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连续法大气压低温等离子体聚四氟乙烯表面处理清洁生产技术
2010年我国含氟聚合物产能约8万多吨,占世界总产能的三分之一,产量近6万吨,其中PTFE约占80%,已成为世界第二大生产国。根据国家氟化工十二五规划,到2015年我国含氟聚合物产能将达到13.4万吨,产量达到9.4万吨,其中PTFE约占70%。随着战略性新兴产业的兴起,PTFE应用范围已经从传统领域扩展到环保、生物医药、新能源、电子信息等新兴产业领域。如在环保领域,PTFE膜接触器应用于烟道气处理;在生物医药领域,PTFE中空纤维管用作血浆过滤器;在新能源领域,PTFE用作锂电池隔膜和太阳能电池背板;在电子信息领域,PTFE用作驻极体材料。而这些应用,无一不涉及到对PTFE的表面处理。传统的湿化学法已经不能适应,正如氟化工十二五规划中所述:产品结构不合理,中低端产品为主,高端产品仍然依赖进口;应用开发不力,加工技术和设备落后。 大气压低温等离子体材料表面改性是一种新型的表面改性方法,这种方法可以有效地改善材料表面性能,且凭借其独特的优点使其具有其它传统方法不可比拟的优势,是一项值得深入研究的有广阔应用前景的技术。本项目采用大气压低温等离子体改性PTFE材料,替代传统的湿法化学处理方法,从而提高其表面的粘接性、吸湿性、可染色性、及生物相容性等性能,开发出适合对PTFE表面处理的高放电均匀性、高放电电离效率和大面积的均匀等离子体在线清洁处理技术,从而达到对PTFE表面改性的有效调控,取代传统的化学表面处理方法,推动相关产业的技术进步和PTFE在新兴行业中的应用,对于提升PTFE产品档次,促进PTFE在新兴行业的应用具有现实意义。 本项目所采用的常压低温等离子体设备为大面积、均匀连续处理设备,如图所示,可以实现稳定均匀DBD模式运行,配合上收卷、送卷,臭氧抽气等装置,可实现在线连续运行。目前已在实验室实现电极长度为1.5米的的大面积放电,如图(a)所示,将进一步结合在线处理要求,深入研究等离子在线处理工艺,开发如图(b)所示的在线处理样机。处理宽度0.5m,处理速度1-5m/min可调;处理厚度0.05-0.5mm;处理后PTFE表面水接触角不大于50°;PTFE表面微观形貌:表面刻蚀程度均匀。 技术特点及创新性 针对目前PTFE表面处理中采用的湿法化学处理方法安全性、环保性、节能性差的缺点,采用大气压低温等离子表面处理技术,通过研究放电参数、处理结构及处理气体对PTFE表面改性影响的规律,获取最优改性处理条件,找到最适合取代化学处理方法的PTFE表面状态;通过研究在PTFE表面接枝不同的分子链,使其表面产生新的分子结构和新的功能,解决表面处理后老化效应等问题;开发新型的DBD等离子体处理样机,提高等离子体大面积处理均匀性;实现对PTFE表面处理的在线连续性、经济性、清洁性和安全性。同时为低温等离子体材料表面改性的大规模工业应用提供实践。研发出适应工业化生产的PTFE表面处理新技术和新设备,从而提高其表面的粘接性、吸湿性、可染色性、及生物相容性等性能,而且改性只涉及表面纳米级别范围内,基体性能不受影响,对于提升PTFE产品档次,促进PTFE在新兴行业的应用具有现实意义。 ●应用前景: 以聚四氟乙烯复合胶带为例,该产品是采用PTFE乳液浸渍玻璃纤维基布,生产出聚四氟乙烯漆布,再进行单面表面处理后,涂上一层有机硅胶粘剂。该产品表面光滑,有着良好的抗粘性,耐化学腐蚀和耐高温性以及优秀的绝缘性能,并具有反复粘贴功能,广泛应用于在造纸、食品、环保、印染、服装、化工、玻璃、医药、电子、绝缘、砂轮切片、机械等领域,还可应用于浆纱机的滚筒、热塑脱模等行业。该产品预计全国年用量达1000多万㎡。再以太阳能电池组件背板为例,其主流产品是TPT。该产品是由上下两层PVF(聚氟乙烯)和PET(聚对苯二甲酸二乙酯俗称涤纶)薄膜三层复合而成。该产品的生产就涉及到对PVF的表面处理。相对于PTFE来说,PVF的表面处理就比较容易。据统计1兆瓦组件需要8800-10000平方米的背膜,2007年我国组件量为1717兆瓦,消耗各种背膜1500-1700万平方米,全部依赖进口。据《2008年中国光伏太阳能行业研究与投资前景分析报告》预测,2008年世界组件量为将上升40%,约为5600兆瓦,我国组件量约为2400兆瓦,需要背膜约1900-2400万平方米,PVF表面处理量达3800-4800万平方米。 目前,国内外相关研究大多实验室阶段,国外一些知名的大公司,如道康宁、3M以及德国的一些公司,也正致力于该技术研究。从目前报道资料情况上看,国外仅道康宁公司有应用报道,国内尚无相关产品推出。因此技术属于自主創新技术,将填补国内空白,达到国际先进水平。本技术具有应用的普遍性,不但可用于PTFE的表面处理,更可用于其它氟树脂和难粘高分子材料的表面处理,具有广阔的市场前景。本技术还可以推广到其他高分子材料处理领域,以及保护性包装、生物材料处理、薄膜沉积、生物医学应用等领域,在提高材料表面性能,开创材料新的应用领域方面发挥着至关重要的作用。
南京工业大学 2021-01-12
西北工业大学黄维院士团队在二维材料柔性力学传感方面取得系列进展
近日,西北工业大学黄维院士团队王学文教授课题组在二维材料的制备、力学电学性能及柔性力学传感应用方面取得系列进展。
西北工业大学 2021-12-01
华北电力大学(保定)先进环境材料表征测试实验设备采购项目公开招标公告
华北电力大学(保定)先进环境材料表征测试实验设备采购项目招标项目的潜在投标人应在招标通电子招投标交易平台获取招标文件,并于2022年06月15日10点00分(北京时间)前递交投标文件。
华北电力大学(保定) 2022-05-27
山东大学多源固废基土木功能材料产业示范生产系统采购公开招标公告
山东大学多源固废基土木功能材料产业示范生产系统招标项目的潜在投标人应在山东省鲁成招标有限公司2408室(济南市经十东路10567号成城大厦A座),疫情期间招标文件采用邮寄方式,不需现场领取。获取招标文件,并于2022年06月14日09点00分(北京时间)前递交投标文件。
山东大学 2022-05-27
一种有机聚合物/二氧化硅复合吸声隔热材料的制备方法
该专利产品是一种以多孔二氧化硅为基体,聚合物为增韧剂的多孔吸声隔热材料。由于该材料中含有大量的孔洞,因此具有很好的吸声功能,对消除噪音具有很好的效果;同时由于孔洞内部为空气,该材料的隔热性能远远低于其他固体材料,并可根据需要,可以通过对孔隙率的调节来调节导热系数。 该材料成分及制备工艺与在合成的过程中伴随着有机单体聚合,从而可达到无机物与聚合物在分子水平的结合,使该材料比其他无机材料具更大的韧性,同时聚合物具有一定的粘性,可以与钢筋混凝土墙体很好的粘合,且其防火性能远远高于有机材料。 将该材料作为隔热填料与涂料树脂相配合,配为隔热涂料,将涂层涂覆于墙体表面,形成吸声隔热涂层。材料为白色粉末,与墙体颜色基本一致。 将制备的材料在压机上与玻璃纤维复合压制,可以形成隔热板,由于板内部有大量的孔洞,密度较低(约为450-600Kg/m3),因此将其粘合到墙体不易脱落,即使脱落也不至于发生比较大的伤害。该材料的隔热性能优越,30mm厚的隔热板的隔热性能与350mm的水泥墙相当,与400mm厚的粘土砖墙相当。
西安科技大学 2021-04-11
具有6.3T矫顽力的钴-萘环氮氧自由基分子磁体材料及其制备方法
具有6.3T矫顽力的钴‑萘环氮氧自由基分子磁体材料及其制备方法,所述分子磁体化学式为[Co(hfac)2(EtONapNIT)]n,式中n为1到正无穷的自然数。其制备方法是将六氟乙酰丙酮钴的正己烷悬浮液回流超过两小时,降温并加入EtONapNIT的二氯甲烷溶液反应,室温挥发几天后得到目标产物。所述分子磁体材料的制备方法简单,反应条件温和,产率高,具有很好的空气稳定性。配合物在零场下展现出慢磁驰豫行为,2K时具有非常大的磁滞回环,矫顽场接近6.3T。这种具有大的矫顽场的分子磁体材料,可有效减少信息存储器件在环境微扰下产生的信息丢失情况,因此在高密度信息存储领域具有非常高的潜在应用价值。
南开大学 2021-04-10
一种在水性溶液中制备剥离型层状材料/碳纳米管复合物的方法
本发明公开了一种在水性溶液中制备剥离型LDH/CNT复合材料的方法,先通过尿素法或氨水法在碳纳米管的水分散液中合成层状双金属氢氧化物,制得未剥离LDH/CNT复合物,接着通过酸-盐混合溶液处理将LDH/CNT复合物中LDH层间的碳酸根离子置换成与层板结合力较弱的阴离子,然后再次通过离子交换将有机离子引入层间,从而制得剥离型LDH/CNT复合物;制得的复合物既呈现LDH的单层或几层剥离,又保留了CNT良好的分散性。本发明简单易行、耗时短、无需有毒溶剂,而且无需在高温下进行,成本低。
浙江大学 2021-04-11
基于形状记忆聚合物智能复合材料结构的可展开柔性太阳能电池系统
课题组开展形状记忆聚合物及其复合材料结构的研究,自主研发了适用于航天环境的多种类、不同系列的形状记忆聚合物材料,这些材料能满足高低轨道等不同极端空间环境的需求。与形状记忆合金不同,形状记忆聚合物是一种激励响应聚合物材料(图1),具有主动可控大变形(20%-500%)、驱动方式多样、刚度可变等特性,可被设计成集驱动与承载功能一体化的部件,结构简单,可靠性高,未来有望部分替代复杂的机电驱动系统。本次搭载的“基于形状记忆聚合物智能复合材料结构的可展开柔性太阳能电池系统”主要包括哈工大研制的形状记忆复合材料锁紧释放机构、形状记忆聚合物复合材料可展开梁和上海空间电源研究所研制的柔性太阳能薄膜电池。基于复合材料力学理论和结构精细化设计,形状记忆聚合物复合材料结构可以实现柔性太阳能电池的锁紧、释放和展开,及展开后高刚度可承载等功能。
哈尔滨工业大学 2021-04-11
高d33无铅压电陶瓷-聚合物-盐压电复合材料及其制备方法
本发明涉及一种具有高d33无铅压电陶瓷与聚合物和盐压电复合材料及其制备方法,属于压电复合材料技术领域。按(1-x)(LiaNabK1-a-b)(Nb1-cSbc)O3-xABO3-yM组分配料,采用传统陶瓷制备工艺制备好铌酸钠钾基无铅压电陶瓷粉料;再将陶瓷粉料与聚合物聚偏氟乙烯和盐按设计比例混合,接着将混合粉料经冷压成型后加温处理,再在其表面溅射金电极,硅油浴中极化后测试其压电复合材料样品的压电性能d33;最后将样品放置在空气中,再测试其样品压电性能d33。结果表明,加盐的铌酸钠钾基无铅压电陶瓷-聚合物压电复合材料的d33比未加盐的d33有大幅度提高。
四川大学 2021-04-11
一种锂、铈、钽共掺铌酸铋钙基压电陶瓷材料及其制备方法
本发明公开了一种锂、铈、钽共掺铌酸铋钙基压电陶瓷材料及其制备方法,其特点是该压电陶瓷材料由通式Ca1-x(Li, Ce)x/2Bi2Nb2-yTayO9表示,0.02≤x≤0.15,0.01≤y≤0.3,其中X表示A位锂、铈元素的摩尔分数,Y表示B位钽元素的摩尔分数。采用固相法制备A位锂、铈(Li,Ce),B位钽(Ta)不同掺杂量的铌酸铋钙(CBN)陶瓷粉体材料;再通过造粒、压片、排胶、烧结、被银、极化的工艺制备锂、铈、钽共掺杂CBN基压电陶瓷材料。结果表明在较低的烧结温度(~1100)℃下制备得到的锂、铈、钽共掺杂CBN基压电陶瓷材料,其晶粒比较致密、晶粒均匀,提高了烧结活性及陶瓷的致密性,使得烧结效果更好;压电性能大大提高,并降低其介电损耗。
四川大学 2021-04-11
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