮气 (纯度不小于99.99%) , 柱前压为1OOkPa;

称取1～3g样品和相同数量级的内标物 (精确到0.000lg) , 置于样品瓶中, 用一定体积的稀释剂稀释样品, 定容。对杂质及不溶物用离心机去除, 注射0.1～1.0μL测试样品进入气相色谱仪, 记录色谱峰面积, 成分以保留时间定性, 峰面积定量, 未定性的峰以甲苯计, 如图1所示。

家庭装饰装修过程中使用的涂料是室内TVOC的主要来源之一, 材料中所含的TVOC越少, 对人体的危害就越轻, 我国涂料卫生标准和国家环保总局在水溶性涂料环境标志产品技术要求中对TVOC的含量有严格限制。按公式 (2) 计算涂料样品中TVOC含量 (g/L) :

TVOC=∑miρs1000 (2)

TVOC为样品中含量 (g/L) ;mi为每克样品中化合物的质量 (g) ;ρs为样品密度 (g/mL) ;

通过计算未添加的涂料TVOC总量为1.262mg/m3, 而加入纳米粒子后复合涂料TVOC总量均有所降低, 其中加入纳米SiO2后为0.748mg/m3, 加入纳米TiO2后为0.726mg/m3, 加入纳米ZnO后为0.733mg/m3, 加入TiO2/ZnO/SiO2后TVOC总量为0.605mg/m3。加入纳米TiO2/ZnO/SiO2稳定体系后TVOC总量最低, 为0.605mg/m3。

2.4纳米粒子的X-衍射分析

分别将TiO2、ZnO、SiO2、TiO2/ZnO/SiO2研磨30min以上, 置于XD-2型粉末衍射仪中进行衍射分析 (见图2) , 衍射仪参数为Cu靶, 管电压30kv, 管电流20mA, λ=1.5406, 2θ范围是20°～80°, 步宽0.01。分析4种不同纳米粒子粉末的XRD图可知, 原位复合的TiO2/ZnO/SiO2晶型和晶粒都有所变化, 衍射峰的最高峰I=3343, 2θ=26.21, (晶面间距d=3.397) , 根据XRD谱图最强衍射峰的半高宽β, 运用Scherre公式, 可计算出包覆的TiO2复合粉体晶粒尺寸在10～15nm左右。由于分子晶格发生位移, 内能增大, 在机械应力的作用下, 活性的粉末表面与其他物质发生反应, 附着, 达到表面改性的目的。

2.5涂料的TEM图

涂料样品的TEM图见图3。由图3可知, 纳米TiO2粒子包覆在ZnO和SiO2中, 均匀地分散于无定形高分子基质中, 没有大量的团聚现象, 采用原位复合法在外场诱导下提高TiO2在复合涂料的分散性, 与基质涂层互相交错分布, 形成空穴, 以便与更多的空气接触, 降解涂料和空气中更多的有害气体, 纳米TiO2/ZnO/SiO2复合体系起到的协同作用充分, 从而使得杂化改性后的复合涂料的甲醛降解率和抗菌性能也比单一纳米粒子改性后的更好, 这与前面的分析结论一致。

3结论

采用原位复合法将正钛酸丁酯、醋酸锌和正硅酸乙酯复合醇溶胶作为前驱体配置出稳定的纳米TiO2/ZnO/SiO2复合体系改性内墙涂料, 得到了具有降解甲醛和抗菌等功能型纳米复合涂料。经过实验测定, 加入TiO2/ZnO/SiO2纳米粒子后可以达到协同作用, 比加入单一纳米粒子更能有效的降解涂料中的甲醛, 降低室内有害气体的总量, 增强其抗菌能力, 从而提高涂料的性能。同时这种制备过程, 可节约原材料, 并减少各种废弃物的排放, 从而降低生产成本, 提高经济效益。

摘要：将正钛酸丁酯、醋酸锌和正硅酸乙酯复合醇溶胶作为前驱体配置出稳定的纳米TiO2/ZnO/SiO2复合体系, 在紫外光的照射下添加到成膜物质中充分搅拌, 制备纳米复合涂料。测定其黏度、甲醛含量、抗菌性能、TVOC含量等, 通过透射电子显微镜观察微观形态, 分析纳米粒子在涂料中的分散性和杂化机理;结果表明, 杂化后的纳米粒子改变了原来的结晶形态和粒径, 在涂层中的分散性得到改善, 改性后的纳米复合涂料能够降低室内的TVOC含量, 甲醛降解率为70%, 抗菌圈半径由原来0.75cm提高到2.3cm, 比加入单一纳米粒子具有更优越的性能。

关键词：纳米TiO2,纳米ZnO,纳米SiO2,包覆杂化,室内涂料

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火箭发动机包覆层表面缺陷定位技术 第5篇

在火箭发动机包覆层生产过程中, 由于生产工艺及环境等因素的影响, 可能会使其表面产生凸起、凹坑、裂纹等缺陷。这些缺陷会直接影响到发动机的工作性能, 甚至会引起安全事故。

机器视觉是研究用计算机来模拟生物视觉的一门新兴技术。与人工视觉相比, 机器视觉有精度高、成本低、灵活性好等优点。本文应用机器视觉理论, 并结合当前图像处理技术, 通过对图像进行滤波及阈值分割将缺陷从图像背景中分割出来, 并通过种子填充方法遍历整个缺陷来确定缺陷中心的圆周向角度以及距发动机口部的轴向距离, 来实现火箭发动机包覆层表面缺陷的自动定位检测。检测结果为后续针对缺陷的处理起着至关重要的作用。

1 图像采集

整个火箭发动机包覆层表面缺陷自动定位检测的图像采集过程如图1所示。

具体工作过程为:将工业相机与环形光源固定在测臂上, 工业相机的镜头中心与发动机的圆心在轴向方向上处于同一水平位置。根据相机的分辨率, 设定每次检测的区域为10 cm。工业相机首先移动到检测起始位置之前L (L为相机最大视角与发动机的相交截面距相机的距离) 处, 进行第一次图像采集。然后测臂每移动10 cm进行一次图像采集。由于检测区域长度为140 cm, 所以共采集14幅图像。

2 图像标定

为实现发动机包覆层表面缺陷距发动机口部轴向距离的准确定位, 在对发动机进行自动定位检测以前, 需事先对工业相机采集到的发动机包覆层表面图像进行标定。将刻度单位为厘米的长方形刻度纸贴于发动机包覆层表面, 刻度线与发动机的轴线相垂直。为实现灰度值的区分, 刻度线为白色, 刻度线周围颜色为黑色。用相机采集此标定图像, 且保证采集到的图像的下边沿与白色刻度线的下边沿相齐, 如图2所示。

用工业相机采集到的图像为分辨率为768576的灰度图像。由于采集图像时相机的镜头中心与发动机的圆心在轴向方向上处于同一水平位置, 所以以整幅图像的中心a (384, 288) 为圆心所画的图像内切圆 (图2中虚线圆圈所示) 所在位置即对应相机最大视角与发动机的相交截面所在位置。在图1所示的图像采集过程中, 采集到的图像的内切圆位置也同时为对应检测区域的起始位置。提取图2中过a (384, 288) 点且垂直于图像上、下边沿的直线l所在列的像素点的灰度值, 得到刻度线部分的灰度曲线如图3所示。图3所示曲线中, 突起部分为白色刻度线部分。由于白色刻度线与周围黑色背景的灰度值有明显反差, 所以会导致明显的突起。由于在缺陷自动定位检测中每次设定的检测区域长度为10 cm, 所以, 提取图中箭头所标注的10 cm范围内各厘米的起始点与结束点所对应的横坐标差值, 即可得到各厘米在图像中所占据的像素点数。由此得到每次检测的10 cm长度的检测区域中, 距检测区域起始位置的轴向距离与映射到图像中所对应的距图像内切圆的径向像素点数的拟合关系曲线如图4所示。

3 缺陷特征提取

3.1 图像滤波

在整个火箭发动机包覆层表面缺陷自动定位检测过程中, 由于图像采集设备、现场环境和光源等的影响, 使得采集到的图像可能含有各种各样的噪声, 为了便于后续的缺陷特征提取, 采用中值滤波法对图像进行滤噪处理。中值滤波的优点在于边沿保护性好, 能够在抑制随机噪声的同时不使边缘模糊, 很好地保留了缺陷特征细节。而且中值滤波的算法简单, 易于实现, 能够很好满足缺陷自动定位检测中实时性的要求。图5为缺陷自动定位检测中采集到的含缺陷的图像。综合考虑去除噪声和保留图像细节两方面的效果, 对图像进行中值次数为9次的二维中值滤波, 滤波后的图像如图6所示。对比两幅图可看出, 滤波后, 图像中的噪点得到很好消除, 整幅图像变得比较光滑而且缺陷的轮廓仍然得到了较好地保留, 这为后续缺陷特征的提取提供了方便。

3.2 阈值分割

图像阈值分割是一种广泛应用的分割技术, 利用图像中要提取的目标区域与其背景在灰度特性上的差异, 选取一个比较合理的阈值, 以确定图像中每个像素点应该属于目标区域还是背景区域, 从而实现目标的提取。

从工业相机采集到的发动机包覆层图像可看出, 图像的像素点灰度值分布不均匀, 靠近图像中心的像素点的灰度值较小, 靠近边缘的像素点的灰度值较大, 而缺陷的灰度值可能是介于两者之间的任意值, 所以不能用一个固定的阈值来把缺陷从图像背景中分离出来。仔细观察中值滤波后的图像会发现一个规律, 即距图像中心等距离的圆上的像素点 (缺陷对应的像素点除外) 的灰度值基本一致, 根据此特点采用圆扫描的方式来针对以图像中心为圆心的不同半径圆上的像素点选取不同的阈值来实现缺陷的提取。把处于同一圆上的所有像素点的灰度平均值作为基准值, 考虑到当缺陷为凹坑时, 缺陷处的灰度值小于基准值, 而当缺陷为凸起时, 缺陷处的灰度值大于基准值, 所以每个圆上需选取上下两个阈值来进行缺陷提取, 把圆上大于上阈值或小于下阈值的像素点的灰度值置为255, 实现缺陷与背景的分离。经多次实验分析, 取上阈值为:基准值+10, 下阈值为:基准值-8。经此方法将图6即中值滤波后的图像进行处理后, 得到的图像如图7所示。从图7所标圆圈内可看出, 缺陷与背景得到了分离, 实现了缺陷特征的提取。

4 缺陷定位

从图7中经阈值分割提取出的缺陷可看出, 缺陷自身构成了一个封闭的连通区域, 且灰度值单一, 所以, 可以用遍历连通区域的算法来对缺陷进行坐标定位。在这里用图像处理中常用的种子填充算法来对整个缺陷区域进行扫描, 记录下缺陷中距离图像中心点C (384, 288) 最近和最远的像素点的坐标值, 然后取这两像素点连线的中间点的坐标值来作为定位此缺陷的坐标。设用此方法得到的缺陷的坐标为d (x1, y1) , 则缺陷距离以图像中心为圆心的图像内切圆的径向像素点数N为:

N=288- (x1-384) 2+ (y1-288) 2.

由上述图4中所示的像素点数与实际距离的对应关系曲线则可得出N所对应的实际距离L, 此距离L即为缺陷距其所在检测区域起始位置的实际轴向距离。已知检测起始位置距火箭发动机口部的轴向距离为80 mm, 假设缺陷所在的检测区域为第i个检测区域, 则可得出缺陷距发动机口部的轴向距离S为:

S=80+ (i-1) 100+L.

把发动机最右端的圆周向角度设为0°, 则缺陷在发动机的圆周向角度θ为:

undefined

上式中, undefined。

5 实验及结束语

依照上文介绍的图像采集、缺陷特征提取及缺陷定位方法对某固体火箭发动机进行了包覆层表面缺陷自动定位检测。已知检测区域总长度为1 400 mm, 而每次检测的区域长度为100 mm, 所以共采集14幅包覆层图像, 共找出3个缺陷, 如图8中圆圈内所示。其距发动机口部的轴向距离分别为784.5 mm, 1 170.1 mm, 1 190.5 mm, 圆周向角度分别为80.4°, 31.7°, 325.6°。经实际测量3个缺陷离发动机口部的距离, 大约位于, , 的范围内, 圆周向角度大约位于, , 的范围内, 由此可以看出, 本文所介绍的包覆层表面缺陷定位技术切实可行, 能够较准确地对包覆层表面缺陷进行定位。

参考文献

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双层包覆对铝粉耐腐蚀性能的影响 第6篇

关键词：铝粉,双层包覆,析氢,耐腐蚀

0 前 言

金属铝粉的应用越来越广泛,但是铝粉粒径一般为5～50 μm,其较大的比表面积容易使其发生腐蚀,尤其是在酸性环境中,腐蚀反应使其金属光泽遭到破坏,由此产生的氢气还会诱发爆炸的危险[1,2]。为了改善铝粉的耐腐蚀性能,对其进行表面处理非常必要,目前已成为颜料行业中的研究热点。杨毅等[3]以硝酸镍为原料,制备了氧化亚镍包覆铝复合粒子,即在铝粉表面进行了无机包覆;张凯等[4]采用原位分散聚合在铝粉表面进行了聚苯乙烯的包覆,即在铝粉表面进行了有机包覆。本工作分别以正硅酸乙酯(TEOS)和苯乙烯(St)为原料,在铝粉表面进行无机、有机双层包覆,以期获得耐腐蚀性能更好的铝粉。

1 试 验

1.1 铝粉表面无机包覆

称取20 g铝粉置于烧杯中,加入100 mL无水乙醇分散,然后加入3 mL TEOS,均匀搅拌15 min,再往烧杯中添加50 mL蒸馏水,分别以乙酸、乙二胺调节pH值为8,反应2 h,抽滤干燥得到无机包覆的铝粉(记为A)。

1.2 铝粉表面有机包覆

在装有搅拌器、回流冷凝管、恒压滴液漏斗、温度计的四口烧瓶中加入20 g铝粉、100 mL溶剂苯(使用前蒸馏)、3 mL苯乙烯(使用前先除去阻聚剂)和0.2 g聚乙烯基吡咯烷酮(PVP),在N2保护下,开动搅拌器,加热使瓶内温度达到50 ℃,在此温度下将0.3 g偶氮二异丁腈(AIBN)的乙醇溶液由恒压滴液漏斗缓慢滴加到反应烧瓶中,然后升温至80 ℃进行反应,反应结束后继续搅拌1 h,冷却,抽滤得到有机包覆的铝粉(记为B)。

1.3 铝粉表面无机 - 有机和有机 - 无机双层包覆

将A样品再进行1.2的操作步骤,得到无机 - 有机双层包覆的铝粉(记为AB);将B样品再进行1.1的操作步骤,得到有机 - 无机双层包覆的铝粉(记为BA)。

1.4 样品的表征

取0.5 g铝粉样品置于锥形瓶中,然后加入20 mL 0.1 mol/L的盐酸溶液,用排水法收集反应放出的H2,用缓蚀效率J表示铝粉的耐腐蚀性能[5,6]:

undefined

式中 V0未包覆的原料铝粉在0.1 mol/L的盐酸溶液中的析氢量,mL

V 包覆后的铝粉在0.1 mol/L的盐酸溶液中的析氢量,mL

运用JL - 1155型激光粒度分布测试仪对包覆前后的铝粉样品进行检测,并运用日本 - 800型扫描电镜对样品进行表面形貌分析。

2 结果与讨论

2.1 铝粉单层包覆的研究

图1为原料铝粉与单层包覆铝粉的析氢趋势图。由图1可以看出,铝粉析氢都存在一段潜伏期。而且无论是单层无机包覆还是有机包覆,其析氢量比原料铝粉都要少,经计算,单层无机包覆的J为66.1%,而单层有机包覆的J为80.0%,说明经过单层包覆后,铝粉的耐酸性能有一定的提高。

2.2 铝粉表面无机 - 有机双层包覆

在文献[7]提供的无机包覆最佳条件的基础上进行有机包覆,采用L9(34)正交试验进行条件的优化,表1为正交试验结果。

由表1可以看出,就对缓蚀效率J的影响来说,反应时间的影响最大,其次是反应温度,然后是引发剂AIBN用量,而分散剂PVP用量对试验的影响程度相对较弱。综合分析表1可得出,最佳条件是:反应温度65 ℃,反应时间1 h;引发剂用量为0.030 g;分散剂用量0.500 g。

2.3 铝粉表面有机 - 无机双层包覆

在文献[8]提供的有机包覆最佳条件的基础上再进行无机包覆,分别考察n(SiO2)/n(Al)、反应温度和n(H2O)/n(SiO2)对铝粉析氢的影响。

2.3.1 n(SiO2)/n(Al)

在30 ℃、n(H2O)/n(SiO2)=10的条件下,取n(SiO2)/n(Al)为10%,15%,20%,25%包覆所得的样品并以原料纯铝粉作参考进行析氢分析,结果见图2。由图2可以看出,当n(SiO2)/n(Al)=20%时,包覆铝粉具有良好的耐腐蚀性能,在55 h内几乎没有H2析出,而在其他n(SiO2)/n(Al)条件下都有不同程度的析氢。

2.3.2 反应温度

反应温度对铝粉析氢的影响见图3。由图3可以发现,在35,40 ℃下铝粉表面的耐酸性较原料铝粉还要差。铝粉不仅没有得到很好的包覆,反而由于受热、搅拌等因素破坏了原本包覆在铝粉表面的有机物,且比表面积增大,铝粉大量裸露在盐酸中,故较原料铝粉表面更为活泼,更易与盐酸反应。当反应温度为25 ℃时,由于反应温度相对较低,所以反应较慢,包覆效果也较差,但比原料铝粉的耐酸性能还是略好一些。而温度为30 ℃时,铝粉的耐酸性便有了明显的改观,55 h内几乎没有H2析出。因此30 ℃为最佳反应温度。

2.3.3 n(H2O)/n(SiO2)

n(H2O)/n(SiO2)为5,10,15,20时,腐蚀效率J分别为77.5%,80.9%,73.4%,69.2%。一般认为当加水量较小时,聚合为脱醇缩合,不利于TEOS的水解。而当加水量达到一定量时,聚合则以脱水缩合为主。增加水的用量一方面有利于促进水解,另一方面会稀释硅化物的浓度,间接导致凝胶时间的延长。由于水还是脱水缩合的产物之一,故加水量过大会导致已形成的硅氧键重新水解,而且高的n(H2O)/n(SiO2)也会导致液相间不互溶。所以n(H2O)/n(SiO2)必须适中,试验证明n(H2O)/n(SiO2)=10时包覆效果最佳。

2.4 无机 - 有机包覆与有机 - 无机包覆的比较

将2.2与2.3最优条件得到的双层包覆铝粉的比较见表2。由表2可知,无论是哪种包覆顺序,得到的样品皆具有很高的缓蚀效率,即耐腐蚀性能得到明显提高,BA稍优于AB,从D50(体积累计百分数为50%时对应的粒径,D90类似)来看,双层包覆的铝粉平均粒径和原料铝粉的平均粒径相比略有增加,说明包覆物质在铝粉表面形成的是一层薄膜。而BA的平均粒径要比AB的平均粒径稍大,这与耐腐蚀性能分析一致。

2.5 SEM分析

部分包覆铝粉样品的SEM形貌见图4。由图4看出,包覆过的铝粉的结块现象明显得到改善,且表面变得较光滑,粒径分布也比较均匀。而包覆过双层物质的铝粉又比单层包覆铝粉的表面更为光滑,粒径分布也更均匀。

3 结 论

(1)铝粉表面无机- 有机双层包覆的最优条件是:反应温度65 ℃,反应时间1 h,引发剂用量0.030 g;分散剂用量0.500 g。

(2)铝粉表面有机-无机双层包覆的最优条件是:n(SiO2)/n(Al)=20%,反应温度30℃,n(H2O)/n(SiO2)=10。

(3)与原料铝粉相比,无机、有机单层包覆的缓蚀效率分别为66.1%,80.0%;而无机-有机双层包覆与有机-无机双层包覆铝粉的缓蚀效率分别可达96.4%,97.9%。因此,通过在铝粉表面进行双层包覆可有效改善其耐腐蚀性能。

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降低聚氨酯包覆层修补率措施探讨 第7篇

1 聚氨酯包覆层中气泡产生的原因分析

聚氨酯包覆层在固化成型时易产生气泡,其原因大致可归为两大类,一类是化学反应所引起的,另一类是工艺操作所带来的。

1.1 化学反应气泡的产生

聚氨酯包覆层是由含有异氰酸酯预聚体(甲组分)和端羟聚醚预聚体(乙组分)外加填充剂,固化速度调节剂等组成。其中异氰酸酯基团具有较强的活性,易于和组分及空气中的水分发生化学反应而生成CO2气体[1]。

生成的气体以气泡的形式存在于聚氨酯包覆层胶料中。一般情况下,包覆层胶料中的气泡逐渐向胶料表层迁移,直至在表面破裂而使气体逸出。但聚氨酯包覆层胶料本身的黏度及表面张力较大,且随着反应的进行,胶料黏度进一步增加,气泡在胶料中的迁移速度逐渐缓慢,当胶料固化时仍未能及时从胶料中逸出的话,就会在装药包覆层中形成气泡,从而影响包覆层的外观质量和性能。操作环境湿度较大时,更容易产生反应型气泡。

1.2 工艺气泡的产生

按照聚氨酯包覆层的工艺要求,将甲、乙组分及填料等各组分混合,搅拌均匀后放入真空干燥箱中脱泡,然后倒入模具中进行压注包覆。由于是在空气环境中操作,即使包覆层胶料经过真空脱泡,但在浇料及压注包覆过程中不可避免地将气体裹入包覆层胶料中。裹入的气体在胶料中有一定的溶解度,若在其溶解度范围内,则无气泡呈现。但在压注包覆工艺条件下,温度和压力都是在变化的,致使气体溶解度降低。裹入的气体在胶料中逐渐膨胀,若最大膨胀力仍未能克服胶料的表面张力使气体从胶料中逸出,当胶料凝固后表面就会出现气泡[2]。此外,采用不恰当的包覆方式,如压注力度过大及速度过快等,也及易裹入气体,有助于气泡的形成。由此可见,气泡形成的原因是多方面的,和胶料的黏度、表面张力、脱泡真空度、温湿度、包覆方式等多种因素都有着密切的关系,因此,消除气泡也必须从多方面考虑。

2 消除气泡的措施

2.1 尽量减少异氰酸酯和水的反应,使易产生气泡的化学反应在未包覆前就被排除

2.1.1 减少聚氨酯包覆胶料中的水份

聚氨酯包覆胶料中的水份主要来自于两个方面,一是基胶中乙组分含水引起的,二是填料未能完全烘干引起的,因此,要减少体系中的水份,可采取以下几方面措施:

(1)在混料之前,将乙组分先进行加温脱泡。经实验验证,乙组分最佳脱泡温度是50~60℃。

(2)混料前将填料置于(110±10)℃干燥箱中充分干燥,干燥时间不少于3h。

(3)选择填料在基胶中的添加方式。填料在基胶中的添加方式有直接加入,预混加入及加入到乙组分中预混再加入甲组分等3种。其中后一种加料方式明显优于前两种,而且填料及乙组分经三辊机细化炼胶后可使物料混合均匀、细腻,不易裹泡。如果在加入甲组分之前先加温进行脱泡,则体系脱泡效果会更佳。

(4)混炼好的基胶在50~60℃真空干燥箱中脱泡不少于3h,然后存放于有干燥剂的干燥器中,避免吸潮。

2.1.2 降低包覆环境湿度

包覆环境湿度过大,会增加包覆层形成气泡的机会。选择90%、80%、70%、60%以及及50%5种环境湿度进行包覆样片实验,实验结果见表1。从实验结果可知,在50%的环境湿度下,包覆样片固化后表面无气泡,说明50%左右的环境湿度最为理想。而70%以上的环境湿度则不适宜进行包覆操作,需采取除湿措施。针对聚氨酯包覆工艺,采用除湿机来降低包覆环境湿度。

2.1.3 控制固化剂组分的稳定性

固化剂组分的稳定性对包覆产品的表面质量有很大影响。甲苯二异氰酸酯(TDI)是固化剂的主要组分,其批号不同,稳定性则不同。若其稳定性差,就会在反应过程中起阻聚作用,使易产生气泡的化学反应延缓到包覆完成后的较长一段时间内,造成包覆产品产生气泡。用上海有机试剂厂生产的批号分别为0212、0109、0010、9902、9706的TDI作为固化剂主要组分包覆胶料各包覆3发药柱进行实验,统计数据见表2。结果表明,批号为0109及0212的2种TDI阻聚作用大,其余3种的固化时间均在正常范围内。实验表明,放置两年以上的TDI才具有足够的稳定性,更适宜该聚氨酯包覆层使用。对于固化剂组分稳定性较差的包覆胶料可采用适量增加固化促进剂的措施。

2.1.4 选择合适的固化参数

在不影响包覆层性能的前提下调节固化参数。固化参数过小,无法弥补工艺过程中水分对固化剂的额外消耗;固化参数过大则会增加水和异氰酸酯反应的机会,从而导致气泡的产生。确定体系的最佳固化参数为1.2~1.4。

2.2 采用消泡剂有助于气泡的消除

常用的消泡剂一般可分为有机消泡剂、有机硅消泡剂和聚醚型消泡剂等3类。其中有机硅消泡剂消泡能力强,使用浓度低且对人和环境基本无毒。改性复合有机硅消泡乳剂的扩散性、消泡能力和作用性能更好,故选用此类消泡剂。

在包覆过程中,由于异氰酸酯基团易于和水分子发生化学反应而生成CO2气体,在胶料中形成气泡。受马氏(Marangom)效应的影响,汽液相之间的质量转移产生一种稳定作用,强化了气泡之间的液膜薄弱处,使气泡呈均匀的刚性结构而不易破裂。加入消泡剂后,消泡剂的消泡分子将以液态分布在液体胶料表面做布朗运动,并在气泡中扩散,扩散时在气泡壁上形成双层膜,在此扩散过程中将具稳定作用的表面活性剂排开,而降低气泡局部表面的张力,破坏了气泡液膜的结构,减弱了气泡的强度,从而达到消泡的目的。

消泡剂的用法很重要,直接将其加入全胶料组分中的消泡作用不明显。经实验,先将消泡剂加入乙组分中加温脱泡20~30min,再加入甲组分混合,其消泡作用很大。消泡剂质量用量应控制在2%~3%。

2.3 聚氨酯包覆胶料进行真空脱泡

2.3.1 选择胶料的脱泡方式

脱泡方式一般采用加温真空脱泡和加温搅拌真空脱泡两种方式,经实验证明,加温搅拌真空脱泡可缩短脱泡时间,但其工艺较为复杂,所以确定前者为聚氨酯胶料的脱泡方式。需要强调的是,真空度也是一个重要因素,只有在某一临界真空度以上,脱泡效果才显著,否则,即使延长脱泡时间,也还会残留大量气泡,实验表明这一临界真空度在-0.95MPa左右。

2.3.2 确定胶料的脱泡温度

实验证明,脱泡温度过低则会使脱泡时间太长,过高则会影响包覆层的老化寿命,一般来说,50~60℃是本体系中聚氨酯胶料的最佳脱泡温度,脱泡时要在尽可能短的时间内使胶料达到脱泡温度。

2.3.3 脱泡程度的控制

对胶料脱泡程度的控制是非常关键的,脱泡时间过短,则影响脱泡效果,过长则易使胶料固化。对聚氨酯包覆胶料脱泡程度的控制不能单纯地以固定的脱泡时间来衡量。经验表明,对脱泡程度的控制以目测达到胶料黏稠,表面出现较浅凹陷为宜,经过这样脱泡的胶料固化成型后基本无气泡出现。此外,采用提前将胶料入模再继续脱泡的方法,可杜绝浇料时带入的工艺气泡,具体地说,就是将胶料预先脱泡后,浇入模具中,将模具中的胶料继续脱泡,直至脱泡时间终止。

2.4 采用适当的包覆工艺条件

与聚氨酯包覆材料相匹配的包覆工艺是压注工艺。操作设备是多功能压注包覆装置,能够自动压注包覆和卸模,并保证压注速度的均匀性。在压注过程中,若采用不正确的包覆方式,如压注力度过大,速度过快等,都很容易将气体裹入黏度较大的包覆胶料中而形成气泡。该包覆装置设有多个速度档和压力档,根据产品的特点,分别选择了5个压力档和5个速度档进行试验,统计结果分别见表3和表4。结果表明。选择150~160压注速度档及4~6kg的压注压力是较为适宜的包覆工艺参数,可使气泡大幅度消除。

综上所述,压注工艺中聚氨酯包覆层气泡产生的过程是比较复杂的,其影响因素也是多方面的,但只要了解了气泡产生的原因,在不影响包覆层各种性能的前提下,采取相应的措施,可使聚氨酯包覆层的气泡问题得到很好的解决。

3 结论

对于聚氨酯包覆层,选择将填料加入到乙组分中预混再加入甲组分的混料方式,并对预混料进行预先脱泡处理并合理存放。在包覆过程中,将环境湿度控制在70%以下,配合消泡剂的使用,使包覆胶料在50~60℃加温脱泡,在包覆层成型工艺中,控制脱泡程度,缓慢压注,可防止和消除气泡,降低包覆层修补率,提高包覆质量。

参考文献

[1]傅明源,孙酣经.聚氨酯弹性体及其应用[M].北京,化学工业出版社,2006:1.

捆扎式排烟风管防火板包覆施工技术 第8篇

沈阳地铁二号线是纵贯沈阳南北的交通大动脉,设19座车站,每个车站风道内送、排风管道及车站公共区排烟风管穿越管理用房区全部需包覆防火板。因地铁工程属人员密集的公共场所,对防火排烟系统要求特别高,又因工期紧张,工程量大,必须设计出安全而高效的一种防火板包覆施工方案。

2方案选择

传统排烟风管防火板包覆方法是在管道吊装连接完毕后,在高空风管外面安装U形轻钢龙骨组成的经纬框架和横向、纵向、底边的加固梁,然后用自攻钉配以角龙骨拼装防火板,自攻钉间距150 mm,所有内侧配有U形轻钢龙骨的地方都需要用自攻钉将防火板与其固定,遇到风管吊架处,需切割异形板材进行避让,由于所有包覆的工序全部为高空作业,因而施工效率低、安全风险大。

捆扎式防火板包覆法在排烟风管地面预制组装完毕后即可实施,且以单节风管为包覆单元,不需高空作业,施工效率高,无安全风险。该方案的工艺原理是:根据每段排烟风管的实际外形尺寸按要求切割防火板,将防火板在风管外表面拼装好,风管底边防火板的纵向拼缝可预先用扁钢压住,两端与风管法兰水平沿用螺丝连接牢固。然后采用镀锌角钢作为横担,全丝吊杆作为拉杆且四边缝用角钢(或镀锌钢板)包边,形成四面抱紧的框箍将防火板捆扎在风管外表面,见图1。

3工艺流程及操作要点

3.1工艺流程(图2)

3.2操作要点

3.2.1实测风管外形尺寸

(1)技术准备。全面了解施工图纸上排烟管道的设计路径、规格型号,要熟悉并掌握捆扎式防火板包覆法的施工流程、技术要求、工艺原理、操作方法,发现问题及时反馈。

(2)风管外形尺寸实测。一定批量的风管制作完毕后,要现场量取风管宽度、高度、长度数值。不同类别的风管如直管段、直角弯头、变径、三通等要分类量取,目的是实现防火板的批量切割加工,有利于提高施工效率。对于有内弧、外弧的弯头可测量内、外弧长度,切割200 mm宽幅板条横向拼装形成防火板的包覆面。

3.2.2防火板材切割下料及相关要求

(1)实测数据的整理运用。现阶段厂家生产的纤维增强硅酸盐防火板的尺寸一般为1220×2440 mm,厚度为9mm或12 mm。对实测数据的整理运用要满足4项要求,①不同形状、尺寸的风管防火板应合理地排列组合布局在一块1220×2440 mm出厂板材上,实现防火板利用效率最大化,减小废料损耗,最大限度地节约成本。②实现2块或多块出厂板材具有相同的切割布局,可叠加一次切割,提高施工效率,减小多次切割造成的误差。③风管宽度较大时,尽量利用出厂防火板的整版尺寸,且只能在底边出现1道纵向拼缝,拼缝应位于底边2等分或3等分的中心线上,控制拼缝数量的目的是减少加固工作量,节省人力、物力。④尽量利用切割的角料制作弧形弯头的200 mm宽幅拼装板条,实现变废为宝。

(2)防火板材切割下料。纤维增强硅酸盐防火板质地坚硬,板材脆、易碎,因而切割工序应该在现场操作平台上进行,以减少作业人员的踩踏造成板材碎裂。按照计算好的切割布局和切割线切割,板材切割时云石机的刀片要与板材垂直,防火板切割时将产生大量烟尘,因而需要使用射流风机和临时排风道及时排除烟尘。

3.2.3捆扎式包覆法钢材型号选用及尺寸计算

(1)钢材型号选用。捆扎式防火板包覆法所使用的钢材包括角钢、全丝吊杆(含螺母)、扁钢、包边用角钢,各类钢材型号的选用可参见表1。

(2)用料尺寸计算。在风管尺寸为1250 mm<B≤2000 mm时,需在风管的底边纵向中心线架设1道纵向加固扁钢。在风管尺寸为2000 mm<B≤4000 mm时,在风管的底边纵向3等分线架设2道,长度等长于风管角钢法兰的间距。包边角钢(或镀锌钢板)的长度也等于长于风管角钢法兰的间距。框箍角钢和全丝吊杆的长度可按式(1)式(2)计算。

式中B———矩形风管长边长度

M1———防火板厚度

M2———包边角钢厚度

Φ———全丝吊杆直径

L1———框箍角钢或全丝吊杆的一端预留长度

H———风管侧面高度

(3)框箍型材的加工预制。按照上诉计算方法切割所需长度的角钢,然后在角钢两端打好孔,用于穿装全丝吊杆,两端孔中心至角钢中心的距离L=M1+M2+1/2(B+Φ),注意框箍角钢两端的钻孔必须确保全丝吊杆安装后将风管侧面防火板压紧在风管上;全丝吊杆按要求长度切割好后用角磨机将切割面打磨光滑,以便顺利地安装螺母;加固扁钢按要求切割所需长度后,在两端打好孔,以便与风管法兰进行螺丝连接。

3.2.4防火板材包覆及框箍安装

(1)风管纵向拼缝和底边的加固。底边长较大的排烟风管在防火板下料过程中可能会出现纵向拼缝,拼缝布置在管道底边的2等分或3等分中心线上。拼装防火板时将切割好的防火板平铺在风管底面上,用加固扁钢压住拼缝,两端与风管法兰的水平边沿用螺丝连接并紧固到位。

当风管尺寸为1250 mm<B≤2000 mm时,需在风管的纵向中心线架设1道纵向加固扁钢。当风管尺寸为2000 mm<B≤4000 mm时,在风管的底边纵向3等分线架设2道纵向加固扁钢。变标高弧形弯头的加固扁钢可压紧防火板形成与风管一致的弧形。无论是纵向拼缝加固扁钢还是底边加固扁钢在调整好位置后,按照其孔位在风管法兰水平沿上用电钻钻孔,加固扁钢的两端都与风管法兰的水平边沿用螺丝连接并紧固到位,见图3。

(2)框箍的安装。目前无论是角钢法兰风管还是共板法兰风管,每段风管的标准长度都是1250mm,框箍安装在距风管两端法兰300 mm处,每段风管设置2组框箍。风管水平直角弯头底边的板材拼缝应设置在内外弧中心线位置,可额外使用框箍压紧拼缝,见图4~图6。

(3)捆扎式防火板包覆施工流程。捆扎式防火板包覆施工流程:风管底边防火板拼装→加固扁钢与风管法兰的连接→放置框箍下角钢→风管侧面防火板拼装→放置下包边角钢→穿装全丝吊杆→风管顶面防火板拼装→放置上包边角钢→穿装框箍上角钢→调整好框箍位置→拧紧全丝吊杆螺母。

3.2.5排风管道吊装、连接

能够组成一个系统的风管包覆完毕后即可开始吊装连接,为提高作业效率可在地面组装数节管道然后整体吊装,以减少高空组装的作业量,提高施工效率。纤维增强硅酸盐防火板防火性能优异但易碎,因而无论是防火板包覆过程还是风管吊装过程都应该避免踩踏及剧烈碰撞防火板材。

4质量控制

4.1对施工作业人员的控制

在施工工序开始前,应对全体作业人员进行捆扎式排烟风管防火板包覆施工技术交底,明确质量标准、技术要求以及核心操作方法和步骤。加强过程监控,防止错误操作导致工程质量不合格。

4.2对施工机具的控制

定期对打磨机、云石机、切割机、台钻、手电钻等设备进行检查,及时排除故障,避免影响材料的加工,造成工程窝工,影响施工进度。

4.3材料质量的控制

本工法施工所用的防火板、角钢、全丝吊杆、扁钢等材料首先要符合设计及规范的要求,其次产品应检验合格,质量保证书、技术文件齐全。最后,所选取的产品应符合环保要求,避免对施工作业人员的身体造成损伤,同时也避免工程投入使用后无法满足运营要求。

4.4施工工序方法的控制

捆扎式防火板包覆的施工流程:风管底部防火板拼装→加固扁钢与风管法兰的连接→放置框箍下角钢→风管侧面防火板拼装→放置下包边角钢→穿装全丝吊杆→风管顶面防火板拼装→放置上包边角钢→穿装框箍上角钢→调整好框箍位置→拧紧全丝吊杆螺母。各道工序相互衔接,不可遗漏。

4.5施工环境的控制

防火板的包覆对环境湿度有相应要求,尤其是对于地下工程,空气潮湿甚至结露都会影响材料和安装质量,应采取通风除潮措施将室内空气湿度控制在30%以下,同时为确保作业人员的身体健康,及时排除板材切割过程产生的烟尘,营造良好的作业环境。

5结束语