表面活性剂论文范文
时间:2023-03-14 13:11:19
导语:如何才能写好一篇表面活性剂论文,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
篇1
生物表面活性剂的热稳定性、化学稳定性良好。例如,地衣芽孢杆菌产生的脂肽在75℃时可以耐热140h。有些活性剂耐强酸、强碱,例如,0.0-D-海藻糖-6-棒杆霉菌酸脂,在0.1mol/L盐酸中浸泡70h,仅有10%的糖脂被降解。总之,生物表面活性剂自身具有生理、药理、免疫功能,原料来源广泛,生产工艺简单,常温下能够发生反应。最为重要的是,生物表面活性剂用量少,没有毒性,可以完全降解,对周围环境不会造成污染和破坏。正是由于具有上述多方面的性能和特征,因而越来越受到人们重视,在环境工程的应用愈加广泛。
2生物表面活性剂在环境工程中的应用
2.1有机物降解
为消除土壤中的有机污染物,在土壤处理过程中加入生物表面活性剂,能够让污染物分散、增溶、乳化,提高土壤生物的可利用性,促进土壤中的生物尽快降解。尤其是在受到石油污染的土壤处理过程中,适当加入生物表面活性剂有着十分显著的效果。有研究表明,采用铜绿假单胞菌合成的生物表面活性剂海藻糖脂,在原油污染处理过程中,能提高原油污染降解速度。另外,在土壤微生物体系中加入生物表面活性剂,能缩短油类降解时间,提高降解效果。
2.2油污预处理
在石油加工行业,油污是较为普遍的环境污染问题。并且一旦发生石油污染事件,污染物中往往含有烃类物质,具有一定毒性,造成较为严重的环境污染问题。正式处理这些油污之前,为提高处理效果,通常需要采取相应的措施进行油污预处理,也就是将含油的污泥进行脱油处理。日常工作中,经常用微生物代谢后产生的活性剂进行油污处理。这类活性剂的增溶性能良好,在实际使用过程中,能降低烃类物质的强吸附性能,使得烃类物质从油污中分离,降低油泥中的油类物质含油量,达到有效处理油污的目的。
2.3生物修复
在自然界中,微生物的作用是十分巨大的。它可以促进有机物降解,确保生物环境修复顺利进行。实际工作中为达到生物修复的目的,可以直接采用发酵液的方式进行修复。通过这种措施的有效应用,不仅可以降低产品纯化成本,还能降低分离提取表面活性剂的成本,处理效果佳,成本低,对整个生物修复工作产生重要影响,也有着较为广阔的应用前景,今后在实际工作中必将得到更为广泛的应用。
2.4去除重金属
被油污染的土壤中的重金属,如果不对其进行有效处理,往往会加重环境污染问题,影响作物生长。有研究表明,用表面活性生物化学物质、鼠李糖脂、槐糖脂的洗涤液冲洗土壤,可去除土壤中100%的锌,还可以除去土壤中的有机态铜。有研究利用皂角苷去除粘土、沙土、有机质土壤、垃圾焚烧灰中的重金属,并且效果良好,在实际工作中也逐渐受到重视。另外还可以利用生物表面活性剂去除废水中的金属离子,例如,用吸附-浮选法除去工业废水的Cr6+和Zn2+,用活性剂的茶皂素浮选去除废水中的镉离子。不仅操作工艺简单,而且能取得良好的金属离子去除效果。
2.5减少农药污染
在农业领域应用生物表面活性剂,能够让杀虫剂得以均匀分散,并用作有机磷杀虫剂的配方,有利于降低污染,取得良好效果。铜绿假单孢菌产的表面活性剂能溶解有毒的有机化学物质,使其溶解性得以增大。并在污染物处理过程中,能使六氯联苯回收率提高31%,满足实际处理工作需要。研究还表明,枯草芽孢杆菌产的表面活性剂加到α-和β-endosulfan溶液中,能够将生物降解速率提高30%~40%。并促进其他结构降解,取得更好的处理效果,减少农药使用所带来的环境污染问题。
3结论
篇2
论文摘要:系统介绍了复合柴油的作用机理、研究配制及应用发展。
1
概述
复合柴油是将水和柴油通过复合剂和复合设备复合形成的油包水(w/o)型乳液。早在100多年前,就已有人掺水使用柴油,但是因为那时的柴油掺水技术水平较低,收益不够明显以及石油危机尚未突出等原因,而使柴油掺水技术处于缓慢发展的状态。50年代末,由于环境保护需要以及石油危机等原因,柴油掺水应用技术才获得重视。到了70年代,柴油掺水技术进入到实用性的发展阶段。美国、前苏联、日本等工业发达国家竞相把柴油掺水技术列为国家重点开发研究项目,对掺水复合柴油的复合手段、复合工艺、复合装置、表面活性剂、复合机理及其燃烧动力学和对内燃机的磨损腐蚀以及规格化、商品化等多方面都进行了大量的实验和深入研究。大量的研究表明:油水混合燃料能极大地改善排放污染,节省燃油。同时,柴油掺水复合燃料对内燃机不但没有腐蚀和增加磨损的问题,反而能起到清洗剂的作用,可以降低内燃机维修费用。目前,世界各国研究燃油掺水技术的专业机构空前增加,专利文献和学术论文如雨后春笋般地涌现。在日本、美国、德国等,柴油复合剂早已作为商品销售,现已开发出第三代或第四代产品。日本专营复合油的萨米特公司推出的h一106 , h一107复合剂产品,销往东南亚各国。纵观柴油掺水技术的过去和现在,它已显示出了强大的生命力。
2复合柴油的节能、降污原理及复合机理
2.1复合柴油节能、降污原理
2.1.1“微爆”效应(二次雾化)
目前,国内外大多数专家认为复合柴油的节能是由于乳液内部的微小水珠的“微爆”效应引起的或称二次雾化。微爆是在高温环境下,由两种或多种有不同挥发性的液体的汽化引起的。由于液体的扩散速度是有限的,稳定性差的液体就会覆盖在表面,从而导致液滴迅速升温。一旦温度达到某个组分的过热极限,微爆就会伴随连续产生并变大的泡核而发生。微爆的作用是提高油滴的表面活化能。复合柴油为油包水(w/0 )型乳液,外相为柴油,内相为水。由于油的沸点比水高,所以受热时水总是先达到沸点而沸腾或蒸发。当油滴内部的压力超过油的表面张力和环境压力之和时,水汽将冲破油膜的阻力而使油滴爆炸,形成更细小的油滴。爆炸后的油滴更细小,因此燃烧更完全,从而达到节能效果。
2.1.2化学效应
有文献对复合油的燃烧化学进行了研究,提出了水煤气反应的重要性,燃料中由于高温裂解产生的碳粒子,能与水蒸气反应生成co和h2,使碳粒子能充分燃烧,提高了燃烧效率,降低了排烟中的烟尘含量。复合柴油在柴油机燃烧室高温高压条件下发生化学反应,由于复合油中水的存在,促使产生了许多oh"基团,使得消除积炭的反应()速度加快,从而达到降污的目的。有文献提出了其他一些用于解释复合油节能降污的观点,例如掺混效应、汽提效应、改善燃料与空气的混合比例减少过剩空气系数以大幅度降低氮氧化物()的产生等。
2.2柴油复合机理
复合柴油是由普通柴油、水、表面活性剂、助表面活性剂组成。柴油和水是两相互不相溶的体系,作为油包水的乳液,水是分散相,为使水的微小液滴在两相交流中足够稳定,须使用表面活性剂。柴油复合剂能使乳液稳定的因素有二:其一,降低了油一水界面张力,即降低了吉布斯函数,有利于乳液的稳定存在;其二,柴油复合剂的分子在界面处作定向吸附,生成具有一定机械强度的薄膜,阻止分散相液滴的合并聚集。由于乳液中液滴分子作不停顿的布朗运动,频繁地相互碰撞,如果界面膜的强度较小,在碰撞中界面膜容易破裂成液滴合并。因此,柴油复合剂需要二种或二种以上的表面活性剂复配而成,这种复配的柴油复合剂所形成的界面膜有较高的膜弹性,所形成的乳液也比较稳定。目前柴油复合剂的配方根据其结构大致分为五种类型:①阴离子型有烷基磺酸盐类、烷基苯磺酸盐类、烷基蔡磺酸盐类、脂肪酸皂类、烷基醋墟泊酸磺酸盐类等;②阳离子型有简单胺盐类、季胺盐类等;③非离子型有脂类,如脂肪酸聚氧乙烯醋、脂肪酸山梨醇醋;醚类,如脂肪醇聚氧乙烯醚,烷基苯酚聚氧乙烯醚,脂肪醇山梨醇脂聚氧乙烯醚;酞胺类,如烷基醇酞胺等;$两型离子型有梭酸类、硫酸类、磺酸类等;④高分子型有天然水溶性胶类、淀粉衍生物类、纤维素类、合成水溶性高分子类等。
3复合柴油的配制及性能
3.1复合剂配方成分的筛选依据
(1)亲油基团与油相具有相似结构的复合剂复合效果好。根据相似相溶原理,要求复合剂的憎水基团的结构和油的结构越相似越好。结构与柴油越相似,界面上的吸附作用也就越强,这样就能既可使油水界面张力降低得多,又能使界面膜的强度大,因而稳定性就好。根据多种活性剂的性能试验筛选最终选择了与柴油的主要成分有相似分子结构的有机酸和复合剂且。
(2)混合复合剂的效果往往比单一复合剂效果好。为了形成稳定的复合液,要求复合剂不仅能大量降低水的表面张力,而且能在油水界面形成坚固的保护膜。有些物质的表面活性大,能大量降低水的表面张力;有些物质表面活性虽然较差,但能在水微粒周围形成坚固的保护膜。选择具有相似分子结构的这两类表面活性剂,把它们组合起来,就可以取长补短,达到更好的复合效果。因此,使用一种以上的表面活性剂加助剂制备的微乳液,比用单一表面活性剂加助剂制备的微乳液更稳定。因此采用了使用混合表面活性剂加助剂进行复合配方设计。
(3)辅助表面活性剂是微乳液形成的一个不可缺少的组分。一般乳状液的形成主要是由于复合剂在油/水界面的吸附,形成坚韧的保护膜,同时降低界面张力,使油(或水)较易分散。但无论如何仍有界面,从而有界面张力的存在,故此种体系是不稳定的。若再加人一定量的极性有机物,可将界面张力降至不可测量的程度;此后即形成稳定的微乳液。辅助表面活性剂是微乳液形成一个不可缺少的组分,它除了能降低界面张力外,还能增强界面膜的流动性,使界面膜的弯曲更加容易,有利于微乳液的形成。
3.2复合剂配方的筛选
虽然有以上这些理论依据,但关于复合剂中各种组分的具体确定,目前还没有成熟完整的理论模式来测算指导,必须靠经验积累和试验实践来确定每种组分的实际复合效果。因此,进行深人细致的实验选择尤为必要。
3.2.1实验试剂
①主复合剂工:由有机酸(酸值为123.3kohmg/g)和碱溶液反应制成。
②复合剂n:非离子表面活性剂,上海大众药业有限公司,粘度:1 000一1 400mm2/s;
③助表面活性剂:醇类,济南化工二厂,纯度98 %。
3.2.2实验步骤
通过大量的配制试验,考察了各种组分的复合效果,从而最终找到了合适的复合剂配方。所找到的复合剂配方中阴离子型表面活性剂的比例占绝大多数,而非离子型表面活性剂仅占8%左右,这就使所配制的复合柴油成本大大降低。
①配制复合剂的小样。向锥形瓶中加人5lg有机酸,再加人8.5g碱溶液,振荡15 min,待反应完毕后,加人6g复合剂ii ,3g助剂,盖上塞子,然后采用手摇振荡的方法使锥形瓶内各种物质完全混合均匀。在室温下静置,待泡沫消失,即得到复合剂。
②配制该复合剂的扩大样。向锥形瓶中依次加人510g有机酸,85g碱溶液及60g复合剂ii , 30g助剂,然后按上述方法配制,得到复合剂的扩大样。将锥形瓶内的复合剂静置一段时间,待液面上的泡沫完全消失后,且再用手振荡锥形瓶也无泡沫产生为止飞这大概需要3h左右。此时用手触摸锥形瓶壁已冷却至室温,待用。
3.2.3实验现象
①在加人碱溶液的过程中,发现溶液液面上会产生泡沫。
②在振荡锥形瓶的过程中,感觉到瓶壁是热的。
③在振荡过程中,液面上有白色泡沫产生,并随复合剂量增加,泡沫层变厚。
3.2.4实验结果
由上述实验步骤得到含有机酸74 %(质量分数),含碱溶液12%(质量分数),含复合剂11为9%(质量分数),含助剂5%(质量分数)的复合剂。该剂为完全透明的棕色油状液体,无特殊不良气味,稳定性好,自配制起至今(半年多)无任何变化。
3.3复合柴油的配制
本此使用上面的复合剂配方来配制微复合柴油,在相同的实验室条件下,分别进行了复合柴油配制的小样试验和扩大试验。
3.3.1试验
配制方式用天平分别称取一定量的水、剂、油(0#柴油)按一定顺序加人到烧杯中,搅拌一段时间后,静置,观察到体系为透明的均相液体后,继续加人一滴剂,重复上述操作,直至体系出现浑浊为止。然后取体系出现浑浊的前一滴加剂量作为该微乳油的最终加剂量,重新按上述步骤配制乳油。从刚刚配制的乳油样中取出一部分,倒人250m1带磨口塞的锥形瓶中,保存起来,观察其稳定性如何。
2配制结果
3结果分析
①从表2可以看出:在水占6%一20 %、复合剂占10%一21%时,均可形成乳油。特别是其中的油样1、油样2、油样3及油样4和油样6不但形成乳油的速度快,而且形成的乳油透明度高、稳定性好。
②试验证明:在小样试验中所配制的复合剂,进行扩大试验后,仍能实现对柴油的复合,这表明该剂的复合能力没有改变。而且在小样试验中可以配成复合柴油的水、油、剂之配比,在扩大试验中同样可以配成乳油。
3.3.4复合哭油指标(以4号样为例)
4我国复合柴油的发展现状及研究方向
我国柴油复合技术研究起步较晚,最近几年发展迅速,已开发出许多较好的复合剂配方并研究了复合复合剂的亲水一亲油值(h lb值)等性质,和国外技术相比,没有合成反应,均采用多种表面活性剂复配而成,只是在复合剂的配方组成上略有差别。这些柴油复合剂配方组成的共同特点是:
1)以非离子表面活性剂为主体的高效复合剂达80%左右。此非离子表面活性剂的亲水基团为聚氧乙烯()。即一般所说的eo链。其醚氧可与金属催化剂络合,提高催化剂活性。
2)低沸点易燃有机物,如丙酮、甲苯、硝酸乙酷、正己烷等。其目的在于降低点火温度,便于内燃机起动。
篇3
液膜萃取是近现的一种新的萃取方法, 其实质是选用难溶于水的油类( 如煤油) 制成性能稳定的油包水乳液, 外水相中的溶质( 如苯酚) 进入油膜后, 立即透过膜与内水相的溶质( 如氢氧化钠) 发生反应( 生成酚钠) , 从而去除水相中的污染物( 苯酚)。因此, 液膜萃取实际上是用煤油从废水中脱除苯酚, 再用氢氧化钠溶液从煤油液膜中把苯酚反萃出来, 萃取和反萃取一步操作完成。本研究应用液膜萃取法处理了含酚工业废水
一、液膜分离原理
液膜分离又叫液膜萃取, 属于膜分离技术的一种, 它是利用表面活性剂与煤油制成的液体膜进行萃取与反萃取, 从而达到分离与浓缩目的。它包括3 个主要步骤: 制乳、混合传质与破乳。将含有表面活性剂的煤油与一定浓度的NaOH 水溶液, 经过高强度剪切分散, 形成油包水型的乳化液
在混合传质设备中, 将制得的乳液分散在需处理的含酚废水中, 通过外加动力, 让废水与乳液充分接触。内水相为 NaOH 水溶液小球, 外水相为含酚废水, 中间由煤油与表面活性剂形成的液膜隔开, 乳液在废水中分散情况。
废水中的酚易溶于煤油, 扩散进入内水相后与NaOH 反应, 生成酚钠。酚钠不溶于煤油, 不能通过煤油液膜返回外水相( 含酚废水) 。于是废水中的酚可连续不断地通过液膜进入内水相, 以酚钠的形式富集在内水相中, 从而达到从废水中除去酚的目的。
完成混合传质的乳液进入破乳设备, 通过高压静电破乳, 分成油相( 煤油+ 表面活性剂) 与水相( NaOH+ 酚钠水溶液)。油相收集可再循环利用; 富含酚钠的水相, 如酚具备回收利用价值, 可经过再处理回收酚; 若不具备利用价值, 可将水相打入焚烧炉焚烧
二、液膜法萃取含酚废水实验
1.试剂与材料煤油(市售);Span-80(化学纯);氢氧化钠(分析纯);液体石蜡(化学纯);二异丙醚(化学纯);MIBK(化学纯);其它试剂均为分析纯.煤气化含酚废水:总酚5110mg/L,其中单元酚含量3530mg/L;COD17230mg/L.
2.仪器与设备剪切乳化搅拌机(上海标本模型厂),数显测速仪,Zetasizer Nano S90粒度分析仪等。
三、液膜工艺条件及方法
1.制乳将Span-80液体石蜡和煤油按一定比例混合,在搅拌速度100r/min下搅拌5min,然后加入一定浓度的氢氧化钠溶液,将搅拌速度提高到5000r/min,乳化20min,制成稳定的乳状液。
2.液膜萃取取一定量的废水,用盐酸调pH,用500mL烧杯做乳液和废水的接触器,在电动搅拌器搅拌下混合10min,进行液膜萃取。
3.静置分层将萃取完的乳液和废水移入分液漏斗中,静置分层30min。
4.溶剂萃取工艺条件与方法将水样用盐酸调好pH,溶剂与水按1:2体积比进行三级错流萃取,操作温度为室温.萃取后,将萃余液在微沸状态下蒸发掉5%的液量,以脱除溶解的萃取剂,然后用蒸馏水补足蒸发失去的水量,最后进行分析测定。
5.分析方法
总酚测定采用直接溴化法,COD测定用重铬酸钾法GB11914-89.
四、结果与讨论
1.表面活性剂用量对除酚的影响
由图 1a可以看出,当表面活性剂的用量为 1%时 ,除酚率低,曲线后段向下弯曲, 表明乳液损失较大 ,表面活性剂用量不足 ;当表面活性剂用量为 3%-5%时 ,除酚率较高 ;当用量为7%时 ,除酚率下降, 这是由于表面活性剂用量过多,油膜粘度过大,迁移速率降低所致 。由图可见,当表面活性剂用量为 3%-5%, 处理10-20min可得到较高除酚率。
图 1a表面活性剂用量对除酚率的影响 图1b NaOH浓度对除酚率的影响
2.NaOH浓度对除酚的影响
足够浓度的NaOH溶液能保证内水相酚浓度趋于零, 有利于高效除酚 。对于高浓度含酚废水的处理 ,增水比虽然可保证较高的除酚率 ,但从乳液的回收及循环使用考虑 , 在保证液膜稳定性的前提下 ,提高内相NaOH的浓度在经济上更为合理 。图1b表明 , 内相 NaOH浓度在5-10%时 , 均可取得满意的处理效果。
3.油内比( Ro i) 的影响
油内比是制备乳状液时油相与水相的体积比. Span-80 含量为3 % , 其余条件同上述第二点, 改变油内比, 以确定其最佳值. 实验结果如下。
由上数据得知: Roi 为 1:1 时, 除酚效果最佳。
五、结论
液膜萃取技术是一项多学科交叉结合的技术,能够将反应和分离集为一体,从而实现高效、快速的分离 。本文通过液膜法处理含酚废水的研究发现,利用该法处理含酚废水,能满足生化处理对煤气化含酚废水的处理要求,具有潜在的社会和经济效益 ,同时本研究也为进一步进行中试研究提供了理论及数据依据。
参考文献
篇4
[论文摘要]目前,静电在生物工程中有着重要的应用。介绍高分子抗静电的方法,阐明高分子材料抗静电技术在我国的发展和策略。
静电广泛地存在于自然界和日常生活之中,如人们每时每刻呼吸的空气每厘米就含有100500个带电粒子;自然界的雷电;干燥季节里人身上化纤衣物由于摩擦起电而粘附在身体上,这一切都是比较常见的静电现象。实际上,静电在生物工程中有着重要的应用。
一、高分子抗静电的方法概述
高聚物表面聚集的电荷量取决于高聚物本身对电荷泄放的性质,其主要泄放方式为表面传导、本体传导以及向周围的空气中辐射,三者中以表面传导为主要途径。因为表面电导率一般大于体积电导率,所以高聚物表面的静电主要受组成它的高聚物表面电导所支配。因此,通过提高高聚物表面电导率或体积电导率使高聚物材料迅速放电可防止静电的积聚。抗静电剂是一类添加在树脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除静电产生的化学添加剂,添加抗静电剂是提高高分子材料表面电导率的有效方法,而提高高聚物体积电导率可采用添加导电填料、添加抗静电剂或与其它导电分子共混技术等。
(一)添加导电填料
这类方法通常是将各种无机导电填料掺入高分子材料基体中,目前此方法中所使用的无机导电填料主要是碳系填料、金属类填料等。
(二)与结构型导电高分子材料共混
导电高分子材料中的高分子(或聚合物)是由许多小的重复出现的结构单元组成,当在材料两端加上一定的电压,材料中就有电流通过,即具有导体的性质,凡同时具备上述两项性质的材料称为导电高分子材料。与金属导体不同,它属于分子导电物质。根本上讲,此类导电高分子材料本身就可以作为抗静电材料,但由于这类高分子一般分子刚性大、不溶不熔、成型困难、易氧化和稳定性差,无法直接单独应用,一般作导电填料与其它高分子基体进行共混,制成抗静电复合型材料,这类抗静电高分子复合材料具有较好的相容性,效果更好更持久。
(三)添加抗静电剂法
1.有机小分子抗静电剂。有机小分子抗静电剂是一类具有表面活性剂特征结构的有机物质,其结构通式为RYx,其中R为亲油基团,x为亲水基团,Y为连接基。分子中非极性部分的亲油基和极性部分的亲水基之间应具有适当的平衡与高分子材料要有一定的相容性,C12以上的烷基是典型的亲油基团,羟基、羧基、磺酸基和醚键是典型的亲水基团,此类有机小分子抗静电剂可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型4大类:阳离子型抗静电剂;阴离子型抗静电剂;非离子型抗静电剂;两性型抗静电剂。
导电机理无论是外涂型还是内加型,高分子材料用抗静电剂的作用机理主要有以下4种:(1)抗静电剂的亲水基增加制品表面的吸湿性,吸收空气中的水分子,形成“海一岛”型水性的导电膜。(2)离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度,从而增加导电性。(3)介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间隙的介电性。(4)增加制品的表面平滑性,降低其表面的摩擦系数。概括起来一是降低制品的表面电阻,增加导电性和加快静电电荷的漏泄;二是减少摩擦电荷的产生。
2.永久性抗静电剂。永久性抗静电剂是一类相对分子质量大的亲水性高聚物,它们与基体树脂有较好的相容性,因而效果稳定、持久、性能较好。它们在基体高分子中的分散程度和分散状态对基体树脂抗静电性能有显著影响。亲水性聚合物在特殊相溶剂存在下,经较低的剪切力拉伸作用后,在基体高分子表面呈微细的筋状,即层状分散结构,而中心部分呈球状分布,这种“蕊壳”结构中的亲水性聚合物的层状分散状态能有效地降低共混物表面电阻,并且具有永久性抗静电性能。
二、我国高分子材料抗静电技术的发展状况
我国许多科研机构和生产企业已陆续开发出一些品种,以非离子表面活性剂为主,目前常用的品种有,大连轻工研究院开发的硬化棉籽单甘醇、ABPS(烷基苯氧基丙烷磺酸钠)、DPE(烷基二苯醚磺酸钾);上海助剂厂开发目前多家企业生产的抗静电剂SN(十八烷基羟乙基二甲胺硝酸盐),另外该厂生产的抗静电剂PM(硫酸二甲酯与乙醇胺的络合物)、抗静电剂P(磷酸酯与乙醇胺的缩合物);北京化工研究院开发的ASA一10(三组份或二组份硬脂酸单甘酯复合物)、ASA一150(阳离子与非离子表面活性剂复合物),近年来又开发出ASH系列、ASP系列和AB系列产品,其中ASA系列抗静电剂由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非离子表面活性剂;ASB系列产品则为有机硼表面活性剂(主要是硼酸双多元醇脂与环氧乙烷加成物的脂肪酸酯)与其他非离子表面活性剂复合而成;ASH和ASP系列主要是阳离子与非离子表面活性复合而成,杭州化工研究所开发的HZ一1(羟乙基脂肪胺与一些配合剂复合物)、CH(烷基醇酰胺);天津合成材料工业研究所开发的IC一消静电剂(咪唑一氯化钙络合物);上海合成洗涤剂三厂开发生产的SH系列塑料抗静电剂,已经形成系列产品,在使用效果和性能上处于国内领先地位,部分品种可以替代进口,如SH一102(季铵盐型两性表面活性剂)、SH一103、104、105等(均为季铵盐型阳离子表面活性剂),SH抗静电剂属于结构较新的带多羟基阳离子表面活性剂;济南化工研究所JH一非离子型抗静电剂。(聚氧乙烯烷基胺复合物)等;河南大学开发的KF系列等,如KF一100(非离子多羟基长碳链型抗静电剂)、KF-101(醚结构、多羟基阳离子永久型抗静电剂),另外还有聚氧乙烯醚类抗静电剂,聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯专用抗静电剂202、203、204等;抗静电剂TM系列产品也是目前国内常用的,主要用于合成纤维领域。
从抗静电剂发展来看,高分子型的永久抗静电剂是最为看好的产品,尤其是在精密的电子电气领域,目前国内多家科研机构利用聚合物合金化技术开发出高分子量永久型抗静电剂方面已取得明显进展。
三、结语
我国合成材料抗静电剂行业发展前景较好,针对目前国内研究、生产、应用与需求现状,对我国合成材料抗静电剂工业发展提出以下建议。
(一)加大新品种开发力度
近年来国外开发的高性能伯醇多聚氧化乙醚类非离子型表面活性剂;用于聚碳酸酯的脂肪酸单缩水甘油酯;用于磁带工业的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物;适应于聚烯烃、聚氯乙烯、聚氨酯等多种合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等,总之国内科研院所应根据我国合成材料制品要求,开发出多种高性能、环保无毒的抗静电品种,并不断强化应用技术研究,以满足国内需求。
(二)加快复合抗静电剂和母粒的研究与生产
今后要加快多种结构抗静电剂及其他塑料助剂的复配,向适应范围广、效率高、系列化、多功能、复合型等方向发展。另外合成材料多功能母粒作为助剂已经成为今后合成树脂加工改性的重要原材料,如着色、阻燃、抗菌、成核等母粒在国内开发方兴未艾,国内要加快抗静电母粒的开发与研究,促进我国抗静电剂工业发展。
参考文献:
[1]高绪珊、童俨,导电纤维及抗静电纤维[M].北京:纺织工业出版社,1991.148154.
篇5
国内外多家行业技术组织、高校为其保留席位,这些职位提供方有中国健康教育协会、国际化妆品化学家学会联合会、日本化妆品技术者会、北京化工大学、北京工商大学、江南大学。从1994年进入500强企业美国宝洁公司开始,一直从事发用品的研究与开发,历时14年之久,研究方向有头发定型产品技术与配方、配套香波及护发素技术、全球护发产品技术和全球香波技术等。现任宝洁公司全球美发护发研发中心首席科学家。
部分:
T. Kodaira, J. Z. Yang, and H. Aida, "Solvent Effect on the Radical Copolymerization of N-Methyl and N,N-Dimethylacrylamides and N-Methylmethacrylamide with Methyl Methacrylate", Polym. J., 20, 1021 (1988).
T. Otsu and J. Z. Yang, "Radical Polymerization of N-Substituted Citraconimides as Polymerizable 1,1,2-Trisubstituted Ethylenes", Polym. Bull., 24, 475 (1990).
J. Z. Yang and T. Otsu, "Radical Copolymerization of Dibutyl Citrconate and Mesaconate with Vinyl Acetate", Makromol. Chem., Rapid Commun., 11, 549 (1990).
J. Z. Yang and T. Otsu, "Radical Polymerization Behavior of Itaconic Anhydride", Chem. Express, 5, 805 (1990).
T. Otsu, M. Okuo, H. Watanabe, and J. Z. Yang, "Radical Polymerization of Dialkyl Itaconic Derivatives",Chem. Express, 5, 953 (1990).
T. Otsu, H. Watanabe, J. Z. Yang, and M. Yoshioka, "Synthesis of Polymers from Itaconic Acid Derivatives", Chemistry (日语), 45, 282 (1990).
J. Z. Yang and T. Otsu, "Radical High Polymerization of b-Monoalkyl Itaconates and Characterization of the Resulting Polymers", Polym. Bull., 25, 145 (1991).
J. Z. Yang and T. Otsu, "Study on Radical Polymerization Reactivity of ?-Alkyl-?-methyl Itaconates", Makromol. Chem., Rapid Commun., 12, 205 (1991).
T. Otsu and J. Z. Yang, "Radical Polymerization of Itaconic Anhydride and Reactions of the Resulting Polymers", Polym. Int., 25, 245 (1991).
J. Z. Yang and T. Otsu, "Alternating Copolymers from the Radical Copolymerization of Citraconic Derivatives with Isobutyl Vinyl Ether", Polym. Int., 26, 63 (1991).
J. Z. Yang and T. Otsu, "Reactivity of Citraconic Anhydride, N-Alkylcitraconimides, Dialkyl Citraconates, and Dialkyl Mesaconates in Radical Copolymerization with Vinyl Acetate and Characterization of the Resulting Copolymers", Eur. Polym. J., 27, 1081 (1991).
J. Z. Yang and T. Otsu, "Terpolymerization Behavior of Citraconic Anhydride, Styrene, and Isobutyl vinyl Ether", Polym. Bull., 26, 509 (1991).
T. Otsu and J. Z. Yang, "Synthesis of Alternating Copolymers from N-Alkylcitraconimides and a-Methyl Styrene", Polym. Commun., 33, 528 (1991).
J. Z. Yang and T. Otsu, "Radical Copolymerization of Citraconic and Mesaconic Acids with Styrene", Chem. Express, 6, 41 (1991)
J. Z. Yang and T. Otsu, "Radical Polymerization Behavior of Itaconic Acid in Dioxane and Ethanol", Chem. Express, 6, 49 (1991).
J. Z. Yang and T. Otsu, "Radical Copolymerization of Citraconic Anhydride with Styrene and Terpolymerization of Citraconic Anhydride, Maleic Anhydride with Styrene", Macromolecules, 25, 102 (1992).
T. Otsu and J. Z. Yang, "High-Molecular-Weight Alternating Copolymers from Thermal Copolymerizations of N-Alkylcitraconimides with Styrene", J. Macromol. Sci. Pure Appl. Chem., A29, 207 (1992).
T. Otsu, H. Watanabe, J. Z. Yang, M. Yoshioka, and A. Matsumoto, "Synthesis and Characterization of Polymers from Itaconic Acid Derivatives", Makromol. Chem., Macromol. Symp., 63, 87 (1992).
J. Z. Yang and R. M. Ottenbrite, "Polycondensation of b-Benzyl-L-Aspartate Utilizing Diphenyl Phosphoryl Azide as Condensing Agent", Polym. Preprints, 33 (1), 1115 (1992).
J. Z. Yang, M. Wang, and R. M. Ottenbrite, "Synthesis of Copoly(amino acids) as Potential Biomaterials by Diphenyl Phosphoryl Azide", J. Bioact. Compat. Polym., 8, 69 (1993).
J. Z. Yang, M. Wang, and R. M. Ottenbrite, "A study of The Molecular Weight Distribution of Poly(amino acids) Synthesized by Diphenyl Phosphoryl Azide", J. Macromol. Sci., Pure Appl. Chem., A30, 503 (1993).
J. Z. Yang, M. Wang, R. M. Ottenbrite, and I. I. Negulescu, "Synthesis of Copoly (amino acids) through Direct Polycondensation", Polym. Preprints, 34 (1), 536 (1993).
J. Z. Yang, M. Wang, and R. M. Ottenbrite, "A study of Polymerization of Amino acids by Diphenyl Phosphoryl Azide: Dependence of The Molecular Weight Distribution on Synthesis Conditions", Polym. Preprints, 34 (1), 538 (1993).
J. Z. Yang, M. Wang, L. Fambri, and R. M. Ottenbrite, "Convenient Synthesis of Natural Amino Acid - Containing Nylons", Polym. Preprints, 34 (2), 420 (1993).
J. Z. Yang, "Book Review: Modern Methods of Polymer Characterization", J. Bioact. Compat. Polym., 8, 83 (1993).
Y.-S. Lee, J. Z. Yang, T. Sisson, D. Frankel, D. F. O'Brien, J. Gleeson, and S. M. Cruner, "Polymerization of Nonlamellar Phospholipid Assemblies", Polym. Preprints, 35 (1), 456 (1994).
Y.-S. Lee, J. Z. Yang, T. Sisson, D. Frankel, J. Gleeson, E. Aksay, S. L. Keller, and S. M. Cruner, D. F. O'Brien,"Polymerization of Nonlamellar Lipid Assemblies", J. Am. Chem. Soc., 117, 5573 (1995).
Y. Sei, J. Z.Yang, X. Luo, T. Kato, “Dermatology Practice 5 - Skin Care Practice, Chapter 6: Dandruff and Seborrheic Dermatitis (日语)”, Bunkodo, Tokyo, 1999.
杨建中,“头发的损伤与护发”, 中国化妆品(行业版),102, 62 (2002).
35. 陆坚,杨建中,“海飞丝去屑润发精华露――启动巨大的护发品市场”,中国化妆品(行业版),118, 72 (2002).
杜荣昌,王侠生,朱敏,章强强,罗东辉,杨建中,“头皮屑的发生及去头屑香波的应用”,中国麻风皮肤病杂志,18(3),245,2002.
杨建中,“浅谈染发对头发的影响以及染后护理”,中国化妆品(行业版),128, 70 (2003).
杨建中,“高分子与头发化妆品”, 中国化妆品(行业版),138, 60 (2003).
J.Z.Yang, “Aesthetic Dermatology: IV. Shampoo and Conditioner (日语)” , Nanzando, Tokyo, 331-335 (2005).
C.LaTorre, B.Bhushan, J.Z.Yang, P.M.Torgerson, “Nanotribological Effects of Silicone Type and Deposition Level and Surfactant Type on Human Hair using Atomic Force Microscopy”, J. Cosmet. Sci., 57, 37 (2006).
1. 头发损伤的模型
在当今的日常生活中,能够引起头发损伤的因素比比皆是。因而,通过使用优质的护发产品来修复受损伤的头发是广大消费者的共同愿望。然而,怎样才能设计出能够满足消费者需要的护发素技术呢?本文作者根据在宝洁全球护发研发中心的多年实际工作经验,举例论述护发素技术设计中的一些基本思路和手段。希望能对同行业的技术人员起到抛砖引玉的作用。
首先,作为技术设计的出发点,深刻理解头发受损前后其结构及性能上的变化十分重要。事实上,头发受损前后的差异是多方面的,与造成头发损伤的原因及损伤的程度有着直接的关系。众所周知,造成头发损伤的主要原因有烫发、染发等引起的化学损伤,梳理等引发的物理损伤,由于热吹风或电烫时温度过高而引起的热损伤,以及日光损伤及气候老化等。理论上讲,物理损伤主要影响头发的表面性能,而化学损伤则波及表面及内部结构。然而现实生活中,往往是多种因素同时起作用。因此,针对不同原因造成的头发损伤,分别建立受损后结构及性能变化的模型极为重要。
以由漂白或染发引起的化学损伤为例。染发剂和漂发剂是透过毛小皮,进入毛皮质中而发挥作用的。其中永久性染发是通过将氧化染料渗透到头发内部,并在氧化剂的作用下发生氧化聚合,生成高分子色素而染色。而脱色也是通过将漂白剂与头发中的黑色素发生氧化反应而完成的。这些化学反应都不可避免地会改变毛发的表面及内部结构。而毛小皮会首当其冲地受到影响。毛小皮最外层的疏水性保护膜――脂肪酸层(F-layer)将首先被分解而脱离,使得头发表面变得比较亲水且带更多的负电荷。图1中的原子力电镜图显示,在高相对湿度的环境下,受损伤的头发表面附着着一层湿气。这就证明了受损后的头发更加亲水。进一步的损伤会使毛小皮上出现许多微小的空洞,最终毛小皮变得粗糙并容易出现剥蚀。同时,化学处理还不可避免地会改变头发内部的结构,如引起头发中蛋白质流失、结晶度下降等。
上述因损伤而引起的结构及性能的变化会严重影响头发的美观,为人们的生活带来烦恼,甚至直接影响到人们的心理健康。主要表现为受过损伤的头发摸上去感觉“没有光泽” 、“粗糙” 、“缺乏弹性” 、“不易梳理”、“易断发”等等。这些都是上述物理化学性质变化的表观现象(图3)。实际上,许多研究结果表明:受损伤的头发有含水量降低,拉伸强度下降,弹性及韧性下降,颜色和光泽损失,表面纹理变得粗糙等物理性能的变化。干燥、缺乏水分又会进一步促使头发的剥蚀,形成恶性循环。而头发受损后光泽度的下降主要是由于发表面变得粗糙,对光的反射效率降低所造成的。因此,为消费者提供能够有效地恢复头发性能的护发产品是十分重要的。
2. 头发修复技术的设计概念
如前节所述,头发受损后会出现许多与以前不同的表观变化。而在设计修复技术时,我们应该抓住其本质的物理性能变化,如疏水性变化及表面光滑度变化等。针对这些变化而选择相应的技术,并通过大量的实验筛选才能达到最佳效果。这里用两个最广为人知的护发成分作为例子来论述怎样进行最佳设计。
既然恢复头发的疏水性和平滑性是修复损伤头发的重要组成部分,显然使用含有丰富的疏水性基团的成分应该是一个行之有效的方法。因受损后的头发带有更多的负电荷,选用带正电的阳离子化合物与其相结合则显得更有意义(图4)。由此可以想象,长碳链(碳十六以上)阳离子表面活性剂将是一个良好的选择。
阳离子表面活性剂(如季铵盐等)能够与头发表皮的阴离子相互吸引,有效地吸附在头发上,从而给头发重新覆上一层疏水保护膜。它同时也起着层的作用,使头发变得光滑、柔软。
众所周知,另一类常用的护发成分是硅酮类(聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷共聚醇、氨基硅酮等)。这里主要是利用了硅酮类的高疏水性及低表面张力的特点。由于具有极低的表面张力(16-20mN/m),硅酮可以均匀在头发表面展开而形成薄膜。从而使头发表面变得平整光滑、富有光泽。同时也可一定程度防止头发中水分的挥发。从图5的原子力显微镜图中,我们可以清晰地观察到硅酮膜的平滑效果。
除了上述两类广为人知的护发成分外,还有很多可供选择的原料,这里不一一赘述。但既然护发剂的选择很多,为什么有些产品对头发的修复效果却并不理想呢?可见选择最佳的护发成分的组合并不是一件简单的事。
3. 头发修复技术的优化方法
这里还是以以上述两种常见的护发成分为例进行说明。阳离子表面活性剂及硅酮的种类繁多,选择起来并不容易。选择的关键归纳起来有以下几点:
1) 首先要根据对象消费者群的发质,设定头发修复程度的技术指标。显然对于要求高的消费者如达不到其要求、或反之给要求较低的人以过高的护发效果,都难以使其满足。
2) 在选择原料时,要根据其实际功能做到分工清晰,各有所用。最好能够通过单一变数的实验进行筛选。在此基础上,再进一步寻求原料之间的互补性及协同作用。
3) 积极应用各类理论模型来指导原料的筛选工作。这样做可以提高筛选的效率。
4) 根据功能上的要求,选择适当的物理性能参数作为筛选过程中的指标。
下面就举几个例子来具体地说明一下。首先以阳离子表面活性剂的设计为例。在选择阳离子表面活性剂时,除安全性及成本之外,还应考虑以下两个关键因素。第一是它在头发上的附着效率。再者就是对头发疏水性及光滑度的改善效果。一般可以通过测试经阳离子表面活性剂处理后的头发表面能以及摩擦力来筛选。而另一个行之有效的方法就是通过使用计算机做分子模拟来预测其性能。这里首先需要的是建立一个合理的头发外表皮的分子模型。然后通过能量最小化的模拟,推算出不同的阳离子表面活性剂与头发间的结合能以及结合以后的表面能(图6)。由此预测哪一类的阳离子化合物最为理想。经验表明,模拟值与实验数据有较好的相关关系。图7所示的阳离子表面活性剂对头发表面能的降低作用的实验结果,就是在分子模拟的指导下获得的。其中阳离子表面活性剂1号及2号的实验结果与模拟值大致相同。对于硅酮等护发成分也可使用同样手段指导筛选,但相对来说模拟高分子时的难度要大得多。
Molecular Simulation of Cationic Surfactant Adsorption on Hair Surface
Hair epicuticle surface
(Energy optimized for 18MEA)
Cationic surfactant on hair surface
(Before energy optimization)
Cationic surfactant-hair complex
(Energy optimized)
下面再以硅酮为例论述如何利用原料的物理性能参数作为参数进行筛选。我们知道,未经改性的聚二甲基硅氧烷是非常疏水的。头发原本也是疏水的,但经过损伤的头发变得相对亲水,其亲水程度根据受损程度不同而变化。由此引发的问题是:如果仅使用聚二甲基硅氧烷,它虽然会有效地附着在未受损的头发上,但对于严重受损的头发则不很有效。好在现在经过改性(或功能化)的硅酮的种类也很多,关键是使用什么指标去筛选。既然使硅酮与头发的疏水性相符是问题的关键,利用硅酮与水之间的界面张力作为主要物理性能参数,就可以有效地筛选出最佳的适用范围(图8)。在此范围内的改性硅酮能够有效地附着在有着不同损伤程度的头发上,从而起到良好的修复作用。
4. 优质护发素的修复效果
通过上述各种科学手段进行最优化筛选后产生的技术,使用在护发素产品中后具有理想的头发修复效果。其中包括恢复头发的易梳理性、顺滑性、柔软性、光泽度、强韧度,以及防止毛燥及头发脱色的效果等。这些技术在宝洁公司全球护发产品中发挥着十分重要的作用。下面举两个例子说明优质护发素的修复效果。
图9是头发表面Z-电位的结果比较。不难看出,未经护理的头发表面均带有负电荷,而头发受损伤后所带负电荷增多。相反,即使是受过损伤的头发,经护发素护理后的其表面几乎不再带负电荷。这说明护理后的头发表面相对疏水,附有一层保护膜。从图9的实验还可以发现,经过优质护发素处理过的头发表面接近电中性。这一特性使头发更能保持优美的发型,免受由于静电所造成的对头发造型的影响(从而达到防止毛燥的效果)。
图10通过比较头发拉伸强度,说明优质的护发素可以使受损的头发恢复到原来的强度。经过优质护发素处理的头发表面,改性硅酮类活性成分往往会形成一层极薄的膜,大大降低了头发表面的摩擦系数,从而使头发变得极易梳理,降低了由梳理而带来的损伤。
由于头发本身不是一个活性组织,头发中的营养成分会随着时间的推移而流失,并且得不到补充(尤其是发梢)。优质护发素的另一个功能是给受损的头发内部结构提供蛋白质和氨基酸等活性成分,从而使头发恢复原有的物理性能。图11中的电镜图像就显示优质的护发素对受损的头发内部结构也有明显的修复效果。
篇6
[关键词]采油;技巧;基础
中图分类号:F426.22 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)06-0379-01
我国当前和未来都将面对低渗、稠油等难开发油藏及特高含水期油藏,如以满足国家对油气的需求,这就需要我们对油气知识做出更多的了解。油藏工程和矿场油气集输工程有着紧密的联系。对油田进行措施配置有利于延长油田稳产年限,降低开采难度,在进行采油工程方案设计钱需要弄清楚油藏的地质特征和开发条件,采油工程方案为油田地面建设提供了实际依据。我国大多数油田已处于高含水、高采出阶段,产量递减较快,水油比上升造成的油气田开采难度越来越大。采油面对的是不同地质条件和动态不断变化的各种类型的油藏,只有根据油藏地质条件和动态变化,作为实现油藏工程方案制定的油田开发总体指标的一大保障,油气田的开发技术在整个石油工业中占有重要地位。勘探井和开发井在钻井的最后阶段都是完井,用以解决生产套管直径问题的一套崭新的优化完井设计的新方法,是对完井工程技术的创新,设计人员首先要确定油管直径和开发过程中将要运用到的采油工艺,标明套管材料以及强度的选择要求。由于油藏地质研究和油藏工程方案是采油工程方案设计的资料来源, 地层油的本身重力,在油田建设中常会遇到油井层受损的问题, 以油层流出动态和油管节点分析为基础,是对传统完井工程概念的更新,研制了多种水质过滤装置以提高注入水水质,并研究成功水力活塞泵抽油设计和诊断技术,这样水珠压力便能驱动油流,已恢复油井正常的生产功能。采油最重要的问题是如何提高采收率,高含水期水力活塞泵改用水基动力液等配套技术,同时研究了防腐注水管柱以及测试仪表。达到了液压投捞可测试、调整多层的细分注水的目的。
近年来,部分抽油井出现了结垢及铁锈卡泵现象,给油井生产带来很大危害。注塑抽油杆扶正器也同样存在强度问题,甚至有些井出现供液不足,泵效大幅度降低。虽然限量恢复注水以来情况有所缓解,因此扶正器只是在一定程度上减缓了杆、管偏磨程度,使得电泵总处于温度较高的地层环境中。目前在用的电泵均己达到或即将达到使用年限,并没有从根本上解决杆管偏磨问题,通常情况下,注水温度不会对油田开发造成太大的影响。但由于油藏受到温度变化的影响比较明显,从而给以大直径管式泵抽油为主的油藏生产带来困难。突出表现为,抽油系统冲程损失增大,特别是近年来增加了侧钻井和定向斜井,而且因滚轮脱落造成卡断抽油杆的事故也时有发生。使得有杆泵采油需要克服井斜的影响。表面活性剂驱油和碱水驱油及复合体系驱油,低温井口安装电加热器如电阻丝电加热器和陶瓷片电加器,以提高液流温度,从而提高水驱油的波及系数。提高原油的流动度,可起到撑直、稳定管柱的作用。由于滚轮扶正器上的扶正轮与油管壁接触面积小,气体混相驱油是指通过注入与原油相混的流体,来排驱残余油。工作状态极不稳定,是通过将聚合物添加到水中,提高注入水的粘度,主要表现为泵体质量老化,原油及岩石的变化等引起原来流体的物理化学平衡破坏,电机散热不良,烧坏频繁。为了使这些工具在抽油杆柱组合中达到优化合理,同时在设计中,由于管式泵或电潜泵的机械结构引起在过流断面狭窄处流体流速骤增,预测内容主要是全油田年注水量、日注水量、单井日注水量等,热力采油通过向油层注入热水或蒸汽提高油藏温度而降低原油的粘度,压力下降,加上降压开采阶段的泵挂加深,长期积累于套管表面,在停注降压开采过程中,这也是造成目前电泵井检泵周期短的主要原因,提高油气采收率技术主要包括化学驱,气体混相驱,热力驱,微生物采油和物理采油等,但必须与其它先进的采油工艺技术相结合才能发挥作用,这是由于通过注气可以形成局部分布的气油界面;随着油气界面的下移,藏类型是决定油田开发方式的基础和依据,而开发方式不仅要适应油藏的不同特点,对不同油藏应有不同的开采方式和开发井网。为了避免因油层受压出现裂缝通道,规定常规油藏注水的压力低于油层破裂压力,随着开发过程中产液量的不断递减,这种模式越来越不适应。一方面压力值需小于地层破裂压力,然后把它开采出来。这样可以大大提高油气田的采收率。对大泵的抽油杆柱下部增加加重杆来防止因下冲程杆柱受压弯曲导致的偏磨,在起下管柱作业时,油管与套管摩擦使锈垢剥落。
多种驱油方法的组合是由于各种驱油法,都有各自的优缺点,很难完全满足不同环境下油层的驱油。来研制更加有效的开采技术,用最小的经济投入来获得最高的采收率,因为它可以使排驱剂所到之处的油百分之百的采出。油是充分利用石油资源的重要途径,即需要有先进的采油工艺技术总的来说才能实现对它有效开发,虽然三次采油方法很多和这方面的研究取得巨大的突破,当这种技术与提高波及系数的技术结合起来时,又降低了表面活性剂和聚合物的吸附滞留损耗,还可大幅度降低油水界面张力,油气田采收率的影响因素包括内部因素和外部因素,在油气田的开发过程中,先进的监测与观察技术;先进的油层改造技术和先进的管理方式来保证开发工程的实施。不仅取决于油藏与设备条件,同样也取决于有无气源。虽然可用于混相的气体有数种,其中的碱与原油中的环烷酸类可形成皂类而自生出主要是狡酸盐类表面活性剂,预测注水量的目的在于保持油藏注采的压力处于平衡状态,这就需要对不同含水阶段的油藏进行注水量的预测,在三次采油方法中化学复合驱无论是提高采油率幅度,还是降低成本都有很大发展潜力,不但可以除去原油中的酸类,而且能形成表面活性剂/聚合物驱,混相驱在提高采收率的方法中,具有很大的吸引力,表面活性剂体系全部替代昂贵的表面活性剂,既减少表面活性剂的用量,提高波及系数和驱油效率,特别是现在油价不高的情况下还不宜实现大规模的工业化,提出了各种驱油法组合的新型采油技术,有二元复合驱和三元复合驱,这时就需要避免由于注入水的温度过低造成原油出现石蜡析出,带来地层损害和渗透率下降,,油田开发的过程是一个不断认识、不断调整的过程,需要人们具有先进的认识方法和改造技术,但是除聚合物驱外其它驱油法目前仍处于基础理论研究和先导性试验阶段。
由于油藏的多样性,决定了油田开发方式的多样性。人们通过长期的实践和科学的探索,在油田开发过程中始终需要有能适应地下情况变化的工程技术来实现有效的开发目标,这是在油田开发过程中需要不断研究和解决的问题。因此通过对它们的研究,不断提高对油气田采收率影响因素的认识,要有效地开发油田,就得在开发过程中,要综合考虑油气田内部因素和外部因素来最大限度地提高油气田的采收率。不断调整各项措施,是未来很长一段时间内所有地质工作者的重要任务。
参考文献
篇7
关键词:纳米氧化铝 制备方法 问题 前景
Preparation Methods of Nano-alumina and Its Characteristics
LI Yifan
(Shenhua Zhunneng resource Comprehensive development Co. Ltd.,Inner Mongolia Zhungeer010300)
Abstract:The characteristics of nano-alumina are briefly introduced,and the preparation methods of nano-alumina and its characteristics are reviewed. Points out that the problem of nano-alumina industrialization in our country,meanwhile look forward to the prospect of nano-alumina industry.
Key words: nano-alumina preparation methods problem,prospect
一、综述
氧化铝是一种白色粉末,已证实有a、b、g、d、e、x、r、l、h、q、κ和无定型氧化铝等十二种晶型[1],并各自表现出不同的性质,它们在高温下长时间加热都会转化为稳定的a-Al2O3。氧化铝按用途分为两大类,一是用作生产电解铝的冶金氧化铝;二是种类繁多的非冶金用氧化铝,又称特种氧化铝。目前特种氧化铝已开发出了数百个品种,在材料、航天、化工、电子、生化医药等高科技领域广泛应用[2]。
纳米氧化铝是一种尺寸介于(1~100) nm的超细特种氧化铝颗粒,具有良好的体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,在光、电、热力学和化学等方面表现出一系列的优异性能,例如高硬度、高强度、耐热、耐腐蚀等,广泛用于精细陶瓷、生物医学、半导体材料、表面防护层材料、光学材料、催化剂及其载体等领域[3]。
二、制备方法及特点
纳米氧化铝的制备方法很多,根据原料在反应中的存在形式,可分为:固相法、气相法、液相法。
1.固相法
固相法是将金属铝或者铝盐直接研磨或加热分解后,再经过煅烧处理,发生固相反应,得到纳米氧化铝的一种方法。为了提高固相反应速率,可将固体原料研磨使反应物完全混合,或将原料加压成片,加大反应物间的接触面积。固相法的成本低,产量大,制备工艺相对简单,不存在颗粒间因羟基凝集脱水所导致的粉末团聚;但存在能耗大、效率低,产品粒径不够微细,粒径分布范围广,粒子易氧化变形,易混入其他杂质等缺点。
固相法分为机械粉碎法、化学热解法和非晶晶化法。
1.1机械粉碎法
机械粉碎法是用机械对物料进行粉碎和研磨制取氧化铝的方法。机械粉碎法要求简单、成本低、产率高,但是会产生表面和界面的污染,所得氧化铝粉体纯度低、粒径分布不均,而且制备的粉体容易发生团聚。
1.2化学热解法
化学热解法是通过对铵明矾或碳酸铝铵等无机铝盐进行热处理得到纳米氧化铝的一种方法。化学热解法主要包括铵明矾热解法、碳酸铝铵(AACH)热解法和喷雾热解法3种。
铵明矾热解法是用硫酸铝溶液与硫酸铵反应制得铵明矾,再加热分解成纳米氧化铝。煅烧过程收集的炉气可制成硫酸铵循环使用。该法工艺简单,生产成本低,产品质量稳定。缺点是反应过程中有SO2、SO3产生,污染环境,且生产周期长,难实现规模化。目前逐渐被AACH热解法代替。
铵明矾热解法发生的主要化学反应有:
Al2(SO4)3 + (NH4)2SO4 + 24H2O 2NH4Al(SO4)2・12H2O (1)
4NH4Al(SO4)2・12H2O 2Al2O3 + 2NH3 + N2 + 5SO3 + 3SO2 + 53H2O (2)
AACH热解法是将铵明矾与碳酸氢铵反应制得铵片钠铝石前驱沉淀,然后经1200 ℃灼烧,可制得粒径为15 nm左右的高纯氧化铝粉体[4]。此法不产生腐蚀性气体,无热分解时的溶解现象,产品粒径控制好,且能简化操作。但要求严格控制反应物配比,而且除杂较困难。张中太等[5]利用此法,通过控制适当的反应物配比和反应体系的pH值,最终制得粒径为(5~20) nm的活性氧化铝。其发生的主要反应有:
NH4Al(SO4)2 + 4NH4HCO3 NH4AlO(OH)HCO3 + 3CO2 + H2O
+ 2(NH4)2SO4 (3)
2NH4AlO(OH)HCO3 Al2O3 + 2NH3 + 2CO2 + 3H2O (4)
喷雾热解法(Spray Pyrolysis,简称SP法),也称溶液蒸发分解法,它是一种将金属盐溶液以雾状喷入低压高温气氛中,使其中的溶液蒸发,金属盐发生热分解,从而直接生成组分均匀、分散性良好的超细氧化铝粉体的方法。因其工序少,适于连续操作,易于控制组成及纯度,且可以改善粉体团聚现象,故日益受到关注。
1.3非晶晶化法
非晶晶化法是先制备非晶态的化合态铝,然后经过退火处理,使其由非晶态向晶态转变。由于非晶态在热力学上是不稳定的,在受热或辐射条件下会出现晶化现象,通过控制晶化条件,可制备符合要求纳米氧化铝晶粒。此法工艺比较简单、易控制,能够制备出化学成分准确的纳米材料,并且不需要经过成型处理。但该法生产的纳米氧化铝的塑性对晶粒的粒径十分敏感,只有粒径较小时,塑性较好,否则材料变得很脆。同时,非晶合金的尺度至今都不是很大,限制了非晶晶化后的纳米体材尺度。
2.气相法
气相法是直接利用气体或者等离子体、激光、电弧等方式将物质加热变成气体,使其在气态下发生物理或化学反应,冷却凝聚长大形成超细粉体的方法。此法又可分为物理气相沉积(PVD)法和化学气相沉积(CVD)法。PVD法是在真空容器中充入低压惰性气体,加热氧化铝使其蒸发,气化的分子与惰性气体原子相互碰撞而冷却,凝结成纳米粉末。CVD法是以铝的单质、卤化物、氢化物或有机化合物为原料,在气化状态下进行化学反应,经过成核、聚集和长大而形成纳米粉体的方法。
气相法的优点有:反应条件易控制,产物易精制;可通过控制反应气体来得到少团聚或不团聚的超细粉末;反应操作可以连续长时间进行;气相反应中不存在溶剂或副产物,避免了产物污染的情况;颗粒分散性好、粒径小、分布窄。其缺点在于该法对反应设备要求严格,设备操作比较复杂;温度变化、气体流速等控制步骤繁杂困难;成本高,产率低,不适合大量生产,粉末收集困难[6]。
3.液相法
液相法可分为:溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法、微乳液法、相转移分离法等。其易通过改变反应条件(原料浓度、反应液pH值、温度、压力等),控制产物的形貌、粒径、化学成分。还可在反应阶段掺杂添加剂或表面改性剂等,制成多成分的均一微粉体,改善粉体性能[7]。该法制备的超细微粉表面活性好,工业化生产成本低。但此法容易引入杂质,产品纯度稍差。同时,反应物以溶液形式存在,得到产物易因羟基发生凝集,造成颗粒大小不均匀。
3.1溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是目前在纳米氧化铝制备中研究和应用较多的一种方法,其步骤如下:将金属醇盐或无机盐(仲丁醇铝、丙酸铝、AlCl3、Si(OCH3)4等)溶液注入能使其水解的溶液(柠檬酸、碳酸铵、尿素等)中长时间陈化,生成稳定的流动性溶胶体系,再缩合成无流动性的凝胶,在抽真空的情况下对凝胶低温干燥、磨细可得氢氧化铝超细粉,再经煅烧即得氧化铝纳米粉。
该法反应温度低,产品晶型、粒度可控,且粉体颗粒细小、粒子均匀度高,纯度高。但是,凝胶的干燥过程容易产生团聚。所以,在制备工艺中,常常要加入分散剂,使凝胶的表面改性,以避免凝胶粒子团聚。使用的分散剂多为表面活性剂,这些表面活性剂具有不同的亲水/疏水平衡常数,它们的加入能有效地破坏晶桥网络结合,防止胶粒团聚,可以达到乳化溶液和分散胶粒的目的。
溶胶-凝胶法根据原料的不同分为醇盐溶胶-凝胶法和无机盐溶胶-凝胶法。前者醇盐价格昂贵,工艺过程不易控制,后者虽避免了昂贵的醇盐和有毒的有机溶剂,但会引入杂质离子,需要对凝胶进行洗涤。
溶胶-凝胶法和其它方法相结合也为纳米氧化铝的制备开辟了新途径。彭天佑等以Al(NO3)3和(NH4)2CO3采用溶胶-凝胶法结合异相共沸蒸馏技术对氧化铝凝胶脱水,有效防止了硬团聚,制成粒径为68 nm的单分散球形氧化铝粉体。并通过XRD、TG、TEM、DTA、BET等手段监测整个工艺过程,初步确定了制备超细氧化铝粉体的工艺条件[8]。
3.2沉淀法
沉淀法是在铝盐料液(氯化铝、草酸铝、硫酸铝胺、硝酸铝、偏铝酸钠等)中添加适当的沉淀剂(如氢氧化钠、氨水、碳酸铵、盐酸、柠檬酸等),将溶液中的铝离子以沉淀(如Al(OH)3、Al2O3・xH2O)的形式析出,然后过滤、洗涤、干燥、煅烧分解等得到所需的氧化铝粉体。
沉淀法又分为直接沉淀法、共沉淀法、以及均匀沉淀法。直接沉淀法是通过沉淀反应,直接从溶液中制备纳米粒子;共沉淀法是把沉淀剂加入混合后的金属盐溶液中,使各组分混合沉淀,然后加热分解得到超微粒子;均匀沉淀法是以易缓慢水解的物质为沉淀剂,通过控制水解速率,缓慢生成沉淀剂,就可避免浓度不均匀现象,使过饱和度控制在适当的范围内,从而控制沉淀粒子的生长速度,获得团聚少、产品粒度均匀、纯度高的超细粉。
沉淀法一般在常压低温下短时间内完成反应,设备简单、操作方便可调,工艺流程短,实验成本低。但反应受溶液组分、浓度、温度、时间、酸碱性等的影响较大,如水合离子的水解常数pKa和pKb数值小或为负数时,就会大量存在水解反应,固体就会以羟基的形式沉淀,影响产物质量。另外,产物是在低温下反应生成,一般为无定形结构[9]。但近年来,通过引入冷冻干燥、共沸干燥、超临界干燥等工艺,有效解决了硬团聚问题,能制得质量较高的纳米粒子。
3.3水热法
水热法是指通过控制高压釜的温度,创造一个高温高压的水溶液环境,加速离子反应,促进水解反应,在水溶液或蒸汽流中制备氧化物,再经分离和热处理得纳米粒子。水热法制得的粉体成分纯净,粒度分布窄,团聚程度低,但反应对设备的要求很高,成本较高。
3.4微乳液法
微乳液是在表面活性剂及助表面活性剂的作用下,将水相高度分散在油相中或反之,形成的“油包水”或“水包油”型热力学稳定体系。它避免了产物在合成过程中颗粒发生凝集,从根本上限制颗粒的增长。体系中生成的沉淀经洗涤、干燥、煅烧后制得纳米粉体。该方法设备简单,得到的粒子粒径小、分布均匀、稳定性高、重复性好,但由于所制得粒子过细,固液分离较难进行。制备过程使用大量有毒性的有机溶剂,成本较高,反应条件苛刻,整个过程必须严格控制,难以在工业上实施[10]。
3.5相转移分离法
往铝盐溶液中加入碱性溶液,当刚开始产生氢氧化铝沉淀时,通过加热、超声粉碎使之溶胶化;在水溶胶中加入阴离子表面活性剂,抑制核的生长和凝聚,再加入有机溶剂,使粒子转入到有机相中;加热减压除去溶剂,将残留物质干燥、煅烧得到纳米氧化铝微粒。
该方法的关键是利用表面活性剂将水溶液中的胶粒转移到油相中,然后弃水,达到较快速简易地将胶体粒子和水分离的目的。
三、存在问题与展望
纳米氧化铝作为一种新兴材料,它的制备主要停留在探索实验阶段。目前,大多数制备的纳米氧化铝质量不高,制备过程重复性差。有些方法存在工艺复杂、条件苛刻、成本高等问题。故关于纳米氧化铝制备的结构分析、反应机理、反应过程等问题还有大量的工作要做。可以预计,在国家政策的大力支持和众多科研工作者的努力下,我国纳米氧化铝产业必将有新的突破,为国民经济的发展注入新活力。
参考文献
[1]刘聪建.微晶氧化铝高档耐磨材料的研制[J].江苏陶瓷,2010,43(2):10-12.
[2]李斌川.低温燃烧合成法制备纳米氧化铝的研究[D].沈阳:东北大学博士学位论文,2007.
[3]郝保红,段秋桐等.“稀土-铝”纳米催化剂的研制及其在尾气净化方面的应用前景[J].当代化工,2013,42(6):810-816.
[4]郝 臣,陈彩风,等.化学法合成纳米氧化铝工艺研究[J].机械工程材料,2002,26(7):25-27.
[5]张中太,林元华,等.纳米材料及其技术的应用前景[J].材料工程,2000,3:42-48.
[6]侯毅峰,刘 锋,卫芝贤.纳米氧化铝的制备及应用[J].机械管理开发,2009,24(5):73-74.
[7]朱梅琴.超细氧化铝的制备及改性研究[D].北京:北京化工大学硕士研究生论文,2013.
[8]李慧韫,张天胜,杨 南.纳米氧化铝的制备方法及应用[N].天津轻工业学院学报,2003,18(4):34-37.
篇8
英文名称:China Surfactant Detergent & Cosmetics
主管单位:山西省科学技术厅
主办单位:中国日用化学工业研究院
出版周期:双月刊
出版地址:山西省太原市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1001-1803
国内刊号:14-1320/TQ
邮发代号:2-328
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1971
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式
篇9
论文摘 要:在科学技术的发展中,化工技术已渗透到科学技术的各领域,对科学技术的进步、国民经济和现代社会生活的发展发挥着重要的作用。化工专业课程的特点是论文性强、概念抽象、原理复杂,对成人学生来说是比较困难的。笔者在教学过程中结合成人的特点,结合专业课程特点,有针对性的提出几点意见和建议,以期提高成人化工专业的教学质量。
成人教育在我国的高等教育中占有越来越重要的地位,这充分体现了我国高等教育的“终身化”、“大众化”和“综合化”。成人学生大部分是已工作的在职人员,虽然他们具有丰富的实践经验,但对化工专业理论知识的掌握和理解存在着很大的差异,另成人学生毕业较早、年龄偏大,因此,这决定了成人教育与全日制本科教学有着许多不同。作为化工专业从业人员,面对科技,文化,经济全球化的激烈竞争,我们必须接受新的知识,不断提高自己的工作能力和专业水平,对我国化工行业的迅速发展添砖加瓦。我国成人教育的办学规模越来越大,学员人数越来越多,在提高广大在职化工人员的专业水平上发挥着重要的作用。但目前,我国化工成人教育也存在着“普教化”倾向,缺乏成人特点,不能很好地满足社会对化工成人高等教育所培养的人才在知识和技能等方面的更高要求。为此,笔者结合成人教育特点和教学实践,就化工专业成人的教学方法进行探讨,以适应化工成人教育发展的需求。
1 掌握成人学生特点,因人施教
成人学生的来源不同于全日制本科生,学生来源主要是已经参加工作的具有一定社会实践能力、独立人格的在职人员,他们毕业较早,受外界干扰多,精力不易集中,但对知识的追求欲很强,重视接受教育对自身价值的提升。他们的学习是一种充电,是对知识更新与补充,也是对专业理论和技术的提高。又由于每个成人以前所受教育不同,对专业知识的掌握参差不齐,这就要求教师必须针对成人的特点,因势利导、因人施教。成人学生有实际工作经验,多数来自生产第一线,如来自化工厂化验室的学员,他们对常规的分析方法和分析手段比较熟悉,但对近代分析仪器手段比较陌生,且充满兴趣,所以在讲授这部分内容时,我们尽可能讲述每一种仪器分析方法最新进展,以满足成人学生对知识的求新心理。例如,在讲述光谱分析部分时候,侧重介绍荧光、红外光谱,波谱学等的工作原理及分析手段,加以动漫和化工软件演示,以此激发学生学习的能动性,满足他们求实创新的需求。
成人学生的年龄一般较大,记忆力远不如全日制学生,但他们对知识的理解性和逻辑性的记忆较强。针对这一特点,加强理解性记忆,具有重要意义。为此,在授课内容中注重用通俗的语言结合成人的实践经验来把枯燥、乏味的理论知识传授给学生。例如,化工生产中温度、压力是如何确定的?需用到物理化学中的化学平衡的知识,直接讲述化学平衡学生难以理解记忆,我们结合学生在实际操作中的情况,如合成氨的生产,为什么条件是高温、高压?把实际和理论结合起来,进行对比讲解,提出在实际操作中如果温度低了,会出现什么情况,对产率有何影响?当温度高了又有何影响?学生把自己的实践和理论结合马上就理解了温度、压力等操作条件是如何影响生产的,进而知道了温度、压力等是如何确定的。又如在无机化学中讲到原子轨道理论,分子轨道理论和杂化轨道理论时,我们可以把这几个知识放在一起,进行对比,找出它们的差异,同时以动漫演示这几种理论的变化过程,相信成人学生对这种复杂、抽象的概念理解也不会太难了,加深了学生对知识的理解记忆。
2 采用多种教学方法,激发学生的学习兴趣
由于成教学生大多数基础较差,且对这门学科缺乏正确认识,有些学生甚至觉得学习理论在实际中没有多大的用处,因此缺乏学习积极性。要激发成人学生的学习积极性,在教学中就应针对成人学生特点,采用多种教学方法。
2.1 启发式
启发式教学是一种注重发挥学生主体能动性的一种学习方法,比较适合成人学生独立思维、积极主动地去获取知识的特征。启发式教学是指教师从学生的实际出发,采用各种有效的形式去调动学生学习的积极性和主动性,指导他们动脑、动口、动手,经过自己的思考去获得知识,引导学生去发现问题、提出问题、分析问题、解决问题,使之生动活泼、有兴致地学习。有人提出了启智的七把钥匙:第一,质疑;第二,引趣;第三,勤学;第四,改难;第五,动情;第六,求变;第七,务本。教师在教学中采用满堂罐式的教学,只能使学生觉得乏味,最后完全失去学习的兴趣。在教学中如果教师善于应用启发式教学,不但使学生想学、愿学,而且提高了学生的创造性思维能力。例如,我们在讲授硫酸这门课时,可以提出“生产硫酸的原料有哪些?”“原料不同对后面的工序有何影响”、“由于原料的不同生产硫酸的工艺有何不同?”“为什么硫酸的净化工序差别较大?”等一系列问题,要求他们认真思考后再回答,这样就能使他们的思维活动变得非常积极而主动,讲授的有关知识也就很快掌握了。这样不仅可以启发学生学习基础知识的自觉性,而且对培养学生的科研兴趣和创新意识大有裨益。
2.2 对比式
化工专业有些课程的内容比较相似,要想区别并理解记忆这些内容,对比法是一种行之有效的讲授方法。例如,有机化学中的双分子亲核取代、单分子亲核取代和双分子消除反应、单分子消除反应非常相似,很容易混淆,而这部分内容既是重点又是难点,在讲授过程中我们把这四个内容放在一起进行列表找出相同点和不同点,并且抓住几个关键词取代、消除,单分子、双分子进行讲解,再从反应机理进一步对比,这样就使学生对这几个概念有一彻底的理解,从而达到了对理论知识的掌握。又如物理化学中有一些公式十分相似,如范特霍夫公式、克—克方程和阿累尼乌斯方程外在形式的相似隐含着它们之间一定有内在联系,只要我们分析一下上述关系式的来踪即可发现它们相似的内在原因。这些公式相似的内因是由于它们都反映着某种平衡关系及体系从一个平衡态变到另一个平衡态的条件。推广开来,对任何一个可用平衡表示的热力学体系,用有关平衡理论去讨论总可以得到某个物理量随温度的变化为该类形式相似的公式。这种相似性为我们掌握热力学量间的关系及热力学方法处理问题的特点,进行一些物理量的计算或一些公式的理论推导提供一定的方便。通过对几个相似公式的分析,我们把不同章节的公式联系在一起,通过挖掘教材内容和各知识点的结合,使学生易于理解及记忆。有利于成人学生对相关内容记忆得更深刻。
2.3 比喻式
化工专业课的理论性较强,在教学过程中常常会遇到一些较难理解的理论和概念,如果只用专业语言去讲,成人学生由于专业基础普遍较差,很难听懂,此时就可以运用比喻的方法把一些理论问题形象化去讲,可达到事半功倍的效果。例如,我们在讲授表面活性剂分子的结构时,可以将其比喻成火柴,火柴的大头是表面活性剂分子的极性基部分,火柴杆是表面活性剂分子的非极性基部分,这样形象化的比喻就能使学生很轻松地接受表面活性剂分子的结构并能牢牢地记住。又如在物理化学中讲授熵的物理意义时,我们可以把熵比喻成一个小孩,孩子天生好动,这是一个自愿过程,熵是增大的,无序度也是增大的;而想让孩子不动,则必须束缚他,这是一个非自愿的过程,熵是减小的,有序度是增大的。这样把一个抽象的概念形象化,使学生很容易理解。
2.4 总结式
一堂课讲完以后,都必须留十分钟左右的时间,对这堂课进行总结、归纳。成人学生理解问题、分析问题的能力强,因此,可以用准确简练的语言,提纲挈领地对一些重点、难点进行总结。这样学生可以牢牢抓住本节本章的重点、难点,加快了对知识的掌握,除此总结式还可以提高学生对知识的概括能力,不会出现眉毛胡子一把抓的结果,更有利于学生更好的完成学习任务。
3 利用现代技术手段,完善教学环节
化工专业的专业基础课程,如有机化学中的有机化合物的分子结构,由于结构抽象、复杂,很难用语言描述清楚。化工专业的专业课程,如无机化工工艺学教材中有许多的工艺流程图和众多的配方,用常规方法进行教学,既难板书,又费时间,一堂课下来讲不了多少内容,难以完成大纲规定的教学任务。针对上述情况采用现代的、高技术的、大容量的现代化教学方法如多媒体教学,借助计算机技术将图像、声音、文字、动画等相结合,形成“动静结合、声形并茂”的教学情境,使微观世界变得直观、明了,非常有助于学生对知识的理解和掌握。利用多媒体课件教学可以使有机化合物的结构一目了然;可以使各流程中物料的流向、产物的分离、设备的结构形象生动。
4 根据教学实际强化理论基础
成人学生多数离校已久,知识结构相对老化,基础理论较为薄弱,对抽象的、逻辑性较强的理论知识的学习困难较大。针对这种情况,教师必须全面了解课本,深入研究教学大纲,做到心中有数。在讲解过程中对较易掌握的知识可以一带而过,碰到理论性强的难点和重点时,例如,无机化学中的能斯特方程、法拉第定律等的数学表示式含义及其各种符号的意义和公式应用的条件和范围,有机化学中的各反应的反应机理、特点,提出来讲深讲透,可以重复多次的讲解,重点一定要突出,难点一定要强调,使这些知识在学生大脑中扎根,而达到学生对知识的熟练理解和掌握。
5 结语
随着专业改革的不断深入,在成人化工专业的教学过程中,不断的探讨适合成人学生能力培养的课程教育方式和方法是有必要的。通过教师在教学中的不懈努力,相信一定能完成课程教学改革的任务,为社会培养合格的化工人才做出贡献。
参考文献
[1] 湖南大学化学化工学院组.分析化学[m].北京:科学出版社,2001.
[2] 陈五平.无机化工工艺学[m].北京:化学工业出版社,2001.
[3] 肖衍繁,李文斌.物理化学[m].天津:天津大学出版社,2004.
[4] 高职高专化学教材组.有机化学[m].北京:高等教育出版社,2000.
篇10
【关键词】水溶性聚酯;技术;探讨
中图分类号:O633文献标识码: A
一、前言
随着这些年我国的化学技术不断的发展,各个学科之间的配合发展能力越来越强,也就出现了如今各个行业各个化工领域也都得到了巨大的进步。特别是如今的水溶性聚酯技术,得到了飞速的发展,在很多的方面都展现出了巨大的效用。但是我们如何来发挥出它的效用,这就需要我们好好地进行分析,进行研究和探讨。只有这样才能更好的了解水溶性聚酯技术。
二、水溶性聚酯技术
水溶性聚酯在纺丝领域中主要用于化纤超细复合纺丝的溶离组分,这种水溶剥离法与机械剥离法和溶剂剥离法相比,具有明显的优越性,它可以获得更细、更均匀的超细纤维;与溶剂剥离法相比,它又可以避免使用有毒的、对环境有污染的各种溶剂的弊端,只需热水即可实现剥离,有利于工业化的实施和环保的要求。
水溶性聚酯是一种新型水溶性聚合物,国外如日本、韩国和欧洲对此已研究了多年,拥有成熟的合成、纺丝、织造、开纤、染整全套技术,并已推向市场。国内对水溶性聚酯的研究处于起步阶段,北京服装学院、南京理工大学、浙江大学和东华大学研究了水溶性聚酯的合成和应用,目前主要由扬州新惠、吴江新生等化纤单位提供水溶性聚酯,但其质量与国外还有较大差距。
三、聚酯的合成工艺
由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维,涤纶的生产过程包括缩聚和熔体纺丝两部分。原料主要从石油裂解获得,也可从煤和天然气取得。石油加热裂解得到甲苯、二甲苯和乙烯等,经化学加工后可得到对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯及乙二醇。在早期涤纶生产中由于对苯二甲酸不易精制,曾用对苯二甲酸二甲酯和乙二醇为原料。
四、水性聚酯的性能
1、溶解性及热稳定性
有机化合物的溶解具有一个重要的条件, 即溶质和溶剂的溶解度参数必须相近。但是, 溶解度参数的接近是溶解的必要条件, 而不是充分条件。有些溶质和溶剂的溶解度参数很接近, 但很难溶解。原因是溶质具有结晶结构, 结晶性好的物质由于其分子间的结合力强, 使其难于溶解。因此, 结晶状况也是高分子化合物溶解性的一个很重要的条件。一般来说, 提高聚酯水溶性方法有 2种, 一是在分子中引入足够的亲水基团,研究了 WSPET 中 SIPM、 IPA、聚乙二醇 ( PEG 1000)和己二酸乙二醇酯 ( AE) 的添加量对水溶性的影响,结果表明: a)随着共聚酯中 SIPM、 IPA、 PEG 和AE 的添加量增加, 共聚酯的水溶性逐渐增大; b)温度升高和时间延长, 使得共聚酯的溶除率增大;c) 随着拉伸倍数的增加, 共聚酯的溶除率逐渐降低。研究了由 DMT、 IPA、 SIPM、EG和 PEG等共缩聚合成的水溶性聚酯的溶解性能,结果表明, 随着分子链中 SIPM 链节质量分数的增加, 聚合物的水溶性增强, 对外加盐的容忍度提高。二是降低聚合物的结晶度,发现水性单体的量也与聚酯的结晶性有关, 水溶性聚酯中引入带有多支链单体可以降低结晶度。水性聚酯的溶解性也遵循高分子在水中的溶解度的规律, 如因高分子结构、分子质量的不同而不同。线形高分子易生成氢键, 使水分子很快进入全部高分子结构中, 非线形高分子只有部分区域生成氢键, 水分子只能渗入部分高分子结构区域。这样, 线形高分子比相同类支链高分子水溶性好;另外, 高分子分子质量增加, 溶解度也将降低; 其次, 温度也是影响高分子溶解性的重要外部因素,大多数高分子的溶解度随温度的升高而增大。水性聚酯热稳定性与分子结构、存储时间和温度等多种因素有关。
2、电化学性质
水溶性聚酯化合物分子有非离子型、阴离子型2种类型。非离子型是指在水溶液中不电离的高分子, 如聚醚多元醇改性聚酯等。阴离子型是指水溶液中电离为阴离子, 如 DMPA 型聚酯等。许多水溶性聚酯原本并不溶于水或仅部分溶于水, 只有添加一种酸或碱, 才因电离作用而溶于水, 大分子链含有羧基的聚酯只能在中和试剂存在下才能水性化。在水溶液或熔融状态下能电离成离子的物质称为电解质。电解质为聚合物的物质称为聚电解质。聚电解质的性质取决于它的电离程度, 它们的一些重要性质直接与它们的电离程度相关, 因此, 这些物质水溶液的 pH 值与它的粘度、絮凝效果、稳定住、分散性等都有密切的关系, 聚电解质对外来离子的存在很敏感。就发现低分子盐类的加入会抑制水溶性大分子链上SO3N a的离解, 其溶解能力下降。
3、分散作用
水溶性聚酯高分子中含有亲水和疏水基团, 因此有很多水溶性聚酯具有表面活性是一种高分子表面活性剂, 它可以降低水的表面作力, 有助于水对固体的润湿, 这对于颜料、填料、粘土之类物质在水中的分散特别有利。普通表面活性剂虽然很多都具有分散作用, 但由于受到分子结构、相对分子质量等因素的影响, 他们的分散作用往往十分有限,用量较大。高分子表面活性剂由于亲水基、疏水基、位置、大小等可调, 分子结构可呈梳状, 又可呈现多支链化, 因而对分散微粒表面覆盖及包封效果要比前者强的多。由于其分散体系更趋于稳定、流动, 成为很有发展前途的一类分散剂。
五、COPET切片的制备和技术总结
水溶性聚酯(COPET)是在普通聚酯(PET)合成 时,加入改性组分而制成的、在(热)水中能溶解的 聚酯。COPET在化纤领域中主要用于超细复合纺 丝的溶离组分,这种水溶剥离法与机械剥离法、溶剂 剥离法及水解剥离法相 比,具有 明显 的优越性。
将VIA,IPA与EG在相应助剂存在下,于255 摄氏度以上温度进行酯化反应,脱除水分后得到对苯二甲酸 双羟乙酯与间苯二甲酸双羟乙酯及其低聚物的混合 物;再按计算量添加 EG、间苯二 甲酸双羟乙酯.5一磺酸 钠(SIPE)和作为第 5组分的脂肪族聚醚 ,维持适当时 间完成醇解、酯交换反应 ;然后在高真空条件下进行缩 聚反应,脱除反应生成的 EG后得到水溶性聚酯。
1、所合成的 COPET具有良好的水解性能,第 三组分(磺酸盐)含量的影响最大 ;IPA是为破坏结 晶性能,使碱液易于渗透 ;PEG可降低 £ ,降低水解温度。
2、由于SIPE的间位结构及磺酸基团的位阻效 应,COPET的玻璃化温度 ,tee上升,熔点下降。 随第三组分含量的增加,COPET的结晶速率下降,结晶性能变差;IPA的添加,共聚酯中的间位结构增多, 破坏了大分子的结构规整性,使 COPET的玻璃化温度 ,熔点均下降;PEG的加入,使 整个分子链的柔性增加,大分子链段运动能力增强, COPET的玻璃化温度均下降。
六、结束语
本文就是希望通过对水溶性聚酯技术的一个探讨分析,能够让更多的人了解水溶性聚酯技术。所有的新兴技术都是需要更多的人了解,更多的人支持,和更多的人参与才能够得到更好发展的。这样的一些技术如果凭借个人的力量就不可能得到发展。所以说只有我们都很好的进行了这样的一些技术分析,才能够最大限度上给水溶性聚酯技术的发展提供动力。
参考文献
[1]徐静;刘程;蹇锡高;;新型可溶性聚苯并咪唑的合成与性能研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
[2]金敬业;杨建忠;秦建彬;金小亮;;海岛复合纤维的聚氨酯革基布碱法开纤的工艺[J];合成纤维;2011年08期