化工新型涂料论文
化工新型涂料论文
信息检索报告
―――毕业论文《新型防水涂料的研究》文献检索报告
课题分析
防水涂料根据其用途可以分成很多种类,我本人毕业论文主要是研究其中应用最为广泛的建筑防水涂料.
建筑防水涂料以合成高分子材料,沥青,聚合物改性沥青,无机材料等为主体掺入适量的助剂,改性材料,填充材料等加工制成.与防水卷材相比,防水涂料施工简单方便,适用于任何形状的基面,并可形成致密无缝的涂膜,因此,防水涂料已广泛应用于各种防水工程中,并取得了迅速的发展.对本课题研究主要分三个阶段.
1.1研究新型防水,需要做的前期准备工作:
(1)了解目前防水涂料在国内外的研究状况,发展前景.
(2)了解我国建筑防水涂料的应用状况,与国外相比存在缺点.
(3)目前国内外在防水涂料上所做出的进一步相关研究.
(4)新型防水涂料的研究状况以及应用状况.
(5)防水涂料应用仍需要解决的问题.
1.2新型防水涂料研究制备
(1)目前已有制备配方研究
(2)实验室产品制备
(3)产品性能检测
(4)成本,大批量生产可行性,产品环保以及应用推广度进行综合核算评价.
1.3目前面临问题
(1)实验室条件限制
(2)各种原料的购买
(3)性能检测的费用
2.背景资料
2.1建筑防水涂料的概念
建筑防水材料是建筑材料的一个重要组成部分,属于功能性材料,建筑物和构筑物之所以要采用防水材料其主要目的是为了防潮,防渗,防漏.
建筑防水涂料,(简称防水涂料)是一种建筑防水材料.将涂料单独或与胎体增强材料复合,分层涂刷或喷涂在需要进行防水处理的基层表面,即可在常温条件下形成一个连续无缝整体且具有一定厚度的涂膜防水层,从而能满足工业与民用建筑的屋面,地下室,卫生间和外墙等部位防水抗渗要求.防水涂料一般是由沥青,合成高分子聚合物,合成高分子聚合物与沥青,合成高分子与水泥或以无机复合材料等为主要成膜物质,掺入适量的颜料,助剂,溶剂等加工制成的溶剂型,水乳型或反应型的,在常温下无固定形状的黏稠状液态或可液化的固体粉末状态的含高分子合成材料的复合材料,其发展概况见检索结果(1).
2.3目前防水涂料在研究和应用上仍待解决的问题
(1)防水涂料大多数是溶剂型,对环境污染较大,而水乳型聚合物改性防水涂料的质量还不够稳定.
(2)一些聚合物防水涂料在力学性能,防水性能和耐久性等方面尚不是十分理想.
(3)部分厂家为了降低成本,偷工减料,以次充好,致使大量不合格的产品流入市场.
3.解决的问题
(1)检索建筑防水涂料制备的背景知识以及相关基础知识.
(2)检索到国内建筑防水涂料研究状况检索建筑防水涂料制备的背景知识.
(3)检索到建筑防水涂料目前的应用状况.
(4)了解到目前建筑防水涂料迫切需要解决的问题.
(5)了解到各种防水涂料的生产配方以及生产工艺.
4.检索过程与方法
4.1检索过程中甬道的数据库以及搜索引擎
(1)检索过程甬道中外文献数据库有:中国期刊网(CNKI),维普中文期刊全文数据库,万方数据库,中国专利数据库,EBSCO数据库,CSA数据库.
(2)检索过程中使用的搜索引擎:Google, Baidu.
4. 2检索途径
关键词:防水涂料
Google搜索引擎:
搜索词汇有:① 防水涂料
②在结果中搜索:建筑防水涂料研究发展
③建筑防水涂料 制备
cnki数据库检索:
①数据库:中国期刊全文数据库
②搜索关键词:建筑防水涂料
③文献分类:建筑 化工
④跨库检索:
题名:建筑防水涂料 匹配:模糊 从1960到2006 目录:建筑 化工
万方数据库检索
①搜索关键词:建筑防水涂料
③文献分类:建筑 化工
维普中文期刊全文数据库检索
关键词:建筑防水涂料
主题:研究 制备
5.检索结果
(1)【主题】我建筑防水涂料的现状与发展
【作者】余剑英; 董连宝; 孔宪明;
【作者单位】武汉理工大学; 济南钢铁集团总公司原料处; 石油大学(华东); 湖北武汉; 山东济南; 山东东营;
【刊名】新型建筑材料, New Building Materials, 编辑部邮箱 2004年 10期
期刊荣誉:中文核心期刊要目总览 ASPT来源刊 中国期刊方阵 CJFD收录刊
【关键词】建筑防水涂料; 现状; 发展;
【摘要】介绍我国建筑防水涂料的现状及存在问题,提出我国建筑防水涂料的发展应由溶剂型向水乳型,由薄质型向厚质型,由深色向浅色,由低档向高弹性,高耐久性,功能性方向发展.大力研究开发和推广高性能,高耐候,环保型防水涂料和多功能防水涂料,研究开发防水涂料系列产品,重点发展环保型聚氨酯,丙烯酸,橡胶改性沥青和水泥基渗透结晶型防水涂料,提高中,高档防水涂料比例,加快施工机具的研制与推广.
【DOI】 cnki:ISSN:1001-702X.0.2004-10-012
(2)【主题】浅议我国的建筑防水涂料
【作者】 广厦; 【刊名】 建材工业信息, , 编辑部邮箱 2003年 08期
期刊荣誉:ASPT来源刊 CJFD收录刊
【DOI】 cnki:ISSN:1002-9885.0.2003-08-003
(3)【主题】建筑防水涂料
【作者】 叶林标;
【刊名】 建筑工人, Builders' Monthly, 编辑部邮箱 2006年 03期
期刊荣誉:ASPT来源刊 中国期刊方阵 CJFD收录刊
【DOI】 cnki:ISSN:1002-3232.0.2006-03-0
(4)【主题】环保型建筑防水涂料
【作者】 李长仁; 【报纸中文名】 科技信息快报, 2000-06-23
【版号】 002
【栏目】 技术市场
【DOI】 CNKI:PCN:42-0083.0.2000-06-230021
(5)【主题】 硅橡胶建筑防水涂料
【作者】 谭玉春; 【刊名】 砖瓦世界, Brick & Tile World, 编辑部邮箱 1993年 11期
期刊荣誉:ASPT来源刊 CJFD收录刊
【摘要】桂橡胶建筑防水涂料的主要用途为屋面,地下室,卫生间及各种储水构筑的防渗,存水,隔热等.它的特点是无毒,无味,抗龟裂,抗老桂橡胶建筑防水涂料的主要用途为屋面,地下室,卫生间及各种储水构筑的防渗,存水,隔热等.它的特点是无毒,无味,抗龟裂,抗老化,耐高温,耐低温,耐碱和无腐蚀性,1992年末通过鉴定.硅橡胶建筑防水涂料系湖北金龙防水材料有限公司从中国科学院化学研究所引进的最新成果,在湖北独家生产.经武汉大学物理系实验室主体建筑的防水工程等施工表明,该防水涂料性能优越.经湖北省建材产品质量监督检验中心站测试,其性能指标如下:
【DOI】 cnki:ISSN:1002-9885.0.1993-11-032
(6)【主题】建筑防水涂料的现状及发展趋势
【作者】蓝仁华; 陈立军; 陈焕钦; 【作者单位】 华南理工大学;
【刊名】国外建材科技, Science and Technology of Overseas Building Materials, 编辑部邮箱 2004年 04期 期刊荣誉:ASPT来源刊 CJFD收录刊
【关键词】 防水涂料; 现状; 发展趋势; 【摘要】 防水涂料是一种建筑防水材料 ,广泛应用于屋面,地下室,厕浴间和外墙等的防水.介绍了防水涂料的概念及分类,防水机理以及国内外的研究现状 ,并对未来的防水涂料的发展进行了展望
【DOI】 cnki:ISSN:1006-4575.0.2004-04-001
(7)【主题】美国防水涂料的发展现状与特点
【作者】叶林标; 曹乃明; 【作者单位】 北京市建筑工程研究院; 100039;
【刊名】建筑技术开发, Building Technique Development, 编辑部邮箱 2001年 12期
期刊荣誉:ASPT来源刊 CJFD收录刊
【DOI】cnki:ISSN:1001-523X.0.2001-12-021
(8)【主题】健康型聚氨酯防水涂料研制
【作者】 戴永清; 李亚军; 【作者单位】 北京市顺义鹏程防水材料厂; 【刊名】 化学建材, Chemical Materials For Construction, 编辑部邮箱 2002年 05期
期刊荣誉:ASPT来源刊 CJFD收录刊
【关键词】 聚氨酯; 健康型; 减量; 节能; 高性能; 防水涂料;
【摘要】 对聚氨酯防水涂料的原材料选择,配方设计,生产工艺等方面进行了研究 ,以期实现聚氨酯防水涂料达到健康型,减量,节能,多功能,高性能之目的.
【DOI】 cnki:ISSN:1004-1672.0.2002-05-014
(9)【主题】国外建筑防水涂料的发展
【作者】赵军;
【刊名】砖瓦世界, Brick & Tile World, 编辑部邮箱 1987年 22期
期刊荣誉:ASPT来源刊 CJFD收录刊
【摘要】 在世界各国防水材料市场90%左右为沥青卷材和高分子片材的情况下,防水涂料仍以其多变的色泽,灵巧的施工,以及在特殊形状屋面,外墙及地下建筑的防水,防渗,防潮等方
【DOI】 cnki:ISSN:1002-9885.0.1987-22-019
(10)【主题】
【英文篇名】Application and Development of Waterproof Coatings for Architectures in China
【作者】 徐峰;
【英文作者】 XU Feng;
【作者单位】 安徽省建筑科学研究设计院;
【刊名】 现代涂料与涂装, Modern Paint & Finishing, 编辑部邮箱 2006年 07期
期刊荣誉:ASPT来源刊 CJFD收录刊
【关键词】 防水涂料; 环保涂料; 施工机具;
【英文关键词】 waterproof coatings; environmentally friendly coatings; application machines;
【摘要】 简要介绍了我国防水涂料的主要种类和应用发展情况.我国防水涂料的发展将主要集中在高性能防水涂料的发展与应用,环保型防水涂料的开发,多功能防水涂料以及新型施工机具等方面.
【英文摘要】 Main catergories,applications and development of waterproof coatings for architectures in China are introduced development thereof will mainly focus on the reseach and application of high-performance,environmentally friendly,multi-functional waterproof paints and the new type application machines.
【DOI】 cnki:ISSN:1007-9548.0.2006-07-014
(11)【主题】一种较好的新型建筑防水涂料
【作者】肖新莲;
【作者单位】四川攀枝花市十九冶建研所;
【刊名】中国建筑防水, China Building Waterproofing, 编辑部邮箱 1990年 02期
期刊荣誉:ASPT来源刊 CJFD收录刊
【摘要】 氯丁胶乳沥青防水涂料是以氯丁橡胶和沥青为基料,经加工而成的一种水乳型建筑防水涂料.特点它兼有橡胶和沥青的双重优点,具有成膜快,强度高,耐候性好,难延燃,基本无毒,无味,不污染环境,冷作业施工,操作方
【DOI】 cnki:ISSN:1007-497X.0.1990-02-0
(12)【主题】建筑防水涂料试验方法—标准操作探讨
【作者】朱志远;
【作者单位】 国家建材局建筑防水材料产品质量监督检验中心;
【刊名】 中国建筑防水, CHINA BUILDING WATERPROOFING, 编辑部邮箱 1998年 02期
期刊荣誉:ASPT来源刊 CJFD收录刊
【摘要】『建筑防水涂料试验方法』标准操作探讨朱志远1前言GB/T16777-1997《建筑防水涂料试验方法》为各种防水涂料产品提供了一个统一的尺码来衡量产品性能,规定了一致的试验方法作为产品检测的依据,有利于防水涂料产品质量的提高及推广应用.方法标准主要参考...
【DOI】 cnki:ISSN:1007-497X.0.1998-02-017
(13)【主题】新兴防水涂料在民用建筑中的应用
【作者】 熊君放;
【作者单位】 湖南省建筑工程集团总公司;
【刊名】中外建筑, Chinese and Overseas Architecture, 编辑部邮箱 2004年 03期
期刊荣誉:ASPT来源刊 CJFD收录刊
【关键词】防水涂料的特性; 施工工法;
【摘要】随着建筑事业的迅猛发展,新型建筑防水涂料在基础设施建设,住宅建筑,城市建设,市政建设等领域得到了广泛的应用,并取得了显著成效.本文结合工程实践,介绍几种新型建筑防水涂料的特性,施工工法及施工中存在的问题及对策.
【DOI】 cnki:ISSN:1008-0422.0.2004-03-073
(14)【主题】建筑防水材料的现状及新型防水卷材和涂料的应用
【英文篇名】The present situation of waterproof materials andapplication of new-type waterproofingroll-roofing and waterproofing paint
【作者】 石磊; 李青;
【英文作者】 Shi Lei Li Qing;
【作者单位】 茂名石比检修公司设计室;
【刊名】 茂名学院学报, Journal of Guandong College Petrochemical Technology, 编辑部邮箱 1996年 01期
期刊荣誉:ASPT来源刊 CJFD收录刊
【关键词】防水层; 防水材料; 防水卷材; 防水涂料;
【英文关键词】 waterproof layer; waterproof materials; waterproofing roll-roofing; waterproofing paint;
【摘要】该文介绍了新型防水卷材,防水涂料的特点和应用.
【英文摘要】This paper introduces characters and application of new-type waterproofing roll-roofing, waterproofing paint.
【DOI】 cnki:SCN:44-1451.0.19
【作者】 广厦;
【刊名】建材工业信息, , 编辑部邮箱 2003年 08期
期刊荣誉:ASPT来源刊 CJFD收录刊 96-01-011
(15)【主题】防水涂料
【刊名】 涂料技术与文摘, , 编辑部邮箱 1995年 03期
期刊荣誉:ASPT来源刊 CJFD收录刊
【DOI】 cnki:ISSN:1672-2418.0.1995-03-022
6.小结
虽然我我们是化学系,但与化工中的防水涂料还是相隔很远.选择这个题目来自于自己的一个生活体会.实习时正好学校刷油漆,同学对那种油漆味真是达到难以忍受的地步,油漆是钢材防水涂料.当时我就想能不能有一种环保型涂料来代替,没有这种难以忍受的味道,后来选题时候我看到了这个题目就毫不犹豫的选择了.与导师接触以后才知道这个题目不是很简单,要有很好的专业知识和研究精神.可对这个题目我可以说一无所知,就是其中最简单的成分也不清楚.学习了化学检索这门课程,对各大数据库的相互检索,我了解了建筑防水涂料的相关知识,制备方法和配方,一些相关涂料生产地,也知道了目前国外国内在这个方面做出一些相关研究,激起了我对这个题目兴趣,虽然自己还是外行,但我相信兴趣是成功的第一步,以后我会更好的利用信息检索这个工具,圆满的完成这个课题.
但有些地方我还感到不足,和很多同学一样,那就是外文检索,对于这个专业的一些英文词语很陌生,这也是自己需要改进的地方,多熟悉相关的英文词语,中英文互通.
7.建议
学习文献检索课我受益非浅,对学校的数据资源库也不再是任其浪费,知道了怎么样去找自己需要的一些专业性的文献,对做毕业论文以及以后的课题研究有非常大的作用.而杨老师的课件更是做的很让人佩服,学习起来轻松多了.
但在教学上,可能因人而异,仍有一些地方需要改进一下.课堂气氛有些时候仍然沉闷,我们应该营造一个轻松愉快的气氛,有利于所有的同学都来参与教学,尤其是大四的学生.老师在讲课的同时应该适当和同学一起完成文献检索,多用一些实例,少介绍一点理论的知识,文献检索是一门应用性非常强的课程,多让学生动手, 而少记一些理论知识.
不过在这门课上我学到了很多,这和杨老师的努力是分不开的.
大学化学毕业论文
化学是重要的基础科学之一,是一门以实验为基础的学科,在与物理学、生物学、地理学、天文学等学科的相互渗透中,得到了迅速的发展,也推动了其他学科和技术的发展。下文是我为大家搜集整理的关于大学化学毕业论文的内容,欢迎大家阅读参考!
大学化学毕业论文篇1
浅议化学氧化改性对碳毡空气阴极表面特征的影响
微生物燃料电池(MFC)是一种可以将废水中有机物的化学能转化为电能同时处理废水的新型电化学装置。但输出功率低、运行费用高且性能不稳定等严重制约了MFC的实际应用。影响MFC性能的主要因素有产电微生物、阴极催化剂、电极材料、反应器构型及运行参数等。其中,阴极是影响MFC性能及运行成本的重要因素。目前,有学者通过筛选电极材料及对电极材料进行改性来提高MFC性能和降低成本,效果较为显着。因此,笔者采用HNO3氧化碳毡,制作改性碳毡空气阴极,研究化学氧化改性对碳毡空气阴极表面特征的影响;并通过循环伏安测试,考察改性后碳毡阴极的稳定性。
1材料与方法
1.1试验装置及材料
采用连续流运行方式,试验装置主体是由有机玻璃制成的圆柱体,中间阳极室有效容积为36mL(内径为2cm,高为11.5cm),为确保阳极室的厌氧环境,用密封柱密封。阴极在阳极室外侧壁围绕。装置总容积为3.92L,密封盖上有阳极孔、阴极孔及检测孔,以便用铜导线、鳄鱼夹来连接外电路,外接1000Ω电阻作为负载。进水口设计在底部中央,制备成无膜上升流式反应器。阳极是直径为1cm的碳棒,阴极是厚度为3cm的碳毡,输出电压由万用表采集。
1.2原水水质及运行参数
垃圾渗滤液取自沈阳市老虎冲垃圾填埋场的集水井,其水质如表1所示。接种微生物为取自UASB反应器中的厌氧颗粒污泥,接种量为25mL。启动期的进水流量控制在30mL/h,COD约为500mg/L。稳定运行后进水流量逐步提升到90mL/h,COD提升到1500mg/L。
装置在32℃下恒温运行。MFC接种厌氧污泥后,先用COD为1000mg/L的垃圾渗滤液驯化一个周期,使阳极的产电微生物成功挂膜,MFC运行稳定后,再以COD为1500mg/L的垃圾渗滤液作为阳极进水。
1.3改性碳毡空气阴极的制备
阴极预处理:将碳毡剪成所需尺寸,然后浸泡在1mol/L的盐酸溶液中,目的是去除碳毡中的杂质离子,24h后取出,用去离子水反复清洗直至清洗液为中性,放入105℃烘箱中干燥2h。
碳毡改性:将预处理过的碳毡浸入65%~68%的浓硝酸中,用水浴加热至75℃,处理不同时间后取出并用蒸馏水反复清洗直至清洗液为中性,放入105℃烘箱中干燥2h。
催化剂吸附:将经改性后的碳毡放入Fe/C催化剂溶液(硝酸铁浓度为0.25mol/L,活性炭粉为1g)中,于磁力搅拌器上搅拌30min,然后取出碳毡放入105℃烘箱中烘干。
1.4分析项目和方法
外电阻R通过可调电阻箱控制,电压由万用表直接读取,功率密度P通过公式P=U2/RV计算得到,其中U为电池电压,V为阳极室体积。
表观内阻采用稳态放电法测定。
循环伏安测试以饱和甘汞电极作为参比电极,采用传统三电极体系,电化学工作站为EC705型。
电极电导率采用伏特计测定,COD采用快速密闭消解法测定,NH+4-N采用纳氏试剂光度法测定。
2结果与讨论
2.1改性时间对催化剂担载量的影响
电极表面催化剂担载量是影响电极性能的直接因素,而化学改性将影响电极吸附催化剂的担载量(如表2所示)。碳毡经过HNO3化学氧化处理不同时间后,其质量均出现一定程度的减少,且随着处理时间的增加,单位质量碳毡减少量也逐步增加,同时,单位质量碳毡所吸附催化剂的量也增加。这是由于HNO3的氧化作用使碳毡结构发生了变化,表面沟壑加深加密,粗糙度和表面积增加。同时碳毡表面的H+易被催化剂Fe3+取代,也有利于阴极催化剂的吸附。
2.2化学改性时间对电导率的影响
电极电导率是表征电极性能的重要参数之一。考察了碳毡空气阴极化学改性时间对其电导率的影响,
经改性后碳毡空气阴极的电导率明显提高,且随着处理时间的增加,电导率升高,当化学改性时间达到6h后,电导率趋于稳定。
这是因为碳毡具有石墨层状结构,层与层之间主要是以范德华力相结合,故层间较易引入其他分子、原子或离子而形成层间化合物。应用HNO3处理碳毡时,HNO3分子嵌入层间,同时吸引石墨电子,使其内部空穴增多,因此大大提高了碳毡的电导率。当碳毡层间嵌入的HNO3分子达到饱和时,将不再影响碳毡的电导率。
2.3改性时间对MFC电化学性能的影响
2.3.1对产电性能的影响
分别选取经HNO3氧化0、2、4、6、8、10h的碳毡制备碳毡空气阴极,并以石墨棒为阳极,垃圾渗滤液为燃料构建MFC,进行产电试验。极化曲线斜率和功率密度是表征MFC产电性能的两个重要参数,因此,通过测定输出电压和电流等参数,分别得到极化曲线和功率密度曲线。整个试验过程保持进水流量为120mL/h,反应温度为32℃。经HNO3改性的碳毡空气阴极MFC的极化都经历了活化极化、欧姆极化和浓度极化三个阶段。随着HNO3改性时间的延长,活化极化、欧姆极化和浓度极化损耗逐渐减小,电池的极化曲线斜率逐渐减小,即表观内阻逐渐降低;当改性时间为6h时,极化曲线斜率达到最小,表明此时表观内阻最小(358Ω)。之后,随改性时间的增加,极化曲线斜率增大,即表观内阻增大。
随着处理时间的增加,电池的功率密度同样经历了一个先增高再降低的过程,与图2的规律基本一致。其中当处理时间为6h时,电池的产电性能最好,最大功率密度达到6265.67mW/m3,较未经HNO3处理的MFC的最大功率密度(1838.46mW/m3)增大了2.4倍。由此可知,通过HNO3化学氧化改性碳毡空气阴极是改善MFC产电性能的有效方式之一。
2.3.2对CV曲线的影响
循环伏安法(CV)是表征MFC放电容量的重要方法之一。化学改性碳毡空气阴极MFC的CV曲线如图4所示。其中,扫描速度为50mV/s,扫描范围为-1~1V。扫描曲线以下的积分面积代表了电池的放电容量。由此可知,随着处理时间的增加,放电容量先增加后减小,化学氧化时间为6h时,构建的MFC放电容量最大,即MFC性能最好。综上所述,HNO3化学氧化碳毡空气阴极的最佳时间为6h。
2.4MFC的产电除污稳定性
2.4.1产电性能稳定性
对经HNO3化学氧化处理6h的碳毡空气阴极MFC进行了CV测试,共进行了21次循环扫描,结果表明:随着循环次数的增加,曲线形状几乎没有改变,第1、6、11、16、21次的循环伏安曲线基本重合,面积近乎恒定,即放电容量几乎没有变化,说明电池性能比较稳定,能够长期稳定运行。
在其他条件不变的情况下,采用经HNO3氧化6h的碳毡作为阴极,保持进水流量为120mL/h,外接1000Ω电阻持续运行14d,每天记录输出电压。
在最初的3d内,输出电压从62mV增加到483mV,第4天达到最大为492mV,接下来的一周则稳定在470mV左右。随着运行时间的增加,电压略有下降,这可能是阳极室溶液的不断流动,冲刷阳极,带出一定量产电菌同时增加了电池的内阻所致,但总体上电池的运行比较稳定。
2.4.2除污性能稳定性
采用经HNO3化学氧化6h的碳毡作为阴极、石墨棒作为阳极、外接1000Ω电阻的MFC,以连续流方式处理垃圾渗滤液。试验过程中原水COD为(2376±200)mg/L,NH+4-N为(151±10)mg/L,保持进水流量为120mL/h、温度为32℃,反应初期(1~5d),出水COD浓度急剧下降,之后出水COD浓度逐渐趋于稳定。
COD由初始的(2376±200)mg/L降到(238±15)mg/L,去除率达到89.9%~91.2%,高于谢珊等采用两瓶型MFC处理垃圾渗滤液对COD的去除率(78.3%)。而氨氮则由初始的(151±10)mg/L降到(86±5)mg/L,去除率达到39.3%~46.8%。去除的氨氮中部分以NH+4形式随水流进入阴极室,在阴极室扩散到空气中或转化为其他形式的氮,部分在阳极室作为电子供体被氧化。He等的研究也证实了氨氮可以作为MFC的燃料。
3结论
①碳毡空气阴极吸附的催化剂量随着HNO3化学氧化碳毡时间的增加而增加,但是过量的催化剂不但不能促进反应,反而会增加电池内阻从而降低电池产电性能。碳毡空气阴极电导率随着HNO3化学氧化碳毡时间的增加而增加,并逐渐趋于稳定。
②随着HNO3化学氧化碳毡时间的增加,碳毡空气阴极MFC的功率密度、放电容量呈现先升高后降低的趋势,而极化曲线斜率呈现先降低后升高的趋势。
③HNO3化学氧化碳毡的最佳时间为6h。阴极改性6h后电池产电性能较稳定,最大功率密度比未改性增大2.4倍,达到了6265.67mW/m3,内阻降低到358Ω。
④阴极改性6h后的MFC处理垃圾渗滤液的性能稳定。当进水COD为(2376±200)mg/L、NH+4-N为(151±10)mg/L时,对两者的去除率分别为(89.9%~91.2%)和(39.3%~46.8%)。
参考文献:
[1]布鲁斯·洛根。微生物燃料电池[M].北京:化学工业出版社,2009.
[2]FomeroJJ,RosenbaumM,CottaMA,ialfuelcellperformancewithapressurizedcathodechamber[J].EnvironSciTechnol,2008,42(22):8578-8584.
[3]李明,邵林广,梁鹏,等。集电方式对填料型微生物燃料电池性能的影响[J].中国给水排水,2013,29(9):24-28.
大学化学毕业论文篇2
浅谈化学分子力学对建筑建材选用的影响
引言
化学的应用给人类文明带来了翻天覆地的变化,在建筑领域,基于化学基础上的新型建筑建材的开发和利用提高了建筑的质量及建筑的安全性、稳定性、美观性等,是现代建筑研究的重要话题。此外,随着地球资源的日益紧张,环境污染的日益严峻,现代建材的研究和应用更为人们所重视,基于化学分子力学对建筑建材的选择和应用途径也日趋广泛。
1 建筑建材的选择和应用
1.1 现代建筑建材选择和应用的现状
伴随着人类文明的发展,建筑建材的生产工艺日益改进,生产技术的现代化,实现了建筑建材生产的智能化、自动化,各类建筑材料在科技发展的影响下不断优化。例如,混凝土的应用,它不仅是一种建筑材料,更具有装饰等作用。如利用混凝土砌块装饰建筑物墙壁,不但具有一定的美观性,还具有保温、隔热等效果。在高分子化学建材应用上,国外的发展要优于国内,例如塑料地板、高分子防水卷材等高分子化学建材最早出现与国际市场,被一些发达国家广泛应用。当前,建筑建材的选择和应用趋于高科技、多功能化,人们对建筑建材的性能、装饰效果、环保作用等有了更高要求。例如,涂料的选择,功能多、污染小、性能高、装饰效果强的材料更受欢迎。总之,人们对建筑建材的选择已由传统的实用性,转向了性价比高、性能好、低碳环保、功能多等多元方向。
1.2 新型化学建筑材料
新型化学建筑建材能赋予建筑新功能,在节约能源、优化环境等方面也有突出表现。例如建筑物墙体,可选择非粘土砖、建筑墙体板材、钢结构、玻璃结构等,其性能明显优于传统墙体。如玻璃结构,透光性好、装饰性强,给人以时尚、美观、大气之感。同时,新型化学建筑建材的多样性,使其具备更广泛的功能。例如塑料,新型塑料门窗,不仅美观、轻便、易安装,还具有很好的隔热性、耐腐性等; 又如新型的塑料管材,不但克服可传统管材的易腐蚀、易生锈、易老化等缺点,还具质轻、易安装、无污染等特点,极适合现代建筑环境; 再如塑料地板,节省原料,运输、施工方便,能带给人更好的舒适,具有良好的装饰效果好,是现代建筑建材的“新宠”。此外,混凝土、涂料等,在化学发展的影响下也具有更多、更广泛的用途,例如涂料的防水、防火、防毒、杀虫、隔音、保温等作用。
1.3 建筑建材的选择和应用原则
建筑建材的选择首先要满足应用需求,确保建筑建材选择的应用性能,确保其应用方便、应用安全和应用效果。其次,考虑建筑建材的美观性,建筑不是把好的东西堆积起来,而是一种艺术的创造与实践。
再次,充分考虑建筑建材的性价比,确保建筑工程的综合效益。在选择建筑建材时,先对建筑建材的特点、性能进行充分的了解,结合建筑需求,科学的选择适当的建筑建材。再对建筑建材的使用环境、使用目标进行综合的分析和研究,确保建筑建材应用的效果和性能,提高建筑物的功能性、美观性。最后,要全面认知建筑建材的应用工艺,确保建筑建材性能的发挥。例如混凝土,不但要了解各种混凝土的特点、配置比例等,还要重视其混合工艺,确保混凝土能到达理想的建筑效果。因此,建筑建材的选择是需要非常慎重的,而且需要遵循必要的应用原则。
2 化学分子力学对建筑建材的选择和应用的影响
新型建筑建材种类繁多、功能齐全。例如涂料,有有机水性涂料、溶剂类涂料等,在应用上也有较大区别。新型涂料应用化学知识,使涂料具有低污染、高性能、隔热、防火等多种功能,在材料选择时,要充分考虑建筑建材的应用目的,以达到工程施工的最大效益。又如保温隔热材料,现在常用的有玻璃棉、泡沫塑料等,这些材料的选择和应用与化学分子力学息息相关。以混凝土为例,要选择高性能的混凝土,首先,要了解混凝土的特点,它是一种由水泥、砂石、水、胶凝材料等按一定比例混合而成的复合材料。在材料的选择与应用中,必须认清其复合材料性质和各种混合比例,同时掌握混凝土的搅拌、成型、养护等等。
其次,在混凝土基本特点基础上,科学认知混凝土的集中搅拌特点,科学搭配各种材料比例,确保建筑建材的工作性、效益性和性价比。再次,在实践中结合理论科学的进行建筑建材的选择和应用。如通常情况下,建筑中会使用硅酸盐水泥,在该类建筑建材的选择上,不能单方面的考虑某一方面,要综合考虑,全面了解、可选选择。例如,在配置C40 以下的流态混泥土时,选择 42. 5Mpa 普硅水泥就不太合适,应结合应用需求,选择 32. 5Mpa 普硅水泥,避免选择的盲目性带来施工的不便。
此外,混凝土的选择要科学的利用化学知识,如相同标号的混凝土,要选择强度系数大,确保混凝土的耐久性; 相同强度的混凝土,则要选择需水量小的,降低水泥用量,确保水灰比例的科学性。同时,注重季节、气候等对于建筑建材化学性能的影响,如在混凝土配置中选择水泥,如在冬季施工则易采用 R 型硅酸盐水泥,搭配合适的掺料、外加剂等,确保混凝土性能。总之,化学丰富了现代建筑建材市场,为建筑提供了更多的选材机遇,而新型的建筑建材的使用一定要避开盲目性、跟风性,应在建筑目的的指导下,结合建筑建材性能,利用化学分子力学等知识,科学的、适当的对其进行选择和应用,以提高建筑建材的应用效果和应用价值。化学的分子力学,在建筑建材中应用非常广泛,基于建筑建材的化学分子力学应用,可以将建材的使用效率和使用效果做到最佳。总之,要充分利用化学分子力学的原理,在建筑建材中实现广泛的推广性使用,逐步加强对于化学原理的实际应用,从而达到推动行业发展的目的。
3 结语
高科技带来了建筑建材的高性能、多功能及轻便、美观等等。如玻璃材料钢化、夹丝、夹层等工艺不但提高了玻璃的安全性、抗压性,还对玻璃的隔音性、保温性等有很大的优化作用。随着化学工业的发展,越多的不可能变为可能,玻璃墙、塑料地板等,不断的丰富人类的建筑需求,提升建筑品味,使城市建设的风景更加多姿多彩。
参考文献
[1]辉宝琨。压力输送式预拌特种干混砂浆生产工艺选择[J].广东建材,2013( 9) .
[2]崔东霞,费治华,姚海婷等,粉煤灰与化学外加剂对高性能混凝土开裂性能的影响[J].混凝土与水泥制品,2011( 4) .
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化工论文 范文 一:能源化学工程专业无机化学教学改革
能源化学工程专业[1]是利用化学、化工的理论与技术来解决能量的转换、储存及传输等问题,通过生产清洁、高效的新能源服务于人类生活的一门学科。无机化学是本专业所开设的第一门专业基础课,其教学质量直接影响到培养的应用创新型人才的质量。而目前无机化学的教学中面临着很多问题,如大一新生刚从高中迈入大学,面临如此信息量大的课程感到迷茫;教师面对课时量日趋减少的趋势,而传递的信息量大的困扰,不知如何把握日常教学;另外,加上教师科研压力等方面的因素,使得其未能全身心地投入教学中。因此,无机化学教学的改革与探讨在本专业教学过程、人才培养模式中的地位尤为重要。例如:
(1)武汉工程大学化工与制药学院从优化课程内容入手,对无机化学的 教学 方法 进行了改革[2];
(2)钦州学院化学化工学院从无机化学的重要地位出发,结合无机化学的教学目的,对无机化学多媒体课件进行了构建和探讨[3]。菏泽学院是一个应用型的地方性教学型本科院校,于2012年成功申请了与国家战略性新兴产业密切相关的能源化工专业。我系主要从教学目标、教学内容、现代化的教学手段等方面对无机化学的教学进行了改革与探索。
1明确合理的教学目标
根据能源化学工程专业的培养目标及培养模式,结合无机化学课程特点,菏泽学院化学化工系于2012年制定了能源化工无机化学教学目标。通过该课程的理论基础及实验实践的学习,能够使学生掌握无机化学基本知识和技能,为培养成高素质劳动者和化工专业技能人才做好准备;同时,也为今后学习专业知识和职业技能打下坚实的基础。此目标主要分为以下几个方面的目标。
1.1知识目标
主要分为了解、理解、掌握三个层次方面目标。通过该课程的教学,应使学生了解:气体的扩散定律,气体分子的速率分布和能量分布;反应速率的概念及反应速率理论;强电解质解离、离子氛、活度系数的概念;微观粒子运动的特殊性;路易斯结构式,等电子体原理,分子轨道理论;化学电源与电解;卤素单质的物理性质,金属卤化物、拟卤素和拟卤化物、互卤化物和多卤化物;硫和硫化物、单质硫、硫化氢和氢硫酸的物理性质;硅的单质、硅烷、硅的卤化物、硅的含氧化合物。通过该课程的教学,应使学生理解和掌握:气体的状态方程及混合气体的分压定律;热力学第一定律,化学反应的热效应、热化学方程式、盖斯定律、生成热的概念及应用,化学反应进行方向的判断方法;浓度对反应速率的影响;缓冲溶液的原理及应用;沉淀溶解平衡及移动;核外电子运动的描述,核外电子排布和元素周期律及基本性质的周期性;价键理论,价层电子互斥理论及杂化轨道理论;基本概念:原电池、电极电势和电动势及能斯特方程;卤素单质的化学性质,卤化氢和氢卤酸的化学性质;氧、氧化物、臭氧、过氧化氢的物理化学性质,硫的含氧化合物的化学性质。掌握氮的氢化物、氮的含氧化合物的化学性质。
1.2专业能力与素质目标
能力目标方面主要是培养学生谦虚的品格、勤奋好学的习惯以及知识迁移的能力;培养学生勤于动手创作、做事严谨的良好作风;培养学生学会运用唯物主义辨证的思维分析问题及解决问题的能力;培养学生工程质量意识和规范意识以及严谨、认真的工作态度。专业能力目标方面使学生能够掌握重要元素及其化合物的主要性质、结构、存在、制法、用途等基本知识;培养学生独立进行化学计算和利用参考资料等方面的能力;具有通过对实验数据的分析,绘制出特性曲线,能够写出规范实验 报告 并加以 总结 概括的能力。素质目标方面主要是培养学生具备良好的职业道德;培养学生勤苦奋斗、勇于创新、敬业乐业的工作作风。
2丰富合理的教学内容
2.1科研成果与课堂教学相结合,保持教学内容的前沿性
科研成果与课堂教学相结合包含两部分内容:一是在教学过程,教师能将自己的科研成果带入教学内容之中。这就要求教师教学的同时展开科研,而科研课题也要紧紧围绕教学内容展开,这样会更能了解学科的前沿动态并能深入把握,有利于增强教学的深度、广度,有效地提高教学质量[4]。另外教师将科研成果带入课堂分析中,将科研成果与教学有机地结合起来,将最新知识与信息传递给学生,科研推动教学,教学促进科研。二是在教学过程中结合学科发展情况,充分利用别人的研究成果,及时补充教学内容,进行教材建设。另外,在教学实践中可采用“案例教学”,对具体科研案例进行讨论、分析,比较各种方案的优缺点及产生原因,选择合理方案。在项目设计过程中,通过教师的引导作用,学生可以自主查阅资料并开展项目的研究性学习。
2.2建设开放的无机化学实验教学环境,理论与实验相结合
充分利用我系基础实验室和化学工程实验中心的仪器设备和师资力量,结合我系化学能源工程专业及无机化学教学内容的特点,试图探索出一套完善的开放式无机化学实验教学模式,注重实验与课堂教学相结合、开展系内实验技能竞赛及无机化学创新实验设计竞赛等项目,激励学生的学习积极性及培养今后创新实践的能力。开展大学生创新研究计划,引导学生在大三下学期进入教师的科研室进行锻炼,参与课题的研究,培养学生的创新意识和实践能力;鼓励大二学生参加无机化学实验技能竞赛,鼓励学生进行科技创新;另外聘请国内外无机化学研究领域的专家学者来我系作学术报告,增加学生的科研兴趣及全面了解无机化学的前沿动态,为今后的科研之路做好准备。
3多媒体与板书相结合的现代化教学手段
针对目前无机化学课时缩减而传递信息量大的情况,传统的板书教学手段已不能满足时代的需要,因此多媒体技术已广泛使用在课堂教学中。这样一方面将节省下的板书的时间能够用于重点难点的讲解,另一方面多媒体中引入一些无机化学演示实验、实物图像,将枯燥的理论教学表现的更加生动直观,提高了学生的学习积极性。然而仅利用多媒体也有一定的缺陷,如对一些公式的推导,仅利用多媒体会受到一定的限制,因此多媒体跟板书结合会更加有利于公式的推导。另外,还会避免仅利用多媒体的教学进度过快,学生不能融会贯通的缺点。总之,鼓励学生 课前预习 ,采用板书与多媒体技术相结合既能考虑教师的教学进度与学生的掌握程度,又能兼顾教学的广度与深度的问题,取得了较好的教学效果。
4结束语
无机化学是能源化学工程专业学生迈入大学的第一门专业基础课,其教学效果直接影响着学生学习本专业的积极性及掌握本专业基础知识的扎实程度。本系以上结合能源化学工程专业特点对无机化学的教学目标、教学内容及教学手段的初探具有一定的意义。今后会继续探索无机化学其他方面的改革。
化工论文范文二:油藏化学工程研究发展趋势
推动我国油藏化学工程研究与我国社会进步有着密不可分的联系。为了赶上发达国家对油藏化学工程研究的脚步,我国必须大幅度提升在这一方面的开发技术,更好地促进化学工程研究大步向前发展。
1油藏化学工程研究的发展背景
人类面临的最大危机之一就是能源问题,世界各国都在担忧石油问题。迄今为止,人类只开采了大约总储藏量1/3的原油,因此,油藏开发及提高效率是每一个科技工作人员的头等任务。半世纪以前,世界对石油的总需求量日益增长,工人们利用油藏工程的原理提高采收率来满足市场需求,同时也促进了油藏工程原理的发展。作为石油工程的重要组成部分,油藏工程主要负责各类研究,在掌握动态规律与原理的同时,也辅助了钻井与采油工程的开展。
2三次采油技术
自改革开放以来,世界各国石油界的精英们一直努力提高石油的采收率。一次和二次采油主要是靠自身压力和注气注水等方法,三次采油是采用之前的任何工业技术[2]。因而提高油藏采收率并没有局限在某一阶段或手段,它主要是靠原来油藏中没有的物料开采。它的定义与分类是不矛盾的。油藏化学工程是在三次采油的背景下发展起来的,它和化学工程学科共同发展。随着现代科技的迅猛发展,人们不断引进新技术,取得新成就。这一阶段也让人们认识到发展的多样性,开始探究多方面技术,涉及各种学科,主要有胶体与界面科学、化学工程学、化学反应动力学、渗流力学、热力学、计算数学等多种高等学科。
3化学复合驱技术
我国油田多数是陆相沉积,分布相当不均匀,原油中的蜡含量和芳烃含量比例较大,且黏度大,导致水驱采收率只在33%左右。三次采油的研究技术表明,化学复合驱能够有效提高采收率,它是在单一化学剂驱的基础上组合两种不同的化学剂,形成多种复合体系。通过实验证明,复合驱的相互作用比单一化学驱剂效果显著的多。随着各方面技术的发展和完善,复合驱逐渐成为我国提高原油采收率的主导技术。复合驱配方体系主要是由高浓度小段塞和低浓度大段塞2种体系组成。高浓度小段塞是利用表面活性剂和助剂,使油水形成中相微乳液体系,增强原油的乳化。典型的代表有胶束.聚合物驱体系,它的表面活性剂浓度在2.5%~5.0%,段塞小于0.4pv,若形成微乳液,效率更大,能达到80%以上。低浓度大段塞是后期才引进的策略,它的驱油原理主要是毛管准数理论,利用碱和表面活性剂降低油水界面张力。这种体系应用相对广泛,高酸值和低酸值都适用。近年来,随着研究力度加强,新型产品不断出现,如梳形聚合物KYPAM,星形聚合物STARPAM,疏水缔合聚合物。这些新型耐温抗盐聚合物,有利于节约淡水资源,保护环境。也扩展了油藏水的矿化度和文档范围。
4油田堵水调剖技术
开发油田主要采用水驱开发在在这一过程中,因储存分布不均,导致注水过程中出现沿高渗透带窜流,水波效果差,油井含水快速上升,尤其当进入高含水阶段,会出现水短路的现象,加深开采工作难度。为改变这一现状,专家们提出采用“堵水调剖”这一方法。堵水调剖具有颇多优势,操作简洁、规模较小、周期短、效果显著,能有效提高注水开发效果。油田堵水调剖技术历经磨难,从单井油井堵水油井堵水到单井水井调剖,目前主要发展到调整深部调驱。直到2006年底,才开始着手整体堵水调剖示范工程,在采油研究院的带领下,全面开展现工作,有条理的分析堵水调剖工艺技术,给予独特的评价以及实地示范。为改善注水开发的现状,应做如下调整目标:将单井措施向区块整体转变;将近井剖面转向深部液流;阶段上实施一体化转变;评价上从单井向整体转变;应用上改用多种复杂油藏,不再局限在常规水驱油藏据调查,仍有多个区块可以进行整体调堵,由此看来,堵水调剖技术发展趋势将奋力往前。
5评价与改进
综上所述,虽然油藏采收率明显提高,技术也不断突破,但仍然要看清形势。在取得成果的同时,也要擅于总结 经验 ,找出不足,精心解析。例如耐温抗盐聚合物产品的溶解性和长期热稳定性都还不是很乐观,在现场实施过程中,不能有效地达到施工要求,高效率的完成任务。同样地,化学驱技术需要改进解决的问题也是各方面的,需要研究者在过程中分层次去进行。只有抱着永不止步的态度去钻研,去创新,去探索,才能攻克这些技术上遇到的“疑难杂症”,才能进一步将化学驱油技术往特色道路上发展,不断为油藏化学工程研究的发展做贡献。
6结束语
为推动我国油藏化学工程持续发展,还需加强工作。不停探索实验技术,顺应环境变化。掌握化学驱技术,在实际工作中解决问题。还要继续研究物理化学模型,对敏感参数进行验证。油藏化学工程研究的全方位发展,有利于解决能源紧缺问题,有利于稳定我国石油市场,有利于世界和平。
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无污染水性涂料
论文关键词:丙烯稀丁酯 苯乙烯 乳液聚合 预乳液 乳化剂 引发剂
论文摘要 :本文叙述了,苯乙烯和丙烯酸丁酯在乳化剂:十二烷基硫酸钠,引发剂:过硫酸铵,存在的情况下利用连续滴加预乳液的聚合工艺,合成苯丙乳液的过程。并通过几组平行实验确定反应温度、搅拌速度、预乳液的滴速及不同时期反应时间对乳液合成及其性能的影响。通过观察反应现象及利用测定实验产物的数据,不断对实验进行改进,尽量减小不良因素对产物性能的影响。试验表明:
温度在82-84℃,预乳液在两小时左右滴完,预乳液发生聚合的现象明显。温度50℃,强力搅拌一小时制得的预乳液的质量较好。引发剂的量应小于0.3%,用量过大乳液会发生破乳。
Abstract :This text has been narrated, styrene and acrylic acid cube ester are in the emulsifier : 12 alkyl sulphuric acid sodium, initiator: Pass sulphuric acid ammonium , is it is it add craft of getting together of the cream in advance to drip in succession to utilize under the situation that exist, formate the course of third cream of benzene. And parallel experiment confirm temperature of reacting , mix speed, cream drip speed and react time impact on the cream is formated and performance with period in advance through several group. Through observing the phenomenon of reacting and utilizing determining the data which test the result , are improving the experiment constantly, try one's best to reduce the impact on performance of the result of the bad factor. The test shows :
Temperature, in 82-84 degrees Centigrade, the cream is dripped in about two hours in advance, the phenomenon that the cream gets together is obvious in advance. 50 of temperature, brute force mix make one hour the quality of the cream is better in advance. The quantity of the initiator should be smaller than 0.3%, the broken milk happens in the too big cream of consumption .
Keywords: Propylene rare cube ester Styrene The cream getting together The cream in advance Emulsifier Initiator
第一章 绪论
建筑涂料的发展方向是无毒安全、节约资源、有利于环境保护的水性涂料和无公害低污染涂料。不断提高水性涂料的质量,开发新的品种,是巩固和发展水性建筑涂料的重要环节之一。
国外对建筑物的外墙面装饰非常重视,,经常有计划地涂装建筑物外墙,有的国家高达90%。在我国,相当一部分建筑仍然采用面砖或幕墙进行装饰,而用涂料进行装饰的还不足10%。目前使用的外墙涂料品种主要为乳胶涂料和溶剂型涂料,前者大多为苯丙、纯丙薄质乳胶涂料及厚质复层涂料;后者使用较少,但随着最近推出的低毒溶剂型丙烯酸涂料的出现,使用量有所增加。因此,大力发展超耐候性及高性能外墙涂料来满足市场的需求是当务之急。
苯丙乳液是胶体分散体系,具有明显的胶体化学性质,当苯丙乳液与水泥或其他颜料混合均匀后,苯丙乳粒子向浆体内分散,被吸附在其他颜料、水泥凝胶及未水化的水泥粒子的表面上。聚合物粒子封闭了水泥凝胶及未水化水泥粒子的微孔和毛细管孔,水泥进一步水化由于聚合物粒子被吸附在水泥凝胶表面上,使水泥浆体内存在足够的水分,防止了水泥的结块现象,因此苯丙乳液水泥漆具有一定的贮存稳定性。苯丙乳液实际上是由苯乙烯和丙烯酸酯类单体共聚而成,本文从最终产品的性能比考虑,选定由苯乙烯和丙烯酸酯共聚体系,并加入少量丙烯酸作为交联剂。反应过程按自由基加成方式聚合。
在施工后形成涂膜时,由于基材吸收了一定的水分和水分的蒸发,涂膜发生了物理机理干燥,分散于水相中的苯丙乳液水泥等复合物粒子就慢慢接近,以至相互接触。水的毛细管压力能够把分散的复合物粒子挤在一起,排列愈紧、压力就愈大,水分挥发愈快,复合物中的苯丙乳液树脂包围的水泥和填料同时呈在干硬的膜之中,构成一个三维空间,牢固结合密实的整体。
1.1 苯丙乳液聚合机理
乳液聚合的机理HarKins首先做了定性的描述了。他认为,当乳化剂溶于水时,若其浓度超过临界胶束浓度时,则乳化剂分子聚焦在一起形成乳化剂胶束。在乳化剂溶液中加入难溶于水的单体并进行搅拌时,单体大部分分散成液滴,部分单体则增溶于乳化剂胶束中。当水溶性的引发剂加入后,引发剂在水中生成自由基并扩散到胶束中去,并在那里引发聚合反应。 HarKins将理想乳液聚合机理分为三个阶段:
第一阶段: 乳胶粒生成期
从诱导期结束到胶束耗尽这一期间为聚合第一阶段。在此阶段中,由于水相中引发剂分解出的自由基不断的扩散到胶束中,并在那里引发聚合反应,生成单体、聚合物粒子,既乳胶粒,随着反应的不断进行,新乳胶粒不断产生,使聚合反应进行一个加速期。另一方面,随着放映的进行,乳胶粒的体积渐渐的增大,其表面积也随之增加,这样越来越多的乳化剂分子从水相被吸附到乳剂粒表面上,因而破坏了乳化剂与胶束间的平衡。胶束中的乳化剂分子不断补充入水相,直到转化率达到一定程度后,水相中的乳化剂浓度下降到临界胶束浓度以下,胶束即告消失。此时,不再有新的乳胶粒生成,聚合体系中的乳胶粒不再变化,至此反应转入第二阶段。
第二阶段:反应恒速期
从胶束消失到单体液滴消失这一期间为第二阶段。此阶段由于胶束的消失,体系中不再有新的乳胶粒生成,总的乳胶粒数目保持不变。且随着聚合反应的进行,单体液滴中的单体不断扩散入乳胶粒中,使粒子中的单体浓度不变,所以此阶段聚合速率保持不变,直至单体液滴消失,聚合速率下降,反应转入第三阶段。
第三阶段:降速期
从单体液滴消失至聚合反应结束为第三阶段。此阶段由于单体液滴的消失,不再有单体经水相扩散进入乳胶粒,故乳胶粒中进行的聚合反应只能靠消耗粒子中贮存的单体来维持,使聚合速率不断下降,直至乳胶粒中的单体耗尽,聚合反应也就停止。
1.2 乳液聚合工艺
生产聚合物乳液和乳液聚合物有多种工艺可供选择。如间歇工艺、半连续工艺、连续工艺补加乳化剂工艺及种子乳液聚合工艺等。对同种单体来说,若所采用的生产工艺不同,则所制造的产品质量、生产效率及成本各不相同,因此具体应用中可根据对产品的性能要求和不同生产工艺的不同特点,来合理选择可行的生产工艺。
1.2.1 预乳化工艺
在进行连续或半连续乳液聚合中,常常采用单体的预乳化工艺。将去离子水投入预乳化罐中,加入乳化剂,搅拌、溶解,再将单体缓缓加入,在规定的时间内充分搅拌,得到稳定的单体乳状液。该工艺可使单体、乳化剂分散均匀,使以后的聚合过程中体系的稳定性提高,乳胶粒尺寸分布较均匀,共聚物组成均一。
1.2.2 种子乳液聚合
种子乳液聚合即先制取种子乳液,然后在种子的基础上进一步进行聚合,最终得到所需的乳液。种子乳液是在种子釜中制成的,其过程为:先向种子釜中加入水、乳化剂、水溶性引发剂和单体,再于一定温度下进行成核与聚合,生成数目足够大、粒度足够小的乳胶粒。然后,取一定量的种子乳液投入聚合釜中,还要加入去离子水、乳化剂、水溶性或油溶性引发剂及单体,以种子乳液的乳胶粒为核心,进行聚合反应,使乳胶粒不断增大。在聚合时,要严格控制乳化剂的补加速度,以免生成新的乳胶粒。
采用种子乳液聚合工艺,可以克服连续乳液聚合过程中的不稳定瞬态现象,减小了聚合过程的波动。同时,用种子乳液聚合方法可以有效的控制乳胶粒直径及其分布。在单体量不变的情况下,增加种子乳液的用量,可使粒径减小;而减少种子乳液的用量,则可使粒径增大。由于种子乳液中的乳胶粒直经很小,年龄分布和粒径分布都很窄,这有利于改善乳液的流变性能。另外,采用种子乳液聚合方法可以生产出具有异形结构的乳胶粒的聚合物乳液,这将赋予聚合物乳液特殊的功能和优异的性能。
1.3 课题的意义
以上的文献综合了关于乳液聚合的机理、聚合工艺,从中我们可看出,尽管乳液聚合技术的开发始于本世纪早期,在许多聚合物的生产中己经成为主要的方法之一,每年世界上通过这种方法生产的聚合物以千万吨计,有着如此大的经济意义,如此悠久的生产发展历史工艺上也已经比较成熟,但是由于乳液聚合体系众多的影响因素,且各因素间复杂的互动效果,致使其定量的详尽的内部规律还没有完全被人们所掌握,乳液聚合的机理和动力学理论还远远落后于实践。在某种情况下提出来的数学模型,常常不能用于另一种条件和其他单体,不然就会出现很大误差。因此,对于不同的聚合体系、不同的生产操作条件都必须详细的考察各种影响因素和相互关系以求对该体系的特点进行准确的把握,以达到对生产过程和产品质量的有效控制。
目前对于各种乳液共聚体系的实验性研究已多有报道,在国内也有多家生产企业,虽然各种乳液的聚合有许多相似之处,但想用类似的工艺制备出性能良好的不同乳液是不可能的。若想制备一种性能良好的乳液,就必须对它的合成工艺做具体详细的研究。
苯丙乳液具有色彩丰富、美观大方、施工简便、工期短、工效高;特别具有保色性;耐污染性的优点。适用外墙涂料、彩色涂料、复层花纹涂料、内墙涂料、防水涂料等建筑装饰领域。本文对苯丙乳液的聚合机理、合成工艺、影响因素及产物的性能检测作了详细的介绍。这对于制备出高质量的苯丙乳胶涂料具有很大的科学和经济意义。
第二章 苯丙乳液的合成
2.1 原料
表1 各种原料
名称
级别
生产厂家
单
体
苯乙烯
分析纯
沈阳试剂一厂
丙烯酸丁酯
分析纯
北京市兴京化工厂
丙烯酸
分析纯
天津市华东试剂厂
乳化剂
聚乙二醇辛基苯基醚(OP-10)
化学纯
沈阳合富化学试剂厂
十二烷基硫酸钠(SDS)
分析纯
沈阳市化玻站试剂厂
引发剂
过硫酸铵
分析纯
沈阳试剂一厂
缓冲剂
碳酸氢钠
分析纯
沈阳试剂厂
pH调节剂
氨水
分析纯
沈阳市试剂三厂
2.2 合成工艺
2.2.1 预乳化阶段
将0.45g十二烷基硫酸钠、1.2g乳化剂OP-10、24g苯乙烯、24g丙烯酸丁酯在一定量水中快速搅拌混合,使之预乳,得到预乳化液。
2.2.2 主反应阶段
把0.15g聚乙烯醇(PVA)、0.09g过硫酸钾、0.15g十二烷基硫酸钠、0.3g乳化剂OP-10与一定量的水混合溶解,装到有搅拌器、回流冷凝管、温度计和两个滴液漏斗的多口烧瓶中,搅拌升温至75℃。加入1/3的预乳化液,控制温度在73~76℃,保温至液体呈蓝光。剩余的2/3的预乳化液和0.21g过硫酸钾、0.3g碳酸氢钠水溶液分别从两个滴液漏斗中缓慢滴入,在慢速搅拌下于1h内滴完,并在此温度下反应1h。
2.2.3 后处理阶段
升温至86~88℃,保温至无单体回流。降温至30~40℃,调pH值为8~9,过滤出料,即得苯丙共聚乳液。
2.3 实验产物性质测定
2.3.1 乳液固含量的测定
在己恒重的称量瓶中,取试样1.0-1.5g(准确至0.0001g),放在105-110℃恒温干燥箱连续干燥3h时,取出称量瓶,盖上盖子,放入干燥器中冷却至室温,称重。平行测定三个样品求其平均值。计算公式如下:
含固量=
G1一称量瓶重(g)
G2一称量瓶加试样重(g)
G3一称量瓶加恒温干燥后试样重(g)
2.3.2凝聚率和乳液聚合稳定性
乳液的聚合稳定性用凝聚率MC来表示,凝聚率山称重法获得,反应结束后,称量体系产生的凝聚物,放入烘箱烘至恒重,MC越小说明聚合过程的稳定性越好。乳液聚合结束后,用100目丝网过滤乳液,滤渣用水仔细洗涤后烘干至恒重,称其质量为W,聚合用单体及乳化剂总量为W0,计算凝聚物生成量百分比。则MC由下式计算:
MC= (W/W0) × 100%
2.3.3乳液粘度的测定
采用涂-4杯,测试温度:25℃
第三章 结果与讨论
3.1 纯丙乳液聚合共进行三种聚合工艺
3.1.1 单体全滴加法
将所有的水、乳化剂、引发剂、助剂等全部投人三颈瓶中,搅拌、升温,将称好的单体混合后倒人滴加漏斗中,当温度升高到聚合温度时,滴加漏斗中的单体,在3h内滴定,然后恒温至转化率>98%,降温调节pH值出料。
3.1.2 种子聚合法
将水、乳化剂、助剂,5%单体投人三颈瓶中,搅拌,升温至聚合温度,反应0.5一lh后,再分别滴加剩余单体、引发剂3h滴完,恒温至转化率>98%,降温调节pH值出料。
3.1.3 预乳化法
取4/5的水、乳化剂、引发剂、助剂全部单体投人三颈瓶中,在室温下快速搅拌乳化30min,然后将1/3的预乳化液和1/5的水投人另一个三颈瓶中搅拌,升温至聚合温度,反应0.5一lh后滴加余下的预乳化液,在3h内滴完,恒温至转化率>98%,降温调节pH值出料。
通过比较,我们认为:方法(1)在反应后期转化率上升缓慢,方法(2)滴加时,引发剂与单体较难控制同步,方法(3)操作方便,后期反应较快,转化率都达到98%以上。
3.2 反应温度的影响
表2 反应温度的影响
温度/℃
凝胶量
乳液外观
转化率/%
离心稳定性
65-75
无
乳白蓝光
<80
稳定
75-85
无
乳白蓝光
80-90
稳定
85-95
大凝
乳白色
>95
破乳
由表2可看出,当温度高于900C和低于700C时,聚合反应效果均不理想。引发剂在较低温度下分解慢,形成的活性自由基少,反应速率慢,转化率低;反应温度过高时,反应速率过快,体系不稳定易产生凝胶和粘釜现象。这主要是因为高温下乳化剂的特性发生了变化,乳化效果变差。综合考虑,本实验分两阶段,采用不同温度聚合。前期滴加单体阶段,保持温度75-850C,使反应体系稳定;滴加完单体后再升温到85-900C进行保温,加快反应速率,缩短聚合完全的时间。
当反应温度升高时,乳胶粒布朗运动加剧,使乳胶粒之间进行撞击而发生聚结的速率增大,故导致乳液稳定性降低;同时,温度升高会导致乳液稳定性下降,因为非离子型乳化剂遇水时将同水分子发生缔合形成水化乳化剂分子,可使其很好的溶解在水中形成透明溶液,并在乳胶粒周围形成很厚的水化层,但在反应温度升高时,水分子热运动加剧,水和乳化剂分子间缔合力减弱,会使乳胶粒表面上的水化层减薄,当达到某一温度时,水化层大幅度减薄,使乳化剂分子在水中的溶解度减小,以至于使之从水中沉析出来,溶液浊度突然升高,这一温度就是非离子乳化剂的浊点,此时乳化剂就失去了稳定作用,导致破乳。
3.3 搅拌强度的影响
表4 搅拌速度对乳液质量的影响
搅拌速度
前期
中期(升温反应期)
保温期
慢速
乳白
乳白
蓝光充足
中速
微蓝
微蓝
蓝光充足
较快速
微蓝
蓝光充足
乳白
快速
蓝光充足
微蓝
乳白
在乳液聚合过程中,搅拌的一个重要的作用是把单体分散成单体珠滴,并有利于传质和传热。但搅拌强度又不宜过大,否则会使乳胶粒数目减少,乳胶粒直径增大及聚合反应速率降低,同时会使乳液产生凝胶,甚至招致破乳。因此对乳液聚合来说,应采用适度的搅拌。
第四章 结论
根据多组平行实验得出预乳液制备的好坏将直接影响乳液质量和性能。制备预乳液时,应在反应器中先加入引发剂、乳化剂再加入单体。这样反应器中就先具备了乳液发生聚合的条件,防止单体间自聚,并在50OC 强力搅拌(大约350转/分)40分,制得的预乳液比较理想。温度对乳液的聚合影响也很大,如果控制不好将出现破乳或凝聚。由实验得出乳液聚合的最佳温度为82 OC-84 OC,当温度高于900C和低于700C时,聚合反应效果均不理想。引发剂在较低温度下分解慢, 形成的活性自由基少,反应速率慢,转化率低 ;反应温度过高时,反应速率过快,体系不稳定 ,易产生凝胶和粘釜现象。这主要是因为高温下乳化剂的特性发生了变化,乳化效果变差。预乳液的滴加速度对聚合也有影响,如果滴加过慢乳液可能会破乳,过快预乳液反应不完全,可能发生自聚。在不同时期玻璃棒的搅拌速度一定要控制恰当, 预乳化阶段和主反应阶段较快(大约350转/分) ,后处理阶段较慢(大约150转/分).本实验中乳化剂的用量控制在0.2%左右 ,引发剂控制在0.2%-0.3%,但每次制得乳液的质量都不太理想,可见乳化剂和引发剂的用量乳液聚合影响存在.乳液中的,酸性或碱性过强,或反应温度过高会破坏乳液体系的稳定性,产生凝胶,因此应严格控制乳液的 pH值和温度。本实验中一是加人适量的NaHCO3控制乳液的 pH值。
苯丙乳液在制备过程中,内部反应及其复杂,如果反应过程中控制不当或选用的工艺、配方不合适等因素均可导致凝聚现象发生,凝聚的形态有多种,如产生一些粗粒子,或者可能在整个反应器内凝成一团。可见影响乳液质量的因素是多种多样的。
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