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塑料涂料论文

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2022-12-25 02:38:14

塑料涂料论文

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2026-05-04 20:00:03

塑料涂料的研究现状与展望

摘 要:从塑料涂料的成膜基料、涂料性能、施工应用等方面,阐述了国内外塑料涂料的研究现状,并提出了塑料

涂料研究存在的问题与发展要求。

关键词:塑料涂料涂料性能涂料应用现状与展望

0 引 言

随着石油化工与煤化工的发展,高分子材料的合成技术

与新材料的推广应用不断延伸,塑料作为新型非金属材料,在

抗张强度、韧性、尺寸稳定性等方面取得一系列进展。传统的

塑料制品表面抗老化、抗静电、耐划伤、颜填料印痕等问题与

新型塑料制品的功能化、装饰性、安全性等问题共同成为塑料

涂料与涂装的中心内容。塑料的一个重要发展课题就是合金

化。所谓合金化,实际上是多种高分子材料的物理混合,利用

各种高分子材料的优点,互相补充。然而合金化给涂装带来

了新的问题———涂层材料的成膜物树脂与塑料底材之间的匹

配性,正因为如此,目前塑料涂料采用的成膜树脂将日趋多组

分、多官能团化,同时塑料涂料的环境影响也日益受到关注,

加之新型功能性颜填料与助剂的采用,塑料涂料已以全新的

面貌呈现在人们面前。

1 成膜基料的官能化趋势

鉴于塑料底材结构的复合化,与传统的塑料相比,单纯从

氢键值、溶解度参数等角度考察单一树脂与塑料底材之间的

相容性已十分困难。作者在塑料涂装厂对ABS塑料进行涂装

过程中发现,厂方声称的ABS基料耐溶剂性能极差,当涂料中

含有一定的芳烃溶剂时,涂膜干燥过程中出现细细的“银纹”。

经了解,塑料本身掺入大量高抗冲聚苯乙烯改性,而这种情况

目前在塑料涂装市场上非常多见,现在能遵循的规律是表面

张力与结构相似程度,只有成膜物的表面张力比底材低,且成

膜树脂与底材相比具有一定的相容性,涂膜才能附着在塑料

表面。因此,具有低极性的聚丁二烯、聚丙烯酸酯与醇酸改性

氯代烃聚合物等对很多塑料乃至塑料合金都具有极佳的亲

合性。

对于聚乙烯与聚丙烯塑料,氯化聚烯烃的改性仍是目前

较佳的选择。Muenster等[1]用混有高密度聚乙烯的聚亚乙烯

基氯化物作为成膜基料对聚乙烯复合塑料具有极好的粘附

性。Lami等[2]直接采用氯化聚乙烯涂敷在聚乙烯表面,然后

与聚氨酯配套。Menovcik等[3]利用羟基官能化烯烃聚合物与

可与羟基反应的化合物反应制得对烯烃具有良好附着的附着

力促进树脂。巴斯夫公司则利用对聚烯烃进行聚氨酯改性,

在确保对聚烯烃底材附着力的同时,与其他树脂的配套相容

性也得到保证[4]。上述改性树脂从某种意义上说,解决附着

力的根本原因在于结构的相似相亲。Eaztman公司的cp343

系列产品、中海油常州涂料化工研究院的P-18系列等产品

均为氯化烯烃的接枝改性物。目前氯化聚烯烃的丙烯酸酯、

马来酸酐等改性极其活跃,而王小逸等[5]以双戊烯烃聚合物

为母体,丙烯酸单体在引发剂作用下接枝形成苯乙烯-双戊烯

烃共聚物,实际上是利用聚戊二烯在结构上与聚烯烃塑料的

相似性和低表面能状态,所以说,成膜物主体结构与塑料基体

结构的相似性仍是塑料涂料成膜树脂合成追寻的重要手段。

在研究中曾发现,某些羟基丙烯酸树脂作为基料的涂料,利用

脂肪族异氰酸酯作为交联剂在特定的ABS塑料表面涂覆(目

前市场多为合金)几乎没有附着力,而当交联剂改为芳香族异

氰酸酯时,附着力却十分优异。笔者认为,根本原因在于交联

剂转变为芳香族异氰酸酯时,由于成膜后树脂中苯环结构增

多,结构的相似性(多体现在溶解度参数与氢键值上的相近)

增强,所以附着牢度增大。

同样作为结构的相似相亲,环氧-聚酰胺在尼龙底材上的

润湿就是利用涂膜中的聚酰胺与尼龙结构的相似性而产生强

附着[6]。而各种聚氨酯成膜物(丙烯酸聚氨酯、聚酯聚氨酯

等)在聚氨酯塑料上的附着同样与结构相似相关联[7-8]。

除传统的溶剂型合成方法外,等离子聚合[8]、乳液聚合也

成为塑料涂料成膜树脂合成的新方法,而乳液聚合技术是伴

随水性化技术的发展而发展的,在塑料涂料水性化方面起了

相当大的作用。

作为与光固化配套的底漆,塑料涂料用基体树脂除传统

的羟基丙烯酸类外,高软化点、耐溶剂侵蚀的热塑性丙烯酸树

脂成为人们关注的焦点之一。为了提高热塑性树脂的耐溶剂

性,—CN基或微交联特征的硅氧烷的存在是必要的,有时为了

解决配套性,可能在树脂中掺入纤维素类树脂。

总之,塑料涂料用成膜树脂如同塑料本身的复合化一样,

基料组分从单一结构向多组分结构拓展,甚至采用不同软化

点的同类型树脂复合体。依靠单一成膜树脂已很难满足现代

塑料涂料的发展要求,而通过合成技术一次性将同一树脂中

掺入多组官能团且在同一种树脂中实现软、硬段的高度分离

都极其困难,不同结构、不同属性的基料通过物理混合的方法

要简单得多,但是物理混合往往出现相容性问题,这是在塑料

涂料的配方设计过程中需高度关注的。

2 环保型塑料涂料

2·1 粉末涂料

一般来说,粉末涂料由于采用静电涂装,且需高温烘烤交

联成膜,所以在通常情况下塑料并不适合采用粉末涂料涂覆。

然而由于粉末涂料高交联特征,在耐介质等许多方面具有特

定的优势,所以近年来,在如冰箱、空调、小家电等众多领域,

粉末涂料成了新宠。为了实现静电涂装,一般在塑料中注入

导电纤维,比较常见的如尼龙、聚丙烯、玻璃纤维增强塑料等,

涂料品种主要涉及氨基丙烯酸、氨基聚酯等。

2·2 水性涂料

在玩具领域,出于健康、安全方面的考虑,水性化是大势

所趋。Patil等[9]利用亲水性淀粉、水性环氧树脂、蜡乳液、三

聚氰胺-甲醛树脂及氟化表面活性剂等混匀涂覆于聚乙烯膜

表面, 80℃加热24 h后,由于热交联的缘故,涂膜强度、耐水

性及附着力均显著提升。Park等[10]通过氯化聚丙烯与丙烯

酰胺在引发剂作用下接枝共聚,得到的共聚物在聚丙烯表面

具有很好的附着力。利用VeoVa 10 (叔碳酸乙烯酯)与丙烯

酸酯共聚,内、外乳化并存,亲水性的二丙二醇丁醚作成膜助

剂,所得涂料涂覆于聚丙烯板上,涂膜附着力、耐水性均十分

优异[11]。利用磷酸酯与丙烯酸酯反应,用碱中和的方法得到

的聚合物配制铝粉漆,不仅铝粉漆分散、贮存稳定性好,而且

对塑料底材的润湿性好[12-13]。

在研究过程中发现,利用二双键或三双键的丙烯酸酯与

其他柔性丙烯酸单体进行乳液共聚,得到弹性的丙烯酸共聚

物,不仅强度与普通乳液对比明显增强,而且耐水性十分突

出,甚至在PC表面涂覆干燥后在去离子水中煮沸2 h仍不起

泡,而一般的溶剂型聚丙烯酸酯均难达到这种要求。笔者认

为,这些亲水型聚合物表面均含有一定量的亲水性官能团,水

分子可以借助于这些亲水性官能团,十分容易地在膜两边自

由进出,而高聚物本身与塑料底材之间的作用远大于高聚物

与水及塑料底材与水之间的作用,所以即使在煮沸状态下,水

分子对高聚物与塑料底材之间的破坏作用仍比较缓慢,以致

耐水煮时间较长。而一般溶剂型树脂多有一定的耐水性,但

涂层中的缝隙仍能让水分子缓慢进出,随着水温的升高,水分

子运动的动能加大,水分子通过涂膜向底材表面扩散加快,但

在加热状态下水分子向涂膜外表面扩散时,由于缺乏亲水性

官能团的水合化转移,水分子不断向涂膜冲撞,致使涂膜易于

被冲撞而剥落形成气泡。当然水性高分子涂膜的耐水性也仅

局限于不被锈蚀的非金属塑料或玻璃表面,而金属材料由于

易被氧化产生锈蚀而引起涂层疏松导致起泡。

目前,见诸于报导的用于改性水性聚合物成膜后耐水性

的研究主要集中在对聚合物进行疏水性改性(降低表面张

力)、聚合物内交联、立体结构(如二丙烯酸酯与多丙烯酸酯)、

聚合物成膜后自交联(有机硅、酰胺等改性)等[14-15]。为了改

善涂膜成膜后的耐溶剂性,在树脂结构中引入耐溶剂的官能

团如腈基(—CN)等,或采用交联单体。Kosugi和陈伟林

等[16-17]利用苯乙烯与丙烯腈、丙烯酸酯共聚,涂膜的耐水、耐

酸性均得到提高。而王玉香等[18]则利用水分散型的多异氰

酸酯与水性羟基丙烯酸树脂外交联用于ABS及PC、PVC等塑

料的涂装,涂膜的力学性能、耐水性、耐化学性十分理想。Zie-

gler等[19]则在水性双组分体系中引入亲水性的助溶剂辅助成

膜,由于树脂本身的水溶性相对下降,树脂在硬度等方面调节

的空间非常大,以致得到的涂膜综合性能优异,可适应各种塑

料底材涂装要求。

目前水性塑料用涂料的研究十分活跃,但真正进入工业

化生产的规模尚很小,笔者只在汽车、玩具、家电等少数领域

发现有使用水性塑料涂料的情况,而且品种主要集中在聚氨

酯水分散体、丙烯酸乳液与水性双组分丙烯酸酯涂料,究其原

因在于涂料水性化后涂膜综合性能与溶剂型涂料相比尚存在

一定的差距,然而无论从环境方面考虑,还是从节能、节约成

本角度出发,水性体系是关注的重点,随着新的合成技术、新

原材料的拓展,水性塑料涂料的发展空间会相应增大。

2. 3 光固化涂料

相比于粉末涂料和水性化塑料涂料,光固化涂料在塑料

涂装领域的发展显得异常迅捷。目前在摩托车、电动车与家

电等领域,光固化塑料涂料已得到了广泛的推广,相应地推动

了光固化涂料技术本身的进步,包括从单体到助剂与合成技

术的进步。

Hamada等[20]利用甲基丙烯酸甲酯的均聚物与氨基丙烯

酸酯、甲基丙烯酸氧基酯等在光敏剂的引发作用下,得到在

ABS表面涂覆的快干涂层。Yaji等[21]采用含三环癸烷结构的

光敏剂引发聚丙烯酸酯配制丙烯酸涂料,涂覆在聚苯乙烯底

材上,涂层的透光性与表面流平性均非常突出。在聚碳酸酯

表面,采用热与光同时激发固化的双重固化模式,涂膜耐紫外

光性能得到显著改善[22]。而降冰片烯烃聚合物薄膜表面采

用UV固化的聚氨酯改性的氨基丙烯酸酯,在膜中引入二氧化

硅不会影响涂层的透明性,且涂层的耐划伤性优异[23]。在树

脂中引入弹性链段可提高涂膜的附着力与耐冲击性[24]分子

链段中引入含氟的硅氧烷与A-174(γ-甲基丙烯酰氧基丙

基三甲氧基硅烷)及胶体二氧化硅,涂膜的透明性、流平性、防

污性、耐磨性均因交联和表面张力的降低而得到明显改善[25]。

UV固化涂料目前在聚碳酸酯、ABS、聚苯乙烯、聚丙烯等

塑料表面应用较为普遍,但仍存在一些问题:

(1)涂料与底漆(本色漆或金属漆)之间的附着力问题

(2)罩光漆涂膜放置一段时间易出现雾影,耐湿热性能较差

(3)与聚氨酯等体系相比,涂层耐水性往往显得不够(4)涂料

目前主要用于清漆,通过颜料着色对光固化过程影响较大。

光固化残留的自由基影响涂膜的耐黄变性等。

3 功能化涂料

塑料涂料除对塑料制品具有保护功能外,近年来在装饰

及功能化领域取得了一系列进展。利用硅氧烷与环氧-硅酸

酯共聚物与叔胺作用,得到的涂层在聚酯切片上不仅附着力

好,而且耐磨性突出[26-28]。同样对于聚酯片,用丙烯酸-β-

羟乙酯酯化二苯基四羧酸二酐,再与甲基丙烯酸缩水甘油酯

和邻苯基苯基缩水甘油醚反应,涂膜不仅折光指数高,而且耐

磨性好[29]。而利用增滑剂如石蜡或润滑剂,对于含氨基甲酸

酯改性聚亚烷基二醇聚(甲基)丙烯酸酯与氨基甲酯改性的聚

(甲基)丙烯酸酯混合物在光敏剂存在时,利用UV光照射,得

到的涂膜不仅耐划伤、耐候,而且防雾性能好[30]。同样,为了

改善防雾性能,Konno等[31]则利用外乳化法,得到的聚丙烯酸

酯与胶体二氧化硅、具有阴离子特征的碳酸酯-聚氨酯复合,

得到的涂膜对聚烯烃不仅润湿性好,而且具有优良的防雾性。

Brand等[32]发现用低氧透过性的聚硅氧烷涂覆在PET膜上,

氧透过值只有14 mL/(dm2bar)Yamazaki等[33]发现部分锌中

和的聚丙烯酸具有对氧的阻隔性。而Miyasaka[34]则发现聚乙

烯醇和浮型二氧化硅混合物制成的涂膜(涂覆于双轴取向的

聚丙烯膜)水蒸气与氧的渗透性极低,在20℃, 60%相对湿度

及40℃, 90%相对湿度下,分别只有1·5 mL/(m2·24 h·atm)

和4·9 mL/(m2·24 h·atm)(1 atm=101·325 Pa)。

利用橡胶的减震性,将橡胶与聚硅氧烷、可固化聚氨酯等

复合,成膜后由于物件与涂覆底材接触或移动产生的噪音,在

一段时间内保持起始静态摩擦系数,具有减震性[35]。热固性

或紫外光固化的树脂与含氟聚合物通过热固化或紫外光引发

聚合,在聚酯膜上涂覆,具有防反射功能[36]。硅氧烷聚合物

等具有低反射指数的涂料,同样具有防反射功能[37]。研究发

现,氢氧化铝粒子与低玻璃化转变温度的树脂(Tg: -50~

50℃)混合涂覆在聚酯膜表面,具有热辐射功能。

4 特种塑料涂料

塑料涂料除了涂料与塑料之间的作用外,往往还可能存

在与其他介质之间的作用,真空镀膜涂料即是如此,它除了与

塑料接触外,还与金属镀膜层发生作用,这些涂料在金属膜与

塑料底材之间起到桥梁作用。目前真空镀膜底漆主要涉及丙

烯酸、氨酯油及改性聚丁二烯等,主要涉及灯具、塑料镀铬装

饰,有时具有辅助塑料导电、导热之功能。而面漆则主要为丙

烯酸、聚氨酯及聚乙烯醇缩丁醛。孙永泰[38]利用HDI与水作

用形成的多羟基型聚氨酯涂覆在塑料镀铬件的外表面,涂膜

丰满、坚韧,具有良好的耐磨性、耐冲击、耐化学品与耐湿热

性。而氨基丙烯酸涂料、叔碳酸缩水甘油酯改性丙烯酸涂料、

含氟丙烯酸酯聚合物等应用于真空镀膜涂料得到的涂膜往往

具有高硬度、丰满、耐污染等特征[39-41]。近年来,紫外光固化

涂料在真空镀膜领域中取得了较好的应用效果,为了降低涂

膜表面的缺陷,改善涂膜的性能,通常在涂料中加入少量惰性

溶剂。与此同时,热固化与光固化同时存在于真空镀膜涂料

中,涂膜的交联密度、硬度与耐磨性均能得到改善,而且涂膜

外观更好。环氧改性对塑料镀银附着力的提升十分有效,Ozu

等利用四甲氧基硅烷部分缩合物(Me Silicate51)与缩水甘油

(EpiolOH)酯交换反应,再与2-羟乙基乙烯二胺-异佛尔酮

二胺-异佛尔酮二异氰酸酯-聚碳酸酯二醇(PlaccelCD220)

共聚物反应,得到的底漆喷涂于ABS板上,在80℃干燥

10 min,对ABS和镀银镜面附着力高[42]。

5 塑料涂料研究存在的问题

到目前为止,塑料涂料研究大多数停留在配方性能测试

阶段,由于塑料对溶剂的敏感性不同,对于溶剂型涂料,涂料

中的溶剂或多或少对塑料底材存在侵蚀性,塑料与涂料界面

之间容易发生互相渗透、扩散,导致物理与化学作用共存,加

上多数塑料本身的使用寿命较短,塑料涂料的时效性和涂料

对塑料本身应用改变的影响程度常被忽视,而这些对塑料制

品的应用往往十分重要。一些高结晶度的工程塑料,如聚甲

醛、聚砜等在没有对塑料进行表面处理时,直接涂覆涂料一般

比较困难,有必要寻找到与这些材料之间亲和性较好的化合

物,开发出能直接在塑料表面涂装的涂料,减少表面处理带来

的环境与成本问题。

最新回答
落后的钢笔
善良的诺言
2026-05-04 20:00:03

请参考《涂装工艺与设备一书》,网上论文也不少

第一章汽车涂装概述

第一节汽车涂装的作用

第二节汽车修补涂装常用涂料的性能

第三节涂装作业的安全生产

第二章喷枪

第一节喷枪的结构与工作原理

第二节喷枪的操作方法

第三章打磨及抛光设备第一节打磨材料及手工打磨设备

第二节干打磨设备第三节抛光设备

第四章压缩空气供给及烘干设备

第一节空气压缩机及其他设备

第二节压缩空气分配系统

第三节烘干设备

第五章汽车修补涂装其他常用工具和涂膜检测设备

第一节汽车修补涂装中常用的其他设备

第二节汽车其他涂装方法和设备

第三节涂膜检测设备

第六章颜色调配系统

第一节调色的基础知识

第二节色漆调配

第三节影响颜色调配的因素

第四节计算机调色技术

第七章汽车漆涂装工艺

第一节底材处理

第二节底层涂料的施工

第三节面漆层的涂装

第四节车身的涂装修补

第五节涂膜的修整

第八章特殊涂料涂装工艺

第一节塑料材料的涂装

第二节三工序涂装及修复工艺

第三节特殊涂装

第九章涂膜缺陷的原因与对策

第一节涂膜缺陷的分类和形式

第二节外界因素导致的涂膜缺陷

第三节涂料或喷涂操作导致的涂膜缺陷

第十章汽车涂料的发展

第一节汽车涂装VOC

第二节水性涂料

第三节幻彩颜料第

四节研磨材料的发展

彪壮的汽车
彪壮的歌曲
2026-05-04 20:00:03
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,etal.Microbialfuelcellperformancewithapressurizedcathodechamber[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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水性涂料相对来说比较环保,所以在市场上也比较受热捧。但是它存在的问题也不少,下面就来看看它到底有哪些优缺点吧。 优点:1.水性涂料以水作溶剂,节省大量资源;水性涂料消除了施工时火灾危险性;降低了对大气污染;水性涂料仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂,改善了作业环境条件。一般的水性涂料有机溶剂(占涂料)在10%~15%之间,而现在的阴极电泳涂料已降至1.2%以下,对降低污染节省资源效果显著。 2.水性涂料在湿表面和潮湿环境中可以直接涂覆施工;水性涂料对材质表面适应性好,涂层附着力强。 3.水性涂料涂装工具可用水清洗,大大减少清洗溶剂的消耗。 4.水性涂料电泳涂膜均匀、平整。展平性好;内腔、焊缝、棱角、棱边部位都能涂上一定厚度的涂膜,有很好的防护性;电泳涂膜有最好的耐腐蚀性,厚膜阴极电泳涂层的耐盐雾性最高可达1200h。

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由于水性墙壁的涂料是不含有机溶剂的涂料,其使用水作为稀释剂。没有甲醛和其他有害物质,它是一种非常环保的墙面涂料。它的弹性很好,防水性也不错。通常,水性墙面漆适用于木材,塑料,玻璃和其他材料。下面简要介绍水性墙面漆优缺点分析以及相关施工注意事项。

  水性墙面漆优缺点分析以及施工注意事项

水性墙面漆优缺点分析-优点

首先,使用水作为溶剂来减少大气污染。同时,它还节省了许多资源。这在目前的能源短缺方面非常先进。因此,已被许多人认可。另外,水性墙面涂料涂布工具可以用水清洗,节省了溶剂消耗。最后,水基墙面漆特别适用于材料表面,并且涂层的附着力非常强。

水性墙面漆优缺点分析-缺点

水性墙面涂料具有许多优点,也是有缺点的。水性墙面涂料在施工和材料过程中需要高表面清洁度。如果清洁不是很干净,涂料对水性墙壁的影响将受到很大影响。

另一个缺点是水基壁涂料的耐水性稍差。这导致许多人在装修期间放弃使用。

 

水墙面涂料施工注意事项

1、水性涂料不干燥

如果内部通风不好或温度太低,水性涂料会慢慢干燥。此时,所有门窗都可以打开通风,或者可以在里面放置加热器以增加房间的温度。如果问题仍然无法解决,涂漆表面可能会油腻。此时,可以通过去除油漆或加热去除油漆,并彻底清洁和重新涂漆表面。

2、水漆流动

当水漆太厚时,会引起径流。防水涂料尚未干燥,并且用刷子刷涂漆。如果水性涂料已经开始干燥,请等待它干燥。用细纱布擦拭表面,刷洗表面进行清洁,然后用湿布擦拭,再盖上外层。小心不要刷太多。

3、起皱

通常,这是由于水性涂料第一次不干燥,即第二次刷涂水性涂料。此时,底涂层中的溶剂影响顶部漆膜和起皱。在这种情况下,可以通过除汞或加热方法除去卷曲的薄膜,并且可以重新涂漆。请记住,您必须等到第一次油漆干燥后再继续前进到第二次。

4、水漆脱落

可能是因为表面太软了。如果原来的水性涂料涂漆或粉末(加上未经处理的水性涂料),新的水性涂料不会粘在表面上。或者可能是木材分解或金属有氧化物污渍,而且水中的油漆不好并且脱落。一小块水性涂料脱落,可以用细纱抛光,然后放一个腻子,刷底漆并重新涂漆。大面积剥皮应剥去油漆并重新涂漆。

上面就是介绍水性墙面漆优缺点分析和施工预防措施。看完这篇文章后,我们会对水性墙面漆有一些了解,希望能给大家一点帮助

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2026-05-04 20:00:03

水性漆的缺点有:

1、水性漆对于施工过程当中的材质表面清洁程度有着很高的要求,如果材质表面的清洁不到位,很容易对水性漆的涂膜造成缩孔。

2、水性漆在对抗机械作用力的时候分散的稳定性很差,如果输送管道里面的流速发生较大变化的时候,会使水性漆当中的分散微粒变成固态的微粒,从而造成水性漆的涂膜出现麻点。

3、水性漆对于涂装设备有着很大的腐蚀性,并且水性漆对于输送管道也有着很强的腐蚀性。

扩展资料:

水性漆的分类:

1、第一类是以丙烯酸为主要成分的水性木器漆,主要特点是附着力好,不会加深木器的颜色,但耐磨及抗化学性较差,漆膜硬度较软,铅笔法测试为HB,丰满度较差,综合性能一般,施工易产生缺陷。

2、第二类是以丙烯酸与聚氨酯的合成物为主要成分的水性木器漆,其特点除了秉承丙烯酸漆的特点外,又增加了耐磨及抗化学性强的特点,有些企业标为水性聚脂漆。

3、第三类是聚氨酯水性漆,其综合性能优越,丰满度高,漆膜硬度可达到1.5到2 H,耐磨性能甚至超过油性漆,使用寿命、色彩调配方面都有明显优势,为水性漆中的高级产品。

参考资料来源:百度百科—水性漆