燃料电池的制作方法
燃料电池在工作时,燃料和氧化剂连续由外部供给,在电极上反应,生成物连续不间断排除,其原理同原电池.
一、 所需器材:
铜片、肥皂(清洁剂)、食盐、水、量杯、天平、三脚架、陶瓷纤维网、酒精灯、 三用电
表、鳄鱼夹、直尺、螺旋测微器。
二、实验步骤:
1.裁好所需尺寸大小的铜片两片,并以肥皂清洗,去除表面油污。
2.将铜片乾燥后,以酒精灯加热铜片,直到铜片表面全部变黑
3.将加热好的铜片(氧化铜)静置冷却。 (注意:氧化铜极易脱落,冷却时应避免移动或触碰)
4.调配好所需浓度的食盐水溶液500mL。
5.将铜片与氧化铜片浸入食盐水中适当深度,并以鳄鱼夹固定后,以电线分别连接三用电表
之正负极。
6.将步骤五之实验装置置於阳光下,并注意将黑色的氧化铜面正向阳光
肆、研究方法
1. 实验一:食盐水浓度的影响
控制变因:反应物在液面下的面积(12.5cm2)、食盐水体积(500mL)、铜片的大小( 5*5cm2 )
与厚薄、铜片加热为氧化铜的时间(30分钟) 、实验开始时间(中午12:30)。
操纵变因:食盐水浓度(5%、10%、15%)
应变变因:输出电流的大小。
2. 实验二:反应物在液面下面积的影响
控制变因:食盐水浓度(10%)、食盐水体积(500mL)、铜片的大小( 5*5cm2 )与厚薄、铜片加热
为氧化铜的时间(30分钟) 、实验开始时间(中午12:30)。
操纵变因:反应物在液面下的面积(12.5cm2、6.25cm2)。
应变变因:输出电流的大小。
3. 实验三:铜片厚薄的影响
控制变因:食盐水浓度(10%)、食盐水体积(500mL)、铜片的大小( 5*5cm2 )、铜片加热为氧化
铜的时间(30分钟) 、反应物在液面下的面积( 12.5 cm2 )、实验开始时间(中午12:30)。
操纵变因:铜片厚薄(0.1mm、0.05mm)
应变变因:输出电流的大小。
4. 实验四:铜片的大小的影响
控制变因:食盐水浓度(10%)、食盐水体积(500mL)、铜片的厚薄、铜片加热为氧化铜的时间
(30分钟) 、反应物在液面下的面积(12.5 cm2 、18 cm2 )、实验开始时间(中午12:30)。
操纵变因:铜片大小 ( 5*5cm2 、6*6cm2 )
应变变因:输出电流的大小。
5. 实验五:电解液种类的影响
控制变因:电解液浓度(10%)、食盐水体积(500mL)、铜片的大小( 5*5cm2 )、厚薄、铜片加热
为氧化铜的时间(30分钟) 、反应物在液面下的面积(12.5 cm2 )、实验开始时间
(中午12:30)。
操纵变因:电解液种类(食盐水、硫酸铜水溶液)
应变变因:输出电流的大小。
6. 实验六:不同金属片的影响
控制变因:食盐水浓度(10%)、食盐水体积(500mL)、铜片的大小( 5*5cm2 )、厚薄、金属片加
热的时间(30分钟) 、反应物在液面下的面积( 12.5cm2 )、实验开始时间(中午12:30)。
操纵变因:不同金属片(铜片、铝片)
应变变因:输出电流的大小。
7. 实验七:铜片燃烧的时间
控制变因:食盐水浓度(10%)、食盐水体积(500mL)、铜片的大小( 5*5cm2 )、厚薄、反应物在
液面下的面积( 12.5 cm2 )、实验开始时间(中午12:30)。
操纵变因:金属片加热的时间(30分钟、1小时)。
应变变因:输出电流的大小。
伍、研究成果与讨论
(1) 实验一:食盐水浓度的影响
开始时间:民国九十二年三月三日中午12:30
表1-1食盐水浓度15%
时间(分) 0 26 48 53 69 72 93 150
电流(mA) 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 0.35
表1-2食盐水浓度10%
时间(分) 0 18 26 59 74 77 106 142
电流(mA) 0.8 0.75 0.7 0.65 0.65 0.55 0.5 0.45
表1-3食盐水浓度5%
时间(分) 0 25 47 75 86 94 117 156
电流(mA) 0.75 0.7 0.65 0.6 0.5 0.55 0.45 0.4
当食盐水浓度15%时,电池最大电流有0.7mA;而食盐水浓度10%时,电池最大电流有
0.80mA;食盐水浓度5%时,电池的最大电流0.75mA。也就是说,食盐水浓度太大,反而形
成输出电流的阻力(食盐水溶液中导电粒子碰撞的机率增高)因此,在以下的实验中,我们
决定采用食盐水浓度10%为最佳。另外,值得一提的是,食盐水溶液会逐渐变为淡绿色,我
们认为可能是铜绿所造成的。
(2) 实验二:反应物在液面下面积的影响
开始时间:民国九十二年三月二日中午12:30
表2-1浸入面积:12.5(cm2)
时间(分) 0 13 39 43 56 60 67
电流(mA) 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5
表2-2浸入面积:6.25(cm2)
时间(分) 0 2 5 8 20 44 65
电流(mA) 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15
当铜片与氧化铜片浸入食盐水中的面积达一半时,电池最大电流有0.8mA;当铜片与氧
化铜片浸入食盐水中的面积达四分之一时的最大电流0.45mA。所以,我们认为反应物在液面
下面积越大所产生的电流也就越大。
(3) 实验三:铜片厚薄的影响
开始时间:民国九十二年三月四中午12:30
表3-1 较厚铜片 (厚度0.5mm)
时间(分) 0 26 48 53 69 72 93
电流(mA) 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5
表3-2 较薄铜 片(厚度 1mm)
时间(分) 0 13 39 43 56 60 67
电流(mA) 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5
当较薄铜片反应时,电池最大电流0.8(mA);换上较厚的铜片 ,最大电流亦是0.8mA。显示
出铜片的厚薄并非影响输出电流大小的主要变因。
(4) 实验四:铜片的大小的影响
开始时间:民国九十二年三月五日中午12:30
表4-1 铜片的大小 :36 cm2
时间(分) 0 12 15 75 107 121 150
电流(mA) 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5
表4-2 铜片的大小 :25 cm2
时间(分) 0 12 55 84 112 147 163
电流(mA) 0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 0.35
我们发现以面积36cm2的铜片为电极的电池,电流0.8mA;而以25㎝2的铜片为电极的
电池,电流0.65mA。这项结果与讨论(二)意义相同,而「太阳能电池需要大面积来产生较
大的电流」在此亦可得到验证。
(5) 实验五:电解液种类的影响
开始时间:民国九十二年三月六中午12:30
表5-1电解液:食盐水(10%)
时间(分) 0 3 14 27 41 87 122
电流(mA) 0.55 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25
表5-2电解液:硫酸铜水溶液(10%)
时间(分) 0 13 44 57 77 90 120
电流(mA) 0.1 0.05 0 0.05 0 0 0
我们用硫酸铜水溶液和食盐水来比较,发现以硫酸铜水溶液为电解液的电池最大电流只
有0.1(mA)而以食盐水为电解液的电池最大电流有0.55(mA),为什麼硫酸铜溶液最大电
流会那麼小?我们想可能是因为负极的氧化铜片和硫酸铜水溶液中的铜离子(Cu+2)活性相
近,不利於溶液中离子的导电,电流也小。所以,电解液的种类是影响电池电流的重要因素
之一。
(6) 实验六:不同金属片的影响
开始时间:民国九十二年三月七中午12:30
表6-1金属片:铜片
时间(分) 0 26 48 53 69 72 93
电流(mA) 0.8 0.75 0.7 0.65 0.55 0.5 0.45
表6-2金属片:铝片
时间(分) 0 26 48 60 75 90 120
电流(mA) 0.1 0.05 0 0 0 0 0
我们使用了铜片和铝片,发现以铜片为电极的电池最大电流是0.80(mA);以铝片为电
极的电池最大电流只有0.10(mA)。我们想,有可能是选用铝片作为电极时,并不适合以食盐
水溶液作为电解液;也有可能铝片本身就不适合作为太阳能电池的电极。
(7) 实验七:铜片燃烧的时间
开始时间:民国九十二年三月八中午12:30
表7-1 铜片燃烧的时间(1小时)
时间(分) 0 2 4 32 41 63 84
电流(mA) 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4
表7-2铜片燃烧的时间(30分钟)
时间(分) 0 26 48 53 69 72 93
电流(mA) 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5
铜片燃烧时间为一小时,最大电流有0.70mA,可是当铜片燃烧时间三十分钟,最大电流有
0.80mA。可见在制作氧化铜片时,虽然加热愈久,产生的氧化铜愈多,但可能因温度过高,
反而导致生成的黑色的氧化铜更易脱落,真正附著於铜片表面的氧化铜较少,所以,电池的
电流不增反减。因此,铜片燃烧时间最好设定在三十分钟。
陆、结论
(一) 本实验在日照下,由负极氧化铜片上的光电效应所产生之电子,配合铜片作为正极以
及电解液(食盐水)的导电,可对外输出电流0.8mA(本次实验的最大电流)。若在室内
或阳光不充足的地方,本实验装置亦可产生约0.1mA的电流,不过此时的电流应该是氧化
还原反应所产生的,而且负极是铜片,正极为氧化铜。所以,本实验装置的确是属於太阳
能电池的一种。
(二) 本实验的优点是取得材料容易,而在适当的条件下,诸如:日照充足、以浓度10%的
食盐水作为电解液,置於食盐水面下的铜片与氧化铜片面积愈大愈好,加热铜片以三十分
钟较佳,实验所得的电流较为可观。
(三) 本实验有两点可供改良之处:
(1)氧化铜片常容易在拿取或实验的过程中脱落,可在氧化铜表面以一层透明胶带黏
著,以避免造成输出电流减少或导致实验产生较大的误差。
(2)加热铜片可以用烤箱来取代,不仅加热较为均匀,烤箱亦可以设定时间长短与热源
强度,增加实验准确度。
柒、参考文献
1. 自然科学知识文库 ,台北市,北一出版,1978。
2. 科学教授 ,台北市,故乡出版,1981。
3. 电池组与能源系统,尔泰曼著,张桐生译,台北市,徐氏出版,1989。
4. 普通物理学(第四册),Harris Benson著,张洁仪、郑宜男译,台北,状元出版社,1992。
参考资料:http://zhidao.baidu.com/question/3104587.html?fr=qrl3
陶瓷纤维高温隔热垫片与石棉橡胶垫片最大的却别在于所承受的适用环境温度。
陶瓷纤维高温隔热垫片比石棉橡胶垫片适用的范围更加广泛,由于其整体性好易于切割,所以应用于各个领域。
工业绝热、密封、防腐;仪器设备、电热元件的绝缘和隔热;汽车、航天行业用隔热;膨胀缝填充;建材、冶金、玻璃行业隔离;熔融金属处密封垫、防火材料;铝厂金属液过滤;保健陶瓷专用热隔离脱模纸;家用电器微波炉电磁炉烤炉壁炉煤气灶具电吹风专用隔热保温;催化剂专用隔热纸;太阳能热水器专用隔热纸;管道保温加热设备保温专用等。
耐火纤维亦称陶瓷纤维,是目前除纳米隔热材料以外,导热率最低、绝热节能效果最好的耐火材料。它具有重量轻、耐温高、保温效果好、施工方便等诸多优点,是优质的工业炉衬里材料。
耐火纤维材料与传统的耐火砖,耐火浇注料等材料相比,具有以下性能特点及应用优势:
a) 重量轻(减轻窑炉负荷、延长炉体寿命):耐火纤维是一种纤维状耐火材料,最常用的耐火纤维毯,体积密度为96~128Kg/m3,而采用纤维毯折叠而成的耐火纤维模块体积密度在200~240
Kg/m3之间,重量是轻质耐火砖或不定型材料的1/5~1/10,是重质耐火材料的1/15~1/20。可见,耐火纤维炉衬材料可以实现加热炉的轻型、高效化,减轻窑炉负荷,延长炉体寿命。
b) 低热容量(吸热少、升温快):炉衬材料的热容量一般与炉衬的重量成正比,低热容量意味着窑炉在往复操作中吸收的热量少,同时升温的速度加快。陶瓷纤维的热容量仅为轻质耐热衬里和轻质耐火砖的1/10,大大减少了炉温操作控制中的能源耗量,尤其对间断式操作的加热炉,具有非常显著的节能效果。
c) 低导热率(热损失少):陶瓷纤维材料在平均温度200℃时,导热系数小于0.06W/mk,平均400℃时小于0.10
W/mk,约为轻质耐热不定型材料的1/8,为轻质砖的1/10左右,而陶瓷纤维材料与重质耐火材料的导热系数相较而言,可以忽略不计。所以耐火纤维材料的绝热效果非常显著。
d) 施工简便(无需留设膨胀缝):施工人员经过基本培训即可上岗,施工技术因素对炉衬绝热效果的影响小。
e) 使用范围广:随
着耐火纤维生产及应用技术的发展,耐火陶纤制品已经实现了系列化与功能化,产品从使用温度上,可以满足从600℃至1400℃不同温度档次的使用要求。从
形态上已逐渐形成了从传统的棉、毯、毡产品到纤维模块、板、异型件、纸、纤维纺织品等多种形态的二次加工或深加工产品。可以满足各行业不同工业炉对耐火陶
纤制品的使用需求。
f) 抗热震:耐火纤维折叠模块对剧烈的温度波动具有特别优良的抵抗性能,在被加热物料能承受的前提下,纤维折叠模块炉衬可以以任意快的速度加热或冷却。
g) 抗机械震动(具有柔性和弹性):陶瓷纤维毯或毡具有柔性和弹性,而且不易破损,安装完毕的整体炉窑在受冲击或受路途运输的振动时不易损坏。
h) 不需烘炉:无需烘炉程序(如:养护、干燥、烘烤、复杂的烘炉过程以及寒冷天气下的保护措施),炉衬施工完毕即可投入使用。I)
隔音性能好(降低噪声污染):陶瓷纤维能降低频率小于1000赫兹的高频噪声,对小于300HZ的声波,隔声能力优于常用隔声材料,能显著降低噪声污染。
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HLGX硅酸铝(陶瓷纤维)耐火纤维400-0531-696
一、简介
陶瓷纤维纸
陶瓷纤维纸由高纯度的陶瓷纤维加上少量经科学选择和严格控制的结合剂生产而成。湿法真空成型工艺,使得纤维分布非常均匀,硅酸铝纤维纸的厚度与体积密度也能得到严格控制;结合剂在使用过程中会完全烧蚀掉。
陶瓷纤维布
陶瓷纤维布是由耐热合金丝或无碱玻璃纱增强的甩丝陶瓷纤维纱织而成。陶瓷纤维布产品强度高、柔韧性好、可加工性强,不仅具备了高温隔热性能,兼有普通纺织品的柔韧性。可加工防火衣、消防毯、保温套等各种工业、民用耐火隔热制品。
陶瓷纤维纸与陶瓷纤维布是加工陶瓷纤维高温隔热垫片的绝佳原材料。
二、陶瓷纤维纸与陶瓷纤维布的5大区别
1、外观。陶瓷纤维布(HLGX-208A1/HLGX-208A1)是由经纬线交织的陶瓷纤维纱线纺织而成,具有明显的网格状,网格较大;陶瓷纤维纸(HLGX-236)真空吸滤成型,不存在网格状。
2、密度。陶瓷纤维纸密度200Kg/m³,陶瓷纤维布密度500Kg/m³,陶瓷纤维纸比陶瓷纤维布密度小。
3、厚度。陶瓷纤维纸最薄可以做到0.5mm,最厚10mm,陶瓷纤维布的厚度比较受限,一般最薄的也有2mm,最厚的5mm。
4、支撑性。陶瓷纤维纸具有一定的支撑性,可以像一块板那样,直立放在模具上;陶瓷纤维布则像我们生活中用的布,很软,不能挺立,没有支撑性。
5、抗撕裂性。陶瓷纤维纸因添加有机物有一定韧性,但可以用手撕裂;陶瓷纤维布则撕不动。
三、陶瓷纤维纸与陶瓷纤维布的共同特性与应用
陶瓷纤维纸和陶瓷纤维布都是耐火保温材料,都可以用来隔热保温。
1.特性
·耐高温,纤维纸、布型高温隔热垫片使用温度范围1000℃左右
·低热导率,低热容量,隔热性能优良
·电气绝缘性能优良,高温下不导电
·机械加工性能好,切、割、剪、锯、冲,均可
·纤维柔韧,有回弹性,密封性能佳
·渣球含量低,不会磨损高温隔热垫片两侧平面
·化学性能稳定,防腐,使用寿命长
·火龙高温隔热垫片不含石棉,环保,加热少,发烟少,异味小,高级别纸无烟无味。
2.应用领域
·工业绝缘、密封、隔热垫片,如石化、冶金加热炉、高温管道法兰高温密封
·熔融金属处密封垫,铸铝模型内衬
·陶瓷烧成件的防烧结隔离垫片、微晶玻璃与热融(弯)玻璃的脱膜垫、脱模纸
·汽车行业高温组件的密封隔热,消音器的消声隔热材料、排气管的隔热衬垫
·炉门及炉体膨胀缝填充垫衬
·电子产品超薄隔热垫片(手机、电子烟)
·电器高温区绝缘及热隔离材料,燃气灶具密封隔热等
·脱硝催化剂生产线条形隔热垫片
产品特性:
低导热系数、低热容量、抗热震,优良的柔韧性,抗撕裂,不含石棉,抗腐蚀,优良的电绝缘和隔音性能,优良的机械加工性能,质地坚韧等。
使用范围:
阻隔热短路
隔热密封垫
膨胀缝
隔离(防烧结)材料
家用热设施上的冲切片
车辆中的热阻材料(消音和排气装置,隔热罩)
熔融金属处密封垫
防火
产品规格和包装:
陶瓷纤维纸标准卷有
610mm,
1000mm,
1200mm的宽副。厚度和长度列于下表。特殊的宽幅和长度也可定制并供货。
陶瓷纤维纸分类:
根据使用温度陶瓷纤维纸分为1260℃型和1400℃型两类;
根据使用功能分为“B”型、“HB”型及“H”型。
“B”型陶瓷纤维纸以标准型或高铝型散状喷纤维作原料,经打浆、除渣、配浆后,由长网机制成质地柔软、富有弹性的轻质纤维纸。“B”型陶瓷纤维纸具有低导热率和优良的使用强度。由于结构均匀,使其具的各向相同的导热率和光洁的表面。“B”型陶瓷纤维纸主要用作高温绝热材料。
“HB”型陶瓷纤维纸所用纤维原料和生产工艺与“B”型陶瓷纤维纸相同,但所用的结合剂和添加剂的种类和加入量不同,“HB”型陶瓷纤维纸特别加入了阻燃剂和烟气抑制剂,即使在低温下使用也不会产生有机物燃烧和烟气。“HB”型陶瓷纤维纸质地均匀,表面挺括,但其柔软性、弹性及抗张强度等指标均稍低于“B”型陶瓷纤维纸,它通常作为隔离、绝热材料。
“H”型陶瓷纤维纸是刚性最大的纤维纸,它是由标准型陶瓷纤维、惰性填料、无机结合剂及其它添加剂等原料配制的棉浆,经长网机制成的刚性纤维纸。其优良的性能使“H”型陶瓷纤维纸成为取代石棉纸板的理想产品。“H”型陶瓷纤维纸易于加工、富有柔韧性,并且有优良的高温耐压强度,它是一种理想的密封、垫衬材料。
在粘合法非织造材料、针刺法非织造材料、水刺法非织造材料、纺丝成网法等非织造材料中,纤维以网状构成非织造材料的主体,纤维在这些非织造材料中的比重要占到一半以上甚至百分之百。
二、纤维作为非织造材料的缠结成分
在针刺法非织造材料、水刺法非织造材料以及无纱线纤网型缝编法非织造材料中,部分纤维以纤维束锲柱形式或线圈状结构起加固纤网的作用。
三、纤维作为非织造材料的粘合成分
在大多数热粘合非织造材料中,加入纤网的热熔性纤维在热粘合时全部或部分熔融,形成纤网中的热熔粘合加固成分。
在溶剂粘合法非织造材料中,部分纤维在溶剂作用下溶解或膨润,起到与其它纤维相互粘合的作用。
四、纤维既作非织造材料的主体,同时又作非织造材料的热 熔粘合成分
一、纤维表观性状对非织造材料性能的影响
1、纤维长度及长度分布
2、纤维线密度
3、纤维卷曲度
4、纤维截面形状
5、纤维表面摩擦系数
二、纤维的物理机械性能、化学性能对非织造材料性能的影响
纤维的机械性能(包括断裂强力和伸长、初始模量、弹性恢复性等)
纤维的吸湿性
纤维的热学性能
纤维的化学性能
1、纤维的物理机械性能
浸渍粘合法非织造材料与其采用纤维的应力-应变曲线相似。
浸渍粘合法非织造材料应力-应变曲线与粘合剂应力-应变曲线的比较。
纤维强度利用系数可用下式来表示:
2、纤维的吸湿性
3、纤维的热学性能
二、纤维特性对非织造材料性能的影响规律
(一)细度和长度
细度↓长度↑→非织造材料强度↑
(二)卷曲度
纤维卷曲度影响抱合力、弹性、压缩回弹性。
(三)纤维截面形状
过滤材料采用多叶截面,孔径↓,表面积↑,非织造材料强度↑。
(四)表面光滑程度
影响强度,影响加工工艺性,如静电、针刺力等。
(五)吸湿性
影响加工工艺性,如静电、粘合剂扩散等。
纤维截面形状
一、天然纤维与化学纤维的比较:
多数化学纤维的物理机械性能高于天然纤维。
天然纤维和部分化学纤维具有可降解性。
化学纤维含杂少,可简化纤维准备工序。
差别化、功能性的化学纤维可满足非织造材料的特殊要求。
化学纤维细度、长度的一致性较好,并可按非织造生产工艺的要求进行控制。
纤维原料对非织造材料性能的影响
二、纤维选用的原则
(一)非织造材料的性能要求
如强度、工作温度、老化性能、耐化学品性能、颜色等。
(二)工艺与设备的适应性
包括气流成网、梳理机、热粘合工艺等。
纤维静电电位序列:
羊毛、聚酰胺、粘胶、棉、丝、醋酸纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维。
静电电位差别大的纤维相混,可减少静电。
(三)产品的成本
采用价值工程原理,以最小的成本实现产品的功能。
三、按非织造材料的用途选择纤维原料
服装衬:聚酯,聚酰胺,粘胶
保暖絮片:聚酯(中空,三维卷曲),聚丙烯腈
服装面料:聚酯
人造毛皮:聚丙烯腈
毛毯:羊毛,聚丙烯腈
窗帘:聚酯
地毯:聚酯,聚丙烯,聚酰胺
墙布:聚酯
卫生巾和尿片包覆布:聚丙烯,ES纤维,棉
手术衣:聚丙烯,木浆纤维,粘胶
绷带和敷料:棉,粘胶
合成革基布:聚酯,聚酰胺
内底革:聚酯,粘胶,聚氯乙烯纤维
土工合成材料:聚酯,聚丙烯,聚酰胺,
聚乙烯醇
过滤材料:聚酯,聚丙烯,棉,耐高温纤维等
吸油材料:聚丙烯,天然秸杆材料
电器绝缘材料:聚酯,聚丙烯
隔音材料:聚丙烯,聚乙烯醇,废纤维
隔热材料:棉,粘胶,麻纤维,废纤维
包装材料:聚乙烯,废纤维,聚酯,聚酰胺
抛光材料:聚酰胺,麻纤维
书籍布:聚酯,聚酰胺,聚乙烯
造纸毛毯:聚酰胺,羊毛
纤维的分类
一般分为以下三大类:
(1)天然纤维
包括棉、木棉、椰壳纤维、甲壳质纤维、海藻纤维、苎麻、黄麻、亚麻、羊毛、丝等。
(2)化学纤维
包括粘胶、聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈及其它纤维。
(3)无机纤维
包括玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、陶瓷纤维、石棉纤维等。
一、聚丙烯纤维
定义:
由聚丙烯熔融纺丝制得,又称丙纶,简写为PP。
性能:
断裂强度2.6~5.7cN/dtex,断裂伸长20~80%,初始模量18~35cN/dtex,密度为0.90~0.91g/cm3(相当聚酰胺的80%,聚酯的70%),软化点140~150℃,熔点163~175℃左右,制成产品后比较厚实,干和湿强度好,耐磨性好,不起球,变形回复性好,耐化学品好,耐霉性好,绝缘性好,吸湿性极低,无毒性,表面虹吸作用强,不耐日晒。
用途较广,如土工合成材料、地毯、手术衣、手术罩布、婴儿尿片和妇女卫生巾包覆材料、吸油材料、过滤材料、保暖材料、隔音材料、揩布等。
二、聚酯纤维
定义:
化学名称为聚对苯二甲酸乙二酯,又称涤纶,简写为PET或PES。
性能:
断裂强度4.2~5.7cN/dtex,断裂伸长35~50%,初始模量22~44cN/dtex,密度为1.38g/cm3,软化点235~240℃,熔点256℃左右,变形回复性好,耐磨性好,弹性好,强力高,绝缘性好,易起球,易产生静电,耐酸不耐强碱,老化性能较好。
非织造工艺中常用截面为圆形、三角形、扁带形、中空圆形等,通常适用于绝缘材料、保暖絮片、墙布、服装衬基布、屋顶防水材料、土工合成材料等。
高收缩聚酯纤维
三、聚酰胺纤维
定义:
通常由聚酰胺6熔融纺丝制得,又称尼龙纤维,简写为PA。
性能:
断裂强度3.8~6.2cN/dtex,断裂伸长25~60%,湿态断裂强度3.2~5.5cN/dtex,湿态断裂伸长27~63%,初始模量7~26cN/dtex,密度为1.14g/cm3,软化点180℃,熔点220℃左右,综合性能良好,弹性好,悬垂性好,价格高,易起球起毛,耐日晒牢度差,耐碱不耐强酸,摩擦系数大。
主要用于服装衬基布、造纸毛毯、地毯、合成革基布、抛光材料等。
四、聚乙烯醇纤维
定义:
湿纺制得的聚乙烯醇缩甲醛纤维,又称维纶。
性能:
断裂强度4.0~5.7cN/dtex,断裂伸长12~26%,湿态断裂强度2.8~4.6cN/dtex,湿态断裂伸长12~26%,初始模量22~62cN/dtex,密度为1.26~1.30g/cm3,干态软化点220~230℃,水中软化点110℃左右,干强好,湿强低,耐磨性好,耐碱性好,吸湿性较好,弹性较差,染色较困难,不耐强酸。
与聚丙烯纤维混和后可生产土工合成材料,水溶性纤维可用于绣花基布、用即弃材料等。
五、聚丙烯腈纤维
定义:
由丙烯腈和其它单体共聚而成,湿纺或干纺成形。
性能:
断裂强度2.5~4.0cN/dtex,断裂伸长25~50%,湿态断裂强度1.9~5.5cN/dtex,湿态断裂伸长25~60%,初始模量22~55cN/dtex,密度为1.17g/cm3,软化点190~240℃,分解点280~300 ℃,强力较高,弹性好,耐光性好,染色性好,蓬松性较好,易起毛起球,耐磨性较差。
主要用于生产保暖絮片、人造毛皮、毛毯等。
六、棉纤维
性能:
纤维细度一般为1~2dtex,长度为25~36mm,断裂强度2.6~4.3cN/dtex,断裂伸长7~12%,湿态断裂强度2.9~5.6cN/dtex,初始模量60~82cN/dtex,分解点150℃,截面为中空肾状,纵向自然卷曲,吸湿性很好,湿强力比干强力高10%左右。
棉纤维含有较多的杂质,除杂脱漂后可用于医卫非织造材料,白度应大于80%,残硫量应小于8mg/100g。
七、粘胶纤维
定义:
由纤维素组成,湿纺成形,简写为VIS。
性能:
断裂强度2.2~2.7cN/dtex,断裂伸长16~22%,湿态断裂强度1.2~1.8cN/dtex,湿态断裂伸长21~29%,初始模量26~62cN/dtex,密度为1.5~1.52g/cm3,分解点150℃,强力较低,吸湿性良好,不起球,湿强力更低,耐磨性差,弹性较差,手感较差。
粘胶纤维已开发出许多新品种,如高卷曲、高湿强、高吸湿等,常用于医卫材料,和其它纤维混和后用于服装衬基布、合成革基布、食品过滤材料等。
奥地利Lenzing公司粘胶纤维生产流程
八、麻纤维
苎麻纤维
性能:
纤维细长,断裂强度4.9~5.7cN/dtex,断裂伸长1.5~2.3%,湿态断裂强度5.1~6.8cN/dtex,湿态断裂伸长2.0~2.4%,初始模量176~220cN/dtex,吸湿性很好,刚性好,硬挺性好,但抱合力较小。
主要用于生产地毯基布、抛光材料、衬里和建筑用隔音隔热材料等。
黄麻纤维
大麻纤维
九、羊毛纤维
性能:
断裂强度0.9~1.5cN/dtex,断裂伸长25~35%,湿态断裂强度0.67~1.43cN/dtex,湿态断裂伸长25~50%,初始模量8.5~22cN/dtex,分解点135℃,天然卷曲,弹性好,手感丰满,保暖性好,吸湿性强,光泽柔和,染色性好,具有独特的缩绒性,但价格高。
主要用于生产高级地毯、造纸毛毯等。
十、Lyocell纤维
采用溶剂法生产的一种新型的纤维素纤维,纤维素直接溶解在有机溶剂中,经过滤、脱泡等工序后挤压纺丝,凝固后成为纤维素纤维,具有完整的圆形截面和光滑的表面结构,具有较高的聚合度。
Lyocell纤维既具有纤维素的优点,如吸湿性、抗静电性和染色性,又具有普通合成纤维的强力和韧性。其干强达到4.2cN/dtex,与普通聚酯纤维相近,湿强仅比干强低15%左右,仍保持较高的强度。
该纤维生产时不污染环境,自身可生物降解,故可称为“绿色纤维”。
Lyocell纤维的性能对比
Lyocell纤维非织造材料的性能对比。
十一、 椰壳纤维
长度为15~33cm,直径为0.05~0.3mm,刚度大,弹性好。
采用针刺工艺可以加工成用于沙发、汽车座垫及弹簧软垫、厚床垫、运动垫的填料。
十二、蚕丝
具有良好的伸长、弹性和吸湿性,细而柔软、平滑、光泽好等优点。
非织造工业中仅用其丝绢下脚料生产一些特殊的湿法和水刺非织造材料。
十三、废纤维
包括棉纺厂的皮辊花、粗纱头、梳棉抄斩花、精梳落棉、短绒,毛纺厂的落毛、精梳短毛,麻纺厂的苎麻落麻以及化纤厂的废丝、再纺纤维等,还包括服装裁剪边角料与旧衣等进行布开花处理形成的废纤维。
废纤维主要用于填料、包装材料、隔音隔热材料、絮垫等产品。
一、可溶性粘结纤维
可溶性粘结纤维在热水或水蒸汽中产生软化、熔融现象,干燥后使纤网内纤维之间粘合。
该类纤维通常由多种聚合物共聚而成,如日本开发的Efpakal L90纤维为50%聚氯乙烯与50%聚乙烯醇共聚,在90℃热水中聚乙烯醇部分溶解,而聚氯乙烯部分软化、粘合。德国Enka公司的N40纤维为共聚酰胺,在过热蒸汽或190 ℃干燥热风中可熔融。
二、热熔粘结纤维
熔融纺丝制成的合成纤维均可作为热熔粘结纤维用于热粘合法非织造材料的生产。但某些纤维的熔点较高,生产能耗大,热收缩大,不适合作热熔粘结纤维。由此国内外先后开发了一些低熔点的热熔粘结纤维。
对低熔点的热熔粘结纤维的要求:
熔点低
软化温度范围大
热收缩小
三、双组份纤维
双组份纤维又称复合纤维,采用两种聚合物同时通过复合纺丝孔成形。常见结构形式有4种:
并列式(side by side)
芯壳式(mantle/core)
非连续纤维芯壳式(short fibres in a matrix)
长丝芯壳式(fibres of unlimited length)
非织造工艺中使用的双组份纤维有ES纤维、海岛型纤维和桔瓣型纤维。 ES纤维是一种性能优异的热熔粘结纤维,在纤网中既作主体纤维,又作粘合纤维,由日本Chisso公司开发,国内已有生产。海岛型纤维和桔瓣型纤维经化学或机械的方法可形成超细纤维。
ES纤维由聚丙烯和高密度聚乙烯复合而成,其中高密度聚乙烯作为热熔粘结成分,有芯壳式和并列式两种结构,常用结构为芯壳式,主要性能如下:
细度 1.5d
组份分离特性 不可分离
断裂强度 2.5~3.5g/d
断裂伸长 40~120%
卷曲度 0.1~13转/英寸
含湿率 < 1%(RH60%,20℃)
软化点 110~120 ℃(HDPE)/150~160 ℃(PP)
熔点 130 ℃(HDPE)/163 ℃(PP)
热收缩率 < 5%
热熔粘合非织造材料采用ES纤维的优点为:
改善非织造材料的结构,纤网内纤维交接点产生有效、均匀的粘合作用
非织造材料强力高
热熔粘合的温度范围宽,生产过程容易控制
产品手感柔软
能耗低,生产率高
ES纤维生产的非织造材料的用途
热熔粘合时,纤网中的 ES纤维含量必须超过50%,薄型产品可采用100%的ES纤维。
四、超细纤维
超细纤维通常是指纤维细度在0.44dtex(0.4d)以下的纤维。超细纤维生产方法主要有:
采用复合纺丝技术先制得双组份复合纤维,通常为海岛型纤维和桔瓣型纤维,然后分离双组份,形成超细纤维。
对于海岛型纤维,采用溶解法溶去“海”组份,留下的“岛”组份即为超细纤维,细度可达到:0.0011~0.11dtex(0.001~0.1d)
对于桔瓣型纤维,可采用机械方法分离两组份,分离后两组份均为超细纤维,细度可达到:
0.11~0.44dtex(0.1~0.4d)
桔瓣型纤维也可采用碱减量处理方法,其中一个组份(通常是聚酯)被溶去。
采用熔喷非织造技术,直接得到由超细纤维构成的非织造材料,平均纤维直径为2~5μm。
桔瓣型纤维
机械分裂桔瓣型纤维
海岛型纤维
五、高性能纤维
具有高性能的特种纤维,如碳纤维、芳纶等。
芳纶1313,商品名Nomex,强度4.84cN/dtex,模量132cN/dtex,断裂伸长17%,最高使用温度204℃。
芳纶1414,商品名Kevlar,强度19.36cN/dtex,模量440cN/dtex,断裂伸长4%,最高使用温度232℃。
聚苯并咪唑纤维,商品名PBI,强度4.27cN/dtex,模量137cN/dtex,断裂伸长10%,最高使用温度560℃。
聚砜酰胺纤维,商品名芳砜纶,强度3.8cN/dtex,模量54cN/dtex,断裂伸长17%,最高使用温度200℃。
聚四氟乙烯纤维,商品名氟纶,强度1.75cN/dtex,模量13.2cN/dtex,断裂伸长25%,最高使用温度280℃。
碳纤维(PAN),强度1961~7061N/mm2,模量226~686kN/mm2,断裂伸长25%,熔点或分解点为2000~3500 ℃。
六、功能性纤维
与高性能纤维不同之处是,高性能纤维强调耐高温、热稳定性以及高强度等性能,而功能性纤维强调使用功能,如:
导电
抗紫外线
抗菌
除臭
吸收太阳能
具有抗菌性能
七、无机纤维
(一)玻璃纤维
圆截面,最大直径为18μm,实际应用主要为8~12 μm,相当于1.2~2.8dtex。生产超细过滤材料时,可采用1~3 μm的玻璃纤维。
玻璃纤维表面光滑,刚性大,易断,碎屑会引起人体皮肤过敏,因此要注意生产劳动保护。
玻璃纤维非织造材料常用于过滤材料、隔音材料、绝热材料以及复合材料的基材等。
玻璃纤维纤网结构
纤维细度的比较
玻璃纤维非织造材料的过滤效率
熔喷非织造材料的过滤效率
梳理成网非织造材料的过滤效率
纤维素纤维非织造材料的过滤效率
(二)陶瓷纤维
即硅酸盐纤维,其特点是强力高,具有优良的耐热性,耐化学性,较柔软,有可纺性。
目前已商业化生产的陶瓷纤维主要有碳化硅(SiC)和Si-Ti-C-O两种。
陶瓷纤维梳理成网比较困难,通常采用湿法成网+针刺或水刺等方法加固。
(三)金属纤维
由金属棒拉伸而成,生产成本极高。常用碳钢纤维的直径为75~250μm。
不锈钢纤维制成的非织造材料可用作耐高温过滤材料。纤网中混入少量的金属纤维(占纤维总重的0.5~1.0%),可获得永久的抗静电效果。
不锈钢纤维毡与不锈钢粉末烧结材料、青铜粉末烧结材料的结构比较
不锈钢纤维毡的性能
导电性
耐高温
耐腐蚀
高温过滤
防静电
电磁屏蔽
八、木浆纤维
木浆纤维系来自木材的天然纤维素纤维。
70年代初美国首先利用木浆纤维中的绒毛浆短纤维制造一次性卫生用品(妇女卫生巾、婴儿尿片),因吸湿性良好和成本较低,产量急剧上升。干法造纸和水刺非织造工艺近年来发展迅速,也采用了大量的木浆纤维。
木浆纤维的原料为原木,其中含有43~45%的纤维素,27~30%半纤维素,20~28%木质素与3~5%的天然可提取物。
绒毛浆纤维与造纸用木浆纤维的主要差别:
绒毛浆纤维平均长度为2mm,造纸用木浆纤维平均长度为1mm。
造纸用木浆纤维中可提取物的残留量较大,影响其吸湿性。
造纸用木浆纤维通常含水率较大,而且湿度变化较大,由此造成相应的非织造工艺不稳定。
九、卷曲中空纤维
轴向有管状空腔的化学纤维称为中空纤维。按卷曲特征分为二维卷曲和三维卷曲。按组分多少分为单一型中空纤维,如涤纶中空纤维和双组分复合型中空纤维,如涤/丙复合中空纤维。按其孔数的多少分为单孔和多孔纤维,如4孔、6孔和9孔中空纤维。中空纤维的中空度越大,材料滞留的空气量越大,使非织造产品更轻便、更保暖。
最常用的是涤纶三维立体卷曲中空纤维,具有弹性好、蓬松、保暖、透气等优点,是喷胶棉、仿丝面、仿羽绒等保暖絮片的主要原料。
四孔中空纤维
十、聚乳酸纤维(PLA)
聚乳酸纤维是一种使用玉米作为原料,从中提取淀粉,经过酶分解得到葡萄糖,再通过乳酸菌发酵后变为乳酸,然后经过化学合成得到高纯度聚乳酸,再通过熔融纺丝等加工技术生产出纤维 ,再经干法或湿法成网制得非织造材料,也可由纺粘法或熔喷法直接制成非织造材料。
美国CDP公司是现今全球最大的聚乳酸原料制造公司。钟纺公司与岛津制作所合作,于1994年发表了商品名为Lactron的纤维。1998年又发表了一系列以Lactron纤维为原料的制成品,并于长野冬季奥林匹克运动会上展示了各式服饰。
聚乳酸纤维(PLA)的自然循环过程
聚乳酸纤维(PLA)的应用
聚乳酸(PLA)长丝的性能对比
聚乳酸纤维(PLA)的性能对比
聚乳酸纺丝成网非织造材料的性能
聚乳酸纤维的降解性能
1、试述纤维在非织造材料中的作用。
2、试述纤维性能对非织造材料性能的影响。
3、非织造材料选用纤维原料的原则是什么?
4、从天然纤维、化学纤维、无机纤维几个方面,列举几种非织造常用纤维和特种纤维,根据它们的性能讨论其在非织造中的用途。
第一章绪论 §1-2 非织造基本原理及发展简史
一、非织造基本原理
不同的非织造工艺技术具有各自对应的工艺原理。但从宏观上来说,非织造技术的基本原理是一致的,可用其工艺过程来描述,一般可分为以下四个过程:(1)纤维准备;(2)成网;(3)加固;(4)后整理。
二、非织造材料的发展简史
(一)非织造材料的起源
非织造材料的起源可追溯到几千年前的中国古代。
(二)现代非织造工艺技术发展
(三)世界非织造材料工业的发展概况
第一阶段:二十世纪40年代初~50年代中,萌芽期。
第二阶段:二十世纪50年代末~60年代末,商业化生产。
第三阶段:二十世纪70年代初~80年代末,发展重要时期。
第四阶段:90年代初至今,全球发展期。
非织造材料的发展原因:
1. 传统纺织工艺与设备复杂化,生产成本不断上升,促使人们寻找新技术。
2. 化纤工业的迅速发展,为非织造技术的发展提供了丰富的原料,拓宽了产品开发的可能性。
世界非织造布产量发展趋势
2000年世界各地区非织造材料产量比例
陶瓷纤维毯又名硅酸铝针刺毯和耐火纤维毯,其性能特点:
优良的化学稳定性
优良的热稳定性
优良的抗拉强度
低热容量,低导热率
优良的吸音降噪性能
济南火龙热陶瓷有限责任公司提醒大家:甩丝工艺生产而成的都是长纤维,喷吹工艺生产而成的都是短纤维,在实际运用过程中,长纤维的耐用性要高于短纤维。
产品类型:
普通陶瓷纤维甩丝毯(硅酸铝针刺毯)
标准陶瓷纤维甩丝毯(硅酸铝针刺毯)
高纯陶瓷纤维甩丝毯(硅酸铝针刺毯)
高铝陶瓷纤维喷吹毯(硅酸铝针刺毯)
锆铝陶瓷纤维甩丝毯(硅酸铝针刺毯)
含锆陶瓷纤维甩丝毯(硅酸铝针刺毯)
1、密度:陶瓷纤维纸垫片HLGX-200DP与陶瓷纤维布垫片HLGX-500DP,比较明显的区别是密度不同:陶瓷纤维纸垫片密度200Kg/m³,陶瓷纤维布垫片密度500Kg/m³左右。
2、使用效果:虽然两者都是高温隔热密封垫片,但HLGX陶瓷纤维纸垫片注重高温垫片的隔热性,HLGX陶瓷纤维布垫片则更注重高温垫片的耐磨性和重复使用性。
3、表面:HLGX陶瓷纤维纸垫片表面平整性好,密封性好,HLGX陶瓷纤维布垫片表面网格状,有一定透气性。
3、价格:相同尺寸规格相同厚度的陶瓷纤维垫片,陶瓷纤维纸垫片比陶瓷纤维布垫片价格低,虽然两者都是按照重量计费,但毕竟密度差异太大。
火龙热陶瓷高温隔热垫片的代码就体现出了密度的区别,在我看来,陶瓷纤维纸垫片的隔热性要优于陶瓷纤维布垫片的隔热性,因为陶瓷纤维板垫片有玻纤增强丝或者金属增强丝,会拉低导热系数。
电厂锅炉保温钉主要是应用在锅炉外表面保温材料的固定上,正常情况下,是将保温钉焊接在锅炉钢板上,岩棉板或陶瓷纤维毯通过旋转卡片固定在保稳定上。电厂锅炉具体的保温步骤是:
(1)、电厂锅炉主体保温方案
保温层主要由高温防腐涂料(防腐层)+100mm岩棉毡或陶瓷纤维纤维毯(保温层)+镀锌活络铁丝网(绑扎层)+抹面料(抹面层)+陶瓷纤维毯布(防护层b)+玻璃纤维布(防护层a)+铝粉耐热漆(面层)。
(2)、电厂锅炉系统其他部位保温结构选用材料
锅炉水冷壁:氧化铝砖+岩棉板
炉顶大罩保温:陶瓷纤维+岩棉板
炉顶大罩顶部保温:耐火浇注料
炉内集箱:陶瓷纤维板、陶瓷纤维毯
汽包:陶瓷纤维毯+岩棉板
下降管:陶瓷纤维板、陶瓷纤维毯+岩棉板
折烟角处炉墙:陶瓷纤维模块、陶瓷纤维毯+岩棉板
空预器:陶瓷纤维板、陶瓷纤维模块、陶瓷纤维毯+岩棉
锅炉热风道:陶瓷纤维毯+岩棉
锅炉本体烟道:陶瓷纤维模块、陶瓷纤维毯+岩棉
电除尘:岩棉板
文章来源:济南火龙热陶瓷有限责任公司,火龙节能
很多同学在学习化学的时候都会经常接触到石棉网,那么石棉网有哪些作用呢?大家一起来看看吧。
石棉网作用
石棉网的主要作用:使石棉网上的玻璃仪器受热均匀,防止仪器受热不均匀而炸裂。
石棉网在化学实验中经常用到,主要用于加热液体时架在酒精灯的三脚架上。
因为火焰长时间集中在容器的某个地方,会使容器爆裂。而石棉不是可燃性物质,它可将火焰的热量分散到空气里,火焰的热量会分散到容器的每个角落,长时间烧容器也不会爆裂。
目前石棉制品或含有石棉的制品有近3000种,主要用于机械传动、制动以及保温、防火、隔热、防腐、隔音、绝缘等方面,其中较为重要的是汽车、化工、电器设备、建筑业等制造部门。
石棉网简介随着现代技术的发展,石棉的国防工业上的应用越来越广泛,并出现了许多新用途。如石棉与陶瓷纤维制成的复合绝缘材料,用于火箭的燃烧室。石棉与石墨的复合材料,用作导弹喷管的喉部和导弹发动机机体的封闭绝缘材料。石棉与金属复合材料用于高温防护,它可以避免火箭发动机火舌和高速飞行时由于高温引起的破坏作用。石棉与玻璃纤维、尼龙纤维交织制成的复合材料也用于火箭和导弹工业。
以上就是一些石棉网在初中化学实验中的作用及一些工业用途,希望对大家有所帮助。