疏水材料（精选7篇）
疏水材料 篇1
固体物质表面具有浸润性能, 这种性能是由物质表面的化学组成和微观几何结构决定的。目前对固体物质表面具有特殊浸润性能材料的研究层出不穷, 如何调控固体材料表面结构使其具有特殊浸润性, 特别是使材料具有超疏水性能的研究备受科学家们关注。所谓超疏水性是指物质表面与水的接触角大于150O, 而与油类液体接触角非常小。可是因为油状液体拥有很低的表面张力, 超疏水性材料的表面对于油状物的低表面很难保持较高的疏水性, 故很难达到要求的效果。由于这一特性致使超疏水材料在应用中受到很大的阻碍, 故对超疏水性表面的研究已经成为相关领域关注的热点[1]。
目前关于疏水表面的研究方向以下四种:一是利用无机物或者在其他物质表面制备出具有超疏水性能表面物质。如利用特殊的改性技术改性织物或固体表面, 制备出疏水性物质;二是研究利用自然界中具有超疏水表面的植物和动物, 利用其天然进化而成的超疏水表面结构开发具有超疏水性的新型材料。如高雪峰[2]等人对包括荷叶、蝉翼、水稻叶、水黾腿的研究, 成功制得了超疏水性能材料, 该材料具有较高的自清洁表面能力, 拥有滚动各向异性表面、高黏附性超疏水表面等特殊性能;三是利用高分子材料制备出具有超疏水性的材料表面, 如陈兴隆[3]等人利用表面亲油纳米二氧化硅改变岩石表面润湿性的研究。四是相关方面的理论研究, 主要是利用构建模型等手段, 来研究探讨表面结构状况和接触角或者滚动角之间的关系。
1. 制备方法
超疏水亲油表面是一种特殊的固体, 这种现象也比较特殊。理论上有以下两种制备途径:一种是利用化学手段, 在粗糙的物质的表面进行相关修饰, 用以改变物质的疏水性能, 达到使物质表面具有超疏水性的目的;另一种是在疏水表面构建粗糙结构。目前有较多成熟的制备超疏水技术, 如超疏水仿生材料法、化学物质修饰法、液相法等, 在此对这几种的方法加以简单的评述。
1.1 超疏水仿生材料
该方法是利用自然界中具有超疏水表面的植物或动物得出灵感而制备出超疏水性表面膜, 最成功的是根据荷叶的天然自洁能力得出的灵感, Jiang[4]等人利用聚苯乙烯为原料, 再添加一定量的溶剂之后, 制备出与荷叶具有相似功能的疏水性材料。科学家还通过对蝉、水黾、水稻叶子等天然对疏水动植物进行研究, 期望通过探索天然超疏水生物表面的奥秘用以制备出人工仿生的超疏水表面, 该方法需要对生物进行透彻研究, 需要了解物质的物理结构, 化学结构, 将宏观物质微观化, 且建立明确的体系与数学模型, 故给该方面的研究增加很大难度, 但是由于前面研究的发现, 该方法又具有很大的研究价值和意义。
1.2 化学物质修饰法
该方法是利用低表面能物质 (如十二烷基硫醇、全硅氟烷) 等物质对固体表面进行修饰, 使其具有超疏水性能。如张亚南[5]等人利用简单的热解法, 制备出具有纳米结构的大面积碳膜, 然后再在膜表面利用氟硅烷进行表面修饰, 制备出了大面积的超疏水纳米材料。这种化学修饰法操作简单可行, 反应条件要求不高, 设备简单常见, 而且制备出的材料可以重复使用, 成本较低, 故易于投入规模生产, 有利于工业化。
1.3 液相法
该法是利用溶液胶-凝胶法制备薄膜时, 利用热处理、沸水处理、脂肪酸修饰等方法制备出具有超疏水性能的薄膜。该方法不仅能够使物质表面具有超疏水性, 而且在一定条件下, 如在真空紫外光照和暗室保存的循环作用下, 可以使物质表面在超疏水/超亲水性能间的相互逆转变等效果。该方法不仅能改变膜的疏水性能, 而且能通过利用不同的反应条件, 能对纳米膜表面的形貌、轴方向、结构进行不一样的改性, 这种方法有望在微流体器件上进行广泛的应用。
2. 结语
随着科技的发展, 超疏水材料在各个领域具有广泛的影响, 逐渐深入人们的生活。然而, 这些材料目前还面临着很多困难, 如技术复杂、生产成本过高等缺陷, 使得技术难以投入生产, 无法达到规模化。因此对超疏水亲油等新型材料进行更进一步深化研究改良也就具有十分重要的现实意义。
摘要：本文主要对近年来国内外超疏水亲油性材料性能的研究, 以及超疏水纳米材料的改进和其应用进行综述;并分析比较目前各种超疏水性材料的制备方法。
关键词：超疏水表面,研究方向,制备方法,分析
参考文献
[1]卢晟, 李梅.超疏油表面研究进展[J].上海:材料导报, 2013, 27 (6) :13.
[2]高雪峰, 江雷.大面积超疏水性纳米结构碳膜的制备与表征[J].物理, 2006, 35 (7) :559-564.
[3]陈兴隆, 秦积舜, 李治平.表面亲油纳米二氧化硅改变岩石表面润湿性的研究[J].油田化学, 2005, 22 (4) .冯琳.超疏水天然材料[D].北京:中国科学院物理研究所.2005.
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仿生超疏水涂层材料研究新进展 篇2
本文介绍几种和固体表面润湿性有关的理论模型,在此基础上概括了几类具有低表面能的物质,并结合超疏水粗糙表面的构建方法,系统阐述超疏水表面涂层领域的最新研究进展,指出超疏水表面涂层研究中存在的问题及发展方向。
1 固体表面润湿性模型与低表面能材料
1.1 固体表面润湿性模型
固体表面常见的静态理论模型包括:光滑表面的Young氏模型、粗糙表面的Wenzel模型[4]和Cassie模型[5],模型方程如式(1)~式(3)。
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式中γsv 、γsl 、γlv 分别为单位面积固-气界面、固-液界面、液-气界面的界面自由能;θ为气、固、液三相平衡时的接触角。当θ>90°和θ<90°时分别表现为疏水性和亲水性;而θ>150°和θ<5°时分别表现为超疏水和超亲水性。
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式中,r为固体表面粗糙度因子,即粗糙表面实际表面积与表观表面积之比,θ′为粗糙表面的实际接触角,θ为Young模型中的本征接触角。由于r>1,故对于亲水表面θ<90°,则θ′<θ, 即亲水表面在增加粗糙度后更加亲水;对于疏水表面θ>90°,则θ′>θ,即疏水表面在增加粗糙度后更加疏水。
cosθ′=f1cosθ1+f2cosθ2 (3)
式中,f1和f2 分别表示物质1和2与液体接触所占的面积分数(f1+f2=1);θ1和θ2分别表示物质1和2的本征接触角。
一个真正意义上的超疏水表面应该同时具有较大的静态接触角及较小的滚动角。滚动角是指一定质量的水滴在倾斜表面开始滚动时的临界角度,等于前进接触角θA和后退接触角θR之差。滚动角表征了固体表面的滞后现象,代表了液体从固体表面脱离的难易程度。θA与θR相差越大,液体越不容易从固体表面脱离;而当θA与θR相差很小时,液体很容易从固体表面脱离,此时表面具有自洁性。
1.2 低表面能材料
在低表面能物质上构建粗糙表面和在粗糙表面结构上修饰低表面能物质,是获得超疏水涂层的基本途径,低表面能材料是获得超疏水性质的基础。常用的低表面能材料有以下几类:
(1)有机氟/硅树脂及其改性树脂:含氟聚合物材料中,由于C-F键的键能大,氟原子与碳原子结合牢固,且氟原子核对其核外电子及成键电子云的束缚作用较强,C-F键的可极化性低,含有C-F键的聚合物分子间作用力较低,使其表现出优异的化学性能和表面性能(耐水性、耐油性和耐沾污性)。氟碳涂料中PTFE、FEP、ECTE、ETFE、PFA、FMA、FTDS等是常用的疏水材料。硅树脂是具有高度交联结构的热固性聚硅氧烷体系,由于分子具有很好的柔顺的骨架,使聚合物链段易于调整成低表面能的结构构型,临界表面张力明显低于其他树脂,仅略高于氟树脂。
(2)其它材料:除了氟硅材料外,其它的一些材料也可以用来制备超疏水涂层,如聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚酯、不含氟的丙烯酸酯、熔融石蜡以及一些无机物等,但通常需配合一定的构建技术。
2 超疏水表面涂层研究进展
在天然的和人工合成材料中,光滑表面从未能表现出超疏水性[6]。制备超疏水表面的方法包括:刻蚀法、溶胶-凝胶法、模板法、相分离法、自组装、气相沉积法等。通过碳纳米管、纳米粒子、纳米纤维,金属氧化物及其合金材料等,可以制备草莓状、蜂窝状、菜花状、山沟状等各种形貌的粗糙表面。
2.1 透明超疏水涂层
透明超疏水涂层的制备需严格控制工艺条件,因为表面粗糙度能使疏水性能增大的同时,也会使涂层的透明度降低。由于可见光的波长范围在400~750nm之间,因而,涂层的表面粗糙度应控制在100nm以下。
Ogawa[7]首次在玻璃基片上用射频等离子体刻蚀的方法制得透明的超疏水涂层;Tadanaga[8]在聚对苯二甲酸二乙酯基材上利用Sol-gel法制备一层花状Al2O3,通过调节其在60℃热水中的处理时间,制备出表面粗糙度为20~50nm的涂层。Fresnais[9]采用O2和CF4两步法等离子体处理低密度聚乙烯,得到了粗糙度可控、结构类似聚四氟乙烯(PTFE)的超疏水表面,其粗糙度约20 nm。Bravo[10]以不同尺寸纳米SiO2为原料,通过层层自组装方法,制得了透明的微孔多层膜。通过控制纳米SiO2在多孔膜上的吸附和聚集程度,实现了表面粗糙度和光透过率的有效结合。
透明的超疏水涂层可用于制作汽车、飞机、航天器等的挡风玻璃,可以减少空气中灰尘等的污染,使玻璃表面在高湿度环境或雨天保持相对透明度,保证安全行使。
2.2 超双疏表面
Tsujii等[11]采用电化学腐蚀金属的方法首先在铝片上制备出粗糙结构,再经过低表面能物质修饰,其表面对水的接触角大于170°,对植物油的接触角大于150°。Yabu等[12]在多孔基材上,通过浇铸含氟聚合物溶液,自组装得到了类似蜂窝和针垫结构的超双疏表面。江雷等[13,14,15]在超双疏表面方面的研究也取得了很大进展。通过在石英玻璃上利用高温裂解金属酞青盐,得到了碳纳米管粗糙表面,其对水和油的接触角均大于160°[13];近年来,利用新颖的一步浸泡法,将金属片或金属薄膜(Cu和Zn)在脂肪酸的乙醇溶液中经过一步浸泡,构筑了环境稳定的超双疏薄膜,该方法无需预先构筑表面微结构和后期的低表面能物质修饰,可用于制备大面积超疏水薄膜[14];此外,还在各种金属及合金等表面,利用在脂肪酸的乙醇电解液中电化学沉积的方法,制得了超双疏表面,同样具有高的环境稳定性[15]。
超双疏表面可用于玻璃、陶瓷、金属、纸制品、塑料、纤维和纺织物表面的防油、防水处理及鱼雷、舰船和输油、输水管道的减阻处理,可以减少机械外壳的摩擦,防止石油对管道壁的粘附。
2.3 智能响应超疏水膜
可逆转换的智能超疏水膜是指人们能够可逆地通过外界刺激来改变表面浸润性的一种涂膜,这种智能转换可以通过调节光照、电压、温度、溶剂和pH值等条件来实现。
Isaksson[16]在玻璃基底上利用共轭聚合物的聚电解质作用制得了一种固体电化学器件,通过控制共轭聚合物的氧化/还原程度来调节固体表面的润湿性能。Krupenkin[17]通过控制电压和电流的变化,在纳米结构表面实现了润湿-反润湿状态的转换,并研究了可逆转换机理。Zhao[18]在硅基材上采用原子转移自由基聚合方法(ATRP)制备了PS-b-PMMA、PS-b-PMA和PS-b-PDMAEMA三种嵌段共聚物刷,暴露在不同的溶剂中显示不同的润湿性能。Yan[19]利用紫外光的诱导作用在α-Fe2O3纳米片薄膜上制得了一种紫外光可逆转换的超疏水膜。
江雷等[20,21,22]在这方面也进行了卓有成效的工作。通过在刻蚀的硅基材上构建NIPAAm-co-AAc共聚物膜,制备了温度和pH双重响应的粗糙膜,利用聚合物表面氢键的作用来控制润湿性能,在10℃的温度范围和较宽pH范围内,可实现超亲水性到超疏水性的转化[20];利用电化学沉积纳米氧化钨的方法构筑了光和颜色双重响应的氧化钨纳米薄膜[21]。通过单层自组装方法将DNA纳米马达固定在阵列微结构的金基材上,构筑了一个新颖的智能表面,通过酸碱刺激,在该表面上可以实现超亲水、亚稳的超疏水和稳定的超疏水三种状态间的转换[22]。智能超疏水膜可用于生物传感器,微流控件和智能膜等领域,并越来越引起人们的关注。
2.4 基于亲水的纤维表面的超疏水涂膜
文献报道制备超疏水涂膜的基材多为玻璃片、硅片以及一些金属或者氧化物等刚性底物,柔韧性较差,且大多是不可生物降解或不可再生的,这样会限制超疏水涂层的工业应用。而棉纤维或纸纤维作为自然界中存在的天然产物,柔韧性和透气性较好,价廉易得,是一种制备超疏水涂膜的新材料。
Hoefnagels[23]在棉纤维表面通过原位法引入SiO2粒子构建纳/微米粗糙结构,当用聚二甲基硅烷(PDMS)来修饰时,表现出超疏水性,用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(FDTS)修饰时,又表现出超疏油性。Michielsen[24]利用机械和化学修饰法在尼龙66纤维表面也制得了超疏水膜。Li[25]则通过溶液浸泡法在棉纤维和纸纤维基底上制得了超疏水表面。Balu[26]先用O2等离子体选择性刻蚀纤维素表面的非晶部分,然后在刻蚀表面用等离子体强化化学气相沉积法(PECVD)在其上沉积一层含氟化合物,制得了超疏水表面。Xu[27]通过湿化学法在棉纤维表面引入了定向六边形氧化锌纳米线,然后用十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)修饰制得了超疏水表面,此法不需要昂贵的设备,具有实验室可操作性。以纤维素材料为原料制备的超疏水涂层材料,将成为服装面料、包装、卫生用品等领域的新材料并将获得广泛应用。
2.5 具有功能特性的超疏水膜
具有功能特性的超疏水膜的研究正引起研究者的关注。Xue[28]通过在棉纤维上引入TiO2溶胶的办法来制造二维粗糙表面,然后分别用硬脂酸和FDTS修饰,制得的涂膜不仅具有超疏水性,而且还有良好的紫外光屏蔽性。Qu[29]在Ti/Si基材上以阳极氧化铝作为模板,通过在模板小孔中电沉积苯胺的方法合成了导电聚苯胺纳米线薄膜,在各种腐蚀性溶液中均显示了导电和超疏水的双重特性,可用于生物技术、纺织业和抗污涂料中除去静电。Xiu[30]利用金辅助刻蚀硅片的方法制得了类似棱锥形貌的粗糙表面,再用全氟辛烷磺酸(PFOS)修饰后,该表面具有超疏水性,而且棱锥形貌的粗糙度赋予该表面较低的光反射率,这种具有光捕获和抗反射特殊性能的表面可以用在太阳能装置上。Wang[31]以聚乙烯为原料,通过湿化学法合成了线状排列的碳纳米管纤维超疏水表面,具有良好的热稳定性和疏水持久性,该技术为制备特殊的化工材料和微流体装置奠定了良好的基础。
3 结 论
尽管从涂层表面的理论模型研究到各种实验制备技术和方法的探索,从单一超疏水涂层的制备到具有多重功能特性的超疏水涂层的研究,均取得了很大的进展。但还存在以下几方面的问题:
(1) 目前报道的超疏水表面的制备方法大多需用到特殊的设备和价格昂贵的氟硅化合物,不适于制备大面积超疏水表面涂层。因此,迫切需要开发简单可行、环保经济的制备方法。
(2) 超疏水表面的理论还不完善,应该加强超疏水表面理论模型的研究,优化影响表面微观结构生成的技术参数,进一步指导超疏水表面的设计。
(3) 超疏水涂层在应用方面也存在一些问题,如容易被油性物质污染,达不到自清洁的效果,应开发同时具有超疏水和疏油特性的涂膜;此外,涂层表面粗糙度会降低其机械强度,导致其超疏水性难以持久。因此,在超疏水薄膜的大面积制备中应加强低表面物质与粗糙度的调控。
摘要：介绍了有关固体表面润湿性模型和构建超疏水表面涂层常用的低表面能物质,结合粗糙表面的构建方法,阐述了有关超疏水表面涂层材料的最新研究进展,指出超疏水涂层材料研究中存在的问题,并对超疏水涂层材料在油品输送、生物传感器,微流控件和智能分离膜等领域的应用前景进行了展望。利用低表面能物质对粗糙结构表面进行修饰,将涂层表面粗糙化与低表面能物质修饰两种技术进行有机结合是构建超疏水表面涂层的有效途径。
疏水阀的合理选用 篇3
1 选用疏水阀的主要依据
1) 凝结水量;
2) 蒸汽温度、压力 (最低压力) ;
3) 凝结水回收系统的最高压力;
4) 蒸汽加热设备或管道的操作特点 (连续或间歇操作) ;
5) 疏水阀的安装位置以及对它的要求。
2 疏水阀主要参数的选用
2.1 疏水阀的工作压差ΔP
ΔΡ=P1-P2
式中:P1——疏水阀入口处的压力 (MPa) , 一般疏水阀的入口压力P1比蒸汽压力低0.05～0.1MPa, 对蒸汽管道的疏水, 蒸汽的压力可作为入口压力。
P2——疏水阀出口处的压力 (MPa) , 疏水阀出口压力是由疏水阀后的系统压力决定的, 一般将凝结水经管网集中回收利用时, 这时, 疏水阀出口压力P2是凝结水管网的压降、凝结水管上升的高度和二次蒸汽器 (扩容器) 压力三者之和。
P2=H/100+P3+P4
式中:H——疏水阀与二次蒸发器 (扩容器) 之间的位差, (m, 每升高100m约产生1MPa静压)
P3——扩容器或凝结水罐内的压力 (MPa, 表压)
P4——凝结水网压降 (MPa)
2.2 疏水阀设计排水量Gsh (kg/h)
Gsh=kG2
k——疏水阀选择倍数。k值大小依据表1选择。
依据以上参数选择, 以100t/d送出车间常压蒸发的主要换热设备为例, 选择疏水阀如下:
疏水阀的工作压力差ΔP=P1-P2
P1=0.5-0.05=0.45 MPa
P2=H/100+P3+P4
一般炼油厂的乏汽总管均设在二层平台以下, 故H≤5 m, 取H=5 m。
P3——凝结水罐内的压力MPa
炼油厂一般采用凝结水罐与大气相通, 故P3=0
P4——凝结水管网压降, 一般控制在0.05～0.15 MPa。
故P2=5/100+0+0.15=0.2 MPa
ΔP=P1-P2=0.45-0.2=0.25 MPa
背压度=0.2/0.45×100%=44.4%<50%
选用热动力式疏水阀, 型号S19H-16, k依据表2对主要热换设备疏水阀规格选用。
2.3 疏水阀的疏水量
选用疏水阀时, 必须按设备每小时的耗汽量乘以选用倍率2～3倍为最大凝结水量, 来选择疏水阀的排水量。才能保证疏水阀在开车时能尽快排出凝结水, 迅速提高加热设备的温度。疏水阀排放能量不够, 会造成凝结水不能及时排出, 降低加热设备的热效率 (当蒸汽加热设备刚开始送汽时, 设备是冷的, 内部充满空气, 需要疏水阀把空气迅速排出, 再排大量低温凝结水, 使设备逐渐热起来, 然后设备进入正常工作状态。由于开车时, 大量空气和低温凝结水, 较低的入口压力, 使疏水阀超负荷运行, 此时疏水阀要求比正常工作时的排水量大, 所以按选用倍率2～3倍来选择疏水阀。) 。
2.4 疏水阀的工作温度
选用疏水阀时, 要根据管道蒸汽最高温度来选择能满足工艺条件要求的疏水阀。管道蒸汽最高温度超过公称压力相对应的饱和蒸汽温度称为过热蒸汽, 在过热蒸汽管道选择疏水阀时, 应选用高温高压过热蒸汽专用疏水阀。
2.5 疏水阀的连接尺寸
疏水阀的工艺条件决定以后, 根据疏水阀前后的工作压差、疏水量和“阀座号”, 按疏水阀制造厂家的技术参数来选择疏水阀的规格尺寸 (不能按设备连接尺寸随便选配同样尺寸的疏水阀。疏水阀的连接口径不能代表疏水量的大小, 同一种口径的疏水阀, 疏水能力可能差别很大, 所以选用疏水阀时必须根据设备的工艺条件, 参照疏水阀制造厂家提供的参数来选配疏水阀才是正确的选择) 。
3 疏水阀正确选型
选择疏水阀要求准确无误地阻汽排水, 灵敏度高能提高蒸汽利用率, 不泄漏蒸汽, 工作性能可靠, 背压率高、使用寿命长、维修方便是首选的条件。
1) 在生产工艺的换热设备, 烘干室, 快速热交换器, 蒸馏设备等需要快速升温, 不允许存有凝结水的生产加热设备, 应该选用机械型疏水阀。
机械型疏水阀不受工作温度和压力变化的影响, 有水即排, 过冷度小, 加热设备里不存水, 能使加热设备达到最佳工作温度。其中自由浮球式蒸汽疏水阀的结构最先进, 非常灵敏, 最小过冷度0℃, 能排饱和温度凝结水, 无蒸汽泄漏, 优点最多, 能使加热设备达到最佳工作效率。是生产工艺加热设备最理想的疏水阀。
2) 在蒸汽管道, 伴热管线, 采暖设备, 温度要求不高的用汽设备, 应该选用热静力型疏水阀。
热静力型疏水阀过冷度大, 排凝结水温度低, 可以充分利用高温凝结水的显热, 节能效果好。其中膜盒式蒸汽疏水阀的结构最先进, 无需人工调整, 非常灵敏, 最大过冷度有15℃和30℃的两种膜盒供选型, 不怕冻, 体积小, 任意位置都可安装, 在管道上能检修和更换阀芯, 节省资金和劳力, 使用寿命长, 适用范围很广, 是热静力型疏水阀的精品。
3) 在高温高压过热蒸汽管线和设备上, 应该选用过热蒸汽专用疏水阀。
过热蒸汽疏水阀能在高温、高压、小负荷的恶劣工况下分离出过热蒸汽消失时产生的高温凝结水。其中圆盘式蒸汽保温型疏水阀利用管道蒸汽对疏水阀的主汽室进行保温, 结构先进, 在没有凝结水的情况下, 疏水阀紧紧关闭, 工作质量高, 使用寿命长, 是高压过热蒸汽专用疏水阀。
4) 疏水阀的正确安装。
疏水阀安装是否合适, 对疏水阀的正常工作和设备的生产效率都有直接影响。安装疏水阀必须按正规安装要求、才能使疏水阀和设备达到最佳工作效率。
(1) 在安装疏水阀之前一定要用带压蒸汽吹扫管道, 清除管道中的杂物;
(2) 疏水阀前应安装过滤器, 确保疏水阀不受管道杂物的堵塞, 定期清理过滤器;
(3) 疏水阀前后要安装阀门, 方便疏水阀随时检修;
(4) 凝结水流向要与疏水阀安装箭头标志一致;
(5) 疏水阀应安装在设备出口的最低处, 及时排出凝结水, 避免管道产生汽阻;
(6) 如果设备的最低处没有位置安装疏水阀, 应在出水口最低位置加个反水弯头 (凝结水提升接头) , 把凝结水位提升后再装疏水阀, 以免产生汽阻;
(7) 疏水阀的出水管不应浸在水里 (如果浸在水里, 应在弯曲处钻个孔, 破坏真空, 防止沙土回吸。) ;
(8) 机械型疏水阀要水平安装;
(9) 蒸汽疏水阀不要串联安装;
(10) 每台设备应该各自安装疏水阀;
(11) 热静力型疏水阀前需要有一米以上不保温的过冷管, 其它形式疏水阀应尽量靠近设备;
(12) 滚筒式烘干 (带虹吸管型) 设备选用疏水阀时请注明:选用带防汽阻装置的疏水阀, 避免设备产生汽锁;
(13) 疏水阀后如有凝结水回收, 疏水阀出水管应从回收总管的上面接入总管, 减少背压, 防止回流;
(14) 疏水阀后如有凝结水回收, 不同压力等级的管线要分开回收;
(15) 疏水阀后凝结水回收总管不能爬坡, 否则会增加疏水阀的背压;
(16) 疏水阀后凝结水进入回收总管前要安装止回阀, 防止凝结水回流;
(17) 在蒸汽管道上装疏水阀, 主管道要设一个接近主管道半径的凝结水集水井, 再用小管引至疏水阀;
(18) 机械型疏水阀长期不用, 要卸下排污螺丝把里面的水放掉, 以防冰冻;
(19) 发现疏水阀跑汽, 要及时排污和清理过滤网, 根据实际使用情况勤检查, 遇有故障随时修理。每年至少要检修一次, 清除里面的杂质。
4 疏水阀的安装形式及注意事项
4.1 安装形式, 见图1
4.2 安装注意事项
疏水阀的入口管应设在加热设备的最低点;从排水口至疏水阀入口管段应尽量短且减少拐弯;入口管不保温;入口段如水平敷设, 应坡向疏水阀, 其疏水阀上指示的流向箭头必须与管线内凝结水流向一致;疏水阀安装的位置一般都比凝结水出口低;出口管径应按汽液混相计算, 一般应比疏水阀口径大1～2级, 且要短、少弯曲;如出口管径有向上主管时, 在疏水阀后就设单向阀;为保证蒸汽加热设备的正常工作, 每个加热设备应单独设疏水阀, 如凝结水量超过单只疏水阀的最大排水量时, 可选用相同形式的疏水阀并联安装;一般宜在冷凝水出口管的最低点设DN20排污阀。
1.前切断阀, 2.冲洗阀DN20, 3.疏水阀, 4.放空阀或检查阀DN20, 5.后切断阀, 6.旁路阀.
5 结论
疏水阀在整个蒸汽系统中被认为是个小配件, 但对系统运行和经济性影响很大, 所以疏水阀的维护和检修也是至关重要的, 只有充分重视疏水阀在生产上的重要作用, 勤检修, 使疏水阀经常处在良好的工作状态下, 才能保证达到最佳节能效果和提高经济效益。
摘要：对疏水阀在实际应用中的不合理现象作了分析;介绍了合理选择、使用的方法;指出了安装方面应注意的问题。
关键词：疏水阀,选用,使用,安装
参考文献
[1]炼油装置、工艺管线安装设计手册 (上、下册) [M].北京:石油工业出版社, 1978.
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[3]化工管路手册[Z].1988.
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疏水器正确选择方法 篇4
1 疏水器选型
大庆石化公司目前需要使用疏水器的装置主要是:蒸汽使用设备和蒸汽输送管线。根据装置运行周期疏水器又分为连续运行和间歇运行。根据使用用途及运行周期选择合适疏水器是减小疏水器损坏的有效途径。
1.1 蒸汽使用设备
蒸汽使用设备主要分为加热器与蒸发器。加热器中包括热交换器、加热釜、配管加热装置等,加热方式分为直接加热与间接加热。每台蒸汽使用设备应配备1台疏水器,如工艺需求可采用2台相同疏水器并联使用。蒸汽使用设备因其蒸汽用量大,凝结水排量大,容易产生空气气堵及水击,对疏水器性能要求高。主要选择能迅速排除大量凝结水、抗水击能力强、有一定的防空气气堵能力的疏水器。倒置桶式疏水器和浮球式疏水器有很好的排除凝结水的能力,可排除微量的空气及不可凝结气体。如蒸汽中空气含量稍高,仍会产生气堵现象,因此选择这类疏水器时应要求自身配备自动空气排放阀,或在距离蒸汽设备至少60 cm处加装自动空气排放阀,在设备平稳运行时排除混杂在蒸汽中的空气。设备启动时,大量空气需在短时间内迅速排除,自动排气阀已不能满足需要,这时要打开旁通管,排除空气及凝结水。
与其他加热器不同,蒸汽伴热线作为配管加热装置,加热温度多在100℃以下,即40～80℃。蒸汽伴线工程上的伴线用疏水器,必须符合以下条件:质量轻,体积小,容易安装;水平方向和垂直方向均可安装;使用压力范围广;具有防冻功能。
从上述条件看,圆盘式疏水器与双金属温调式疏水器最适合,但使用圆盘式疏水器,可能排除饱和状态高温凝结水,使加热温度有可能过高。为有效利用蒸汽的潜热和凝结水所拥有的显热,凝结水应降至规定的温度再排除,加热温度在100℃以下时最好使用双金属温调式疏水器[1]。
1.2 蒸汽输送管线
蒸汽输送管线主要分为过热蒸汽线与饱和蒸汽线。蒸汽输送管线内蒸汽流速高,凝结水需尽快排除,防止被高速流动蒸汽剪切力引发水击,因此蒸汽管道每30～50 m就应有1台疏水器排除凝结水。过热蒸汽管线只在启动时产生凝结水,在正常运转时几乎不产生凝结水。倒置桶式疏水器因凝结水量少,无法形成水封,容易产生蒸汽喷放,浮球式疏水器抗水击能力差,因此,在过热蒸汽线上应采用圆盘式疏水器。安装时可将圆盘式疏水器出口向下安装在管线上,在冬季可以达到防冻效果。其他饱和蒸汽管线若凝结水产量小,可采用双金属温调式疏水器。
蒸汽输送管线上通过疏水器排出的高温凝结水,多数可作为锅炉给水回收再利用。圆盘式疏水器背压要求高,在回收利用凝结水时,不能采用圆盘式疏水器,可采用背压要求较低的倒置桶式或浮球式疏水器。
2 疏水器容量计算
在选择疏水器时,必须选择与蒸汽使用设备的构造、用途和运转等条件相适应的疏水器,同时还必须合理选择疏水器工作压力与容量。目前疏水器入口压力多与管道工作压力相等。实际上,因管道阻力影响,疏水器入口压力应比管道工作压力略小,取疏水器工作压力应按照管道压力0.95～1的倍数选择。
2.1 凝结水产量计算
2.1.1 蒸汽使用设备
蒸汽使用设备的作用是利用蒸汽加热介质。蒸汽的潜热一旦传递给介质并使之加热,则蒸汽将产生凝结,转化成凝结水。各蒸汽使用设备的凝结水负荷特点一般是,在开始启动的短时间内,凝结水负荷极大,这与进入正常运转状态之后的负荷相差很大,但具体的凝结水负荷特性因设备的种类、用途和运转方法而异。以热交换器为例,如图1所示,设备启动后短时间内产生大量凝结水,随着设备平稳运行,凝结水产量变化很小。各类蒸汽使用设备的凝结水产量按(1)式计算:
式中:
W——凝结水产量,kg/h;
c——被加热流体的比热容,kJ/(kg·K);
G——被加热流体的质量(kg)或容积(m3);
T1——加热前被加热流体的温度,K;
T2——加热后被加热流体的温度,K;
r——使用蒸汽压力下比潜热,kJ/kg;
t——被加热流体从T1升到T2所需的时间,min。
2.1.2 蒸汽输送管线
如图2所示,蒸汽输送管线在预热运转时,凝结水产量最大。在启动前,蒸汽输送管线处于常温下,处于冷却状态。在开始送蒸汽的预热运转阶段,设备利用蒸汽潜热加热自身,蒸汽被大量消耗,在很短的时间内就产生大量凝结水。蒸汽使用设备在进入正常运转状态之后,凝结水主要由设备表面散热损失而产生,凝结水产量相对较少且趋于平稳。蒸汽输送管线启动时凝结水量按式(2)计算:
式中:
W——凝结水产量,kg/h;
q1——单位长度管道质量或单个阀门质量,
q2——单位长度钢管或单个阀门的保温材料质kg;量,kg;
c1——钢管比热容,kJ/(kg·K);;
c2——保温材料比热容,kJ/(kg·K);;
ΔT1——钢管上升温度,K;
ΔT2——保温材料上升温度,K;
r——使用蒸汽压力下潜热,k J/kg;
t——管线启动所需的时间,min。
对蒸汽输送管线进入正常运行状态后,热量损失就很少了,凝结水主要由管线表面散热产生,凝结水产量由式(3)计算:
式中:
W——凝结水产量,kg/h;
Q——管线散热量,k J/h;
r——使用蒸汽压力下比潜热,k J/kg。
2.2 安全率
大庆石化公司生产装置连续运行的设备一般运转长达半年或一年以上。在这种情况下,设备启动次数比较少,启动时产生的大量凝结水可以开启旁通阀进行排放,因而在选择疏水器容量时,就可以不考虑设备启动时的凝结水负荷特性,而只要具有能排放设备稳定运转状态下所产生的凝结水容量就可以了。也就是说,对于连续运转装置,安全率可取较小值。因此,停机次数越少的设备,所规定的安全率越小。
与连续运转相反,间歇运转,频繁启动和停机,短时间内产生大量凝结水而形成的启动负荷会多次反复出现,使设备的负荷变化十分明显。因此,即使是同一型号、同一容量的蒸汽使用设备,间歇生产方式和连续生产方式相比,应选用更大的安全率。
如不清楚设备蒸汽消耗量的变动特性,可采用蒸汽设备的标准容量乘以疏水器安全率的方法来计算疏水器容量。
疏水器安全率,对于易损型疏水器,如波纹管式疏水器安全率采用3,其余间歇工作疏水器安全率可采用2,连续工作疏水器如浮球式疏水器安全率可取1.5,但应与生产厂家沟通,获得最准确安全率。设备安全率见表1。
3 结论
综上所述,根据设备运转状态选择合理容量、类型的疏水器可保证设备稳定高效运转。在选择合理疏水器的同时,安装旁通配管,不仅可以在设备启动时排除大量凝结水及空气,还可阻止疏水器不必要的损害。在设备连续运转状态下,可采用小排量的疏水器,节约采购费用,减小生产成本。
摘要：蒸汽加热是石化生产中的主要加热方式,大庆石化公司每年因疏水器选型不当造成的蒸汽损失十分巨大。文章介绍了针对生产设备特性选择疏水器类型及计算疏水器容量的方法,并提出对疏水器进行维护的合理化建议。
关键词：疏水器,选型,容量
参考文献
关于疏水降压技术的应用讨论 篇5
关键词：疏水降压,含水层,任务
1 疏水降压防治矿井水害的基本概念
矿井水害防治技术, 是指在全面水文地质条件分析的基础上, 对可能发生的矿井水害进行防范和治理的技术。疏水降压防治矿井水害技术, 是对威胁矿井安全生产的主要充水含水层水, 通过专门的工程和技术措施在人工受控的条件下进行超前预疏干或疏降水压, 进而减少或消除其在矿山建设和生产过程中对矿井安全的威胁。可分为疏干和疏水降压两大方面。疏干是指通过疏水将含水层的水位降至矿井主要工程层位标高以下, 从而消除矿井在开拓和生产过程中含水层直接流入工作面。疏干技术多应用于矿井直接充水含水层或自身充水含水层。疏水降压是指通过疏水将含水层的水位降至预先设计的安全标高之下, 从而减轻或消除矿井在开拓和生产过程中含水层水在水压力的作用下破坏其上下隔水层而涌入矿井。
2 疏水降压防治矿井水害技术的适用条件
一般在下列矿井水文地质条件下多采用疏水降压的矿井防治水技术。
1) 矿井主要充水含水层属于自身充水含水层, 由于矿井的主要工程位于含水层之中, 或者说矿井的采掘活动将直接揭露充水含水层, 含水层中的水无法躲避, 早晚都要被释放。
2) 矿井主要充水含水层属于直接充水含水层, 当含水层作为煤层的直接顶板或底板时, 一旦巷道进入煤层或工作面回采后, 由于缺乏工程层位与含水层之间的隔水保护层, 含水层中的水会直接进入巷道或工作面, 给矿井生产造成影响或灾害。
3) 矿井主要充水含水层以静储水量为主, 动态补给量有限以静储水量为主的矿井充水含水层发生冲水时, 往往是瞬间冲击水量大, 后期水量迅速衰减甚至干枯。
4) 煤层顶板间接含水层与煤层之间隔水层的厚度小于工作面顶板导水断裂带高度, 在这种条件下, 尽管煤层顶板存在着隔水层, 但隔水层的厚度小于工作面回采后导水断裂带高度, 一旦工作面回采后, 含水层的水必然通过导水断裂导入矿井。
5) 煤层底板存在高承压含水层, 且煤层与含水层之间的隔水层厚度较薄, 在自然状态下隔水层不能阻抗高压水的破坏和侵入, 在这种条件下, 可通过疏放水技术降低含水层中的压力水头, 以达到实现带压开采条件。
3 疏水降压工程设计与实施应具备的基础条件
一般情况下, 有三种含水层分别为:松散含水层、裂隙含水层、喀斯特含水层。在郑密煤田范围内, 主要含水层属于喀斯特含水层。
当充水介质为喀斯特含水层时, 矿井的涌水量往往较大, 会给煤矿安全生产带来严重威胁, 喀斯特水是我国煤矿危害最严重, 存在最普遍, 分布最广泛的水害来源。就喀斯特含水层与开采煤层的空间位置关系而言, 基本上可划分为两大类, 一类是受煤层开采直接破坏或影响的含煤岩系中的薄层灰岩喀斯特水, 该类型含水层厚度较小, 动态补给水量有限, 距离采掘煤层较近, 须在疏干条件下才能安全开采;另一类是埋藏于区域煤层底板以下的厚层奥陶系灰岩或茅口灰岩含水层, 该类含水层水害往往危及矿井安全。所以在进行疏干或降压工程之前, 必须开展专门水文地质补充勘探, 并分析研究和查明下列问题。
1) 建立和完善矿井井上下水文地质长期观测系统, 掌握地下水的动态变化规律。
2) 采用抽水试验或放水试验工程, 进一步查明疏干或降压目的含水层的富水性在水平方向和垂直方向上的变化规律, 弄清灰岩层是属于溶蚀裂隙性的渗流多孔介质, 还是属于存在溶洞、喀斯特陷落柱、喀斯特暗河性的管道集中纹流介质, 或两者兼有的“双重”介质;查明厚层含水层中是否存在双层水位或可供利用的相对隔水层段, 宏观上控制地下水集中径流带或喀斯特富水带的展布状况。
3) 基本掌握矿井喀斯特发育分布规律和喀斯特含水系统的发育状况、补给水源, 水力交替运动条件、水力连通关系及水文地质边界条件。
4) 利用抽水试验, 示踪试验和水文物探、化探综合成果, 分析研究矿井水文地质条件, 建立矿井水文地质条件数学和物理模型, 根据矿井水害安全要求, 分别模拟计算矿井正常涌水量、最大涌水量, 分疏降水平或疏降采掘工作面的单项疏放水量, 预测疏降漏斗扩展趋势和形成疏降区所需的时间。
5) 经过对底板安全隔水厚度和突水系数的计算和分析, 对可能发生底板突水的部位提出预测和分区, 并估算出提前疏水降压的控放水量和降压期的时间, 预测通过降压打破承压封闭含水系统的"压力放大效应", 避免底板发生重大的效果。
6) 对矿井疏干降压后可能引发的环境水文地质问题和地质灾害, 如区域地下水位大幅度下降、地表下沉、喀斯特塌陷、井泉和地表水体干枯、水质恶化等, 都要进行分析预测和提出相应的措施。对矿井水的利用、疏控结合问题, 都有明确的观点和技术方案。
4 疏水降压工程的主要任务
由于矿井水文地质条件的复杂性以及对矿区含水层疏水要求和特殊性, 不同的疏水方案会获得完全不同的疏水效果。为了能够根据矿区具体的水文地质条件和矿井对疏水降压的时空要求, 给出科学合理的疏水工程, 进行矿井疏水工程的优化计算和优化设计是非常必要的, 进行降压工程的优化设计的主要任务如下:
1) 根据矿井水文地质和煤层安全开采所必须的疏水降压要求, 通过科学的计算, 在施工条件许可的情况下, 提出最优的疏水孔位布置以便在确保满足疏水降压要求的前提下, 使总疏水量最小。
2) 根据矿井生产安排和对疏水降压的时间要求, 提出最优的疏水水量时间与空间配置, 以便在确保满足疏水降压要求的前提下, 使得过程疏水量最小。
3) 预测在不同的疏水方案条件下, 要达到疏水降压目的所需要的过程疏水量、峰值疏水量、总疏水量、预先疏水时间及总疏水时间。分析评价井下排水系统能否满足疏水系统运行的配套要求。
4) 预测在不同疏水方案条件下, 实施疏水降压工程后, 目标含水层的疏水降压效果和疏水降压后目标含水层、相关含水层的地下水流场形态。分析评价疏水降压效果和可能诱发的环境水文地质问题, 以便有相应的对策。
蒸汽疏水阀泄漏的节能分析 篇6
1 现状分析
蒸汽作为热量的中间传递介质, 将燃料的热量传递给热量需求点。蒸汽系统的使用情况直接决定了能耗的大小。蒸汽系统中经常可以看到疏水阀的“跑、冒、滴、漏”现象, 大家普遍没有重视这个问题。疏水阀的口径虽小, 但是由于蒸汽的压力相对较高, 蒸汽的泄漏量是相当可观的。同时, 其投资成本就是更换疏水阀的成本, 相对于其它的节能改造工程, 其投资较少, 投资回报率较短, 工程的施工难度最小。
2 节能分析计算
2.1 理论计算
要准确计算出一个疏水阀的蒸汽泄漏量比较困难, 这涉及到蒸汽的压力、阀门的口径、使用时间等众多因素, 根据国际上普遍采用的BS1042, ISO5167和ASME MFC-3M相关标准中计算流体通过小孔的流量公式, 为:
其中:
m:蒸汽的质量流量 (kg/h) ;
d:小孔直径 (mm) ;
ΔP:通过小孔的压降 (mm水柱) ;
D:管道内径 (mm) ;
Vg:蒸汽在给定压力下的比容 (m3/kg) 。
不同口径的疏水阀的小孔直径d可以参考表1。
图1给出了不同压力下, 不同孔径的疏水阀的蒸汽泄漏量, 可以快速的查处大致的蒸汽泄漏量。
根据以上信息计算, 得到的理论泄漏量需要取一定的折算系数, 其原因为:
(1) 疏水阀泄漏时不会全开;
(2) 阀座的几何形状影响流动, 管道杂质会造成排水孔部分堵塞;
(3) 冷凝水排放时会产生闪蒸蒸汽, 闪蒸蒸汽会产生阻力减少通过小孔的流量;
(4) 设备前的控制阀产生的节流会降低蒸汽/冷凝水压力。
同时, 对疏水阀的泄漏程度进行了分级, 根据不同程度的泄漏, 所取的折算系数不同, 具体如下:
(1) 当疏水阀的泄漏程度为“大漏”时, 取折算系数33%;
(2) 当疏水阀的泄漏程度为“直通”时, 取折算系数40%;
(3) 当疏水阀的泄漏程度为“小漏”时, 取折算系数16.5%;
(4) 当疏水阀的泄漏程度为“微漏”时, 取折算系数3.3%;
(5) 当热动力疏水阀的状态为“动作过频”时, 上述折算过的计算结果再取50%;
(6) 当泄漏的疏水阀后端为“排放大气时”, 上述折算过的计算结果再取折算系数50%。
以一个DN20浮球疏水阀为例, 计算得出:6barg下的泄漏量为3kg/h (中漏、冷凝水回收) ;月泄漏的蒸汽量2.1t/月 (1天24h;一月30d) ;月蒸汽泄漏损失为400元/月 (蒸汽费200元/t) ;年月蒸汽泄漏损失为4800元/a。
由此可以看出, 疏水阀的泄漏量是相当可观的, 更换疏水阀的改造费用相对较小, 投资回收期基本在6个月以内。
2.2 实际案例
我公司蒸汽主要应用于橡胶生产过程中硫化工艺, 少部分用于生活热水和冬天的空调采暖。饱和蒸汽来源于工业园区里的热力公司, 经过减压之后的压力不低于16barg。从蒸汽减压站到厂房内的蒸汽使用点的距离大约近300m。
在2012年之前, 本工厂没有关注疏水阀的泄漏耗能问题, 每月的蒸汽耗量约530t, 后来我们和斯派莎克的工程师一起对所有的疏水阀进行调研, 检测出了泄漏的疏水阀, 并安装更换了斯派莎克公司生产的热动力和浮球式疏水阀。此后, 只要每月的蒸汽耗量高于500t, 我们对疏水阀进行调研检测, 每年可以节约140000元。
3 总结
层层自组装制备透明超疏水表面 篇7
1 验部分实
1.1 实验材料及仪器
正硅酸乙酯 (99%) , 聚 (丙烯胺盐酸盐) (PAH) , 聚苯乙烯磺酸钠 (PSS) , 1H, 1H, 2H, 2H-全氟癸基三乙氧基硅烷 (97%) 购于Alfa Aesar;苯乙烯 (AR) (使用前减压蒸馏) , 氢氧化钠 (AR) , 无水氯化钙 (AR) , 过二硫酸钾 (AR) 购于天津科密欧化学试剂有限公司;无水乙醇 (AR) , 浓硫酸, 双氧水, 二次水及超纯水均为市售。
使用AVATAR-360型傅里叶变换红外光谱仪进行涂层物质分析, EXSTAR 6000型热重分析仪进行热分析, 涂层形貌由JSM 5600LV型扫描电子显微镜表征, 涂层透过性由普析TU-1900型紫外可见分光光度计测定, 测量范围为300~700 nm。疏水性测定在DM300型液固界面分析仪上进行 (椭圆切线法) 。
1.2 二氧化硅纳米粒子及PS微制备球的
先利用溶胶凝胶法制备含有Si O2纳米颗粒的溶胶。取13 m L乙醇、4 m L水、2 m L正硅酸乙酯首、0.6 m L六甲基二硅杂氮烷、0.2 m L三乙胺充分混合, 室温下陈化48 h备用。
采用微乳液聚合制备聚苯乙烯微球。将5 m L苯乙烯 (使用前经二次减压蒸馏) , 28.5m L水加入100 m L三颈烧瓶中, 搅拌速度设为300 r/min, 升温使溶液沸腾3 min后加入0.053 g过硫酸钾反应2 h。
1.3 透明超疏水涂层制备
在制备涂层前, 首先将玻璃片依次在水、乙醇、丙酮中洗净, 随后用Piranha溶液 (98wt%H2SO4, 30wt%H2O2, 3/1 V/V) 处理, 并用超纯水反复洗涤、干燥;然后将清洗后的玻璃片在室温下交替浸入2 mg/m L PDDA和2 mg/m L PSS溶液中, (浸渍时间) 每次取出后用超纯水冲洗, 重复该步骤十次制备出的涂层记为 (PDDA/PSS) 10。最后将涂层表面 (PDDA/PSS) 10反复交替沉浸在PDDA溶液和PS纳米颗粒及Si O2纳米颗粒的混合液中, 每次浸渍后冲洗、干燥。将玻璃片在500℃煅烧2 h, 除去PS颗粒后即可制得多孔Si O2颗粒涂层, 最后对该涂层利用氟硅烷气相沉积方法疏水化处理制备出透明超疏水表面。
2 结果与讨论
2.1 涂层形貌及润湿性分析
透明超疏水涂层的微观结构和润湿性如图2所示。图2a为透明超疏水涂层煅烧前的SEM照片, 从图中可以看出几种不同粒径的颗粒杂乱分布, 大多数PS球颗粒粒径在200~300 nm间, 而且颗粒之间有更小的Si O2颗粒堆积。图2b为透明超疏水涂层煅烧后的SEM照片, 从图中可以看出涂层呈多孔网状结构, 空隙为PS球煅烧后得到, 该结构有利于实现复合润湿状态。涂层表面由FAS疏水化处理后接触角达到166°。
2.2 涂层FT-IR分析
图3中A为制备的Si O2粉末的FT-IR谱图。从图中可以看出1080 cm-1强而宽的吸收峰可归属为Si-O-Si键反对称伸缩振动峰, 758 cm-1、451 cm-1处是Si-O键对称伸缩振动峰和弯曲振动峰, 3431 cm-1处是Si O2表面上的-OH伸缩振动吸收峰, 1628 cm-1附近的峰是吸附水H-O-H的弯曲振动峰。这与Si O2标准谱图一致。图3中B为制备的PS粉末的FT-IR谱图。其中2800~3000 cm-1的谱带是亚甲基或次甲基的伸缩振动, 3000~3100 cm-1的谱带属于苯环上C-H的伸缩振动。1492 cm-1和1600 cm-1的强峰是苯环的骨架振动。698 cm-1和760 cm-1是苯环上氢原子的面外弯曲振动, 1027 cm-1为苯环上氢原子的面内变形振动。这些特征峰证明了苯乙烯发生聚合反应生成了聚苯乙烯。
2.3 Si O2粒径对涂层透明性的影响
实验考察了Si O2粒径变化对超疏水涂层紫外可见光透过率的影响。Si O2粒径大小由动态光散射检测, 结果如图4, 样品1由两种粒径组成, 有效粒径分别为26 nm, 143 nm;样品2有效粒径为40 nm;样品3有效粒径为130 nm。紫外-可见分光光度计对不同纳米Si O2颗粒制备的涂层透明性测试结果显示随着粒径的增加涂层的透明性降低, 但所有制备表面的可见光透过性与载玻片基底接近。粒径在100 nm左右的Si O2颗粒保证了涂层覆盖后玻璃表面的透明性。
2.4 涂层TG-DTG表征
Si O2及PS纳米颗粒混合溶液经离心后所得到的粉末进行TG/DTA分析, 结果如图5所示。从图5中可以看出, TG曲线在100℃之前有轻微的失重, 这是由于吸附水的存在, 混合粉末在300~360℃之间的失重是由PS与Si-CH3的热分解造成, 这与315℃的放热峰是一致的。500℃后样品的轻微失重可能由Si O2表面的硅羟基缩合所致, 这与534℃的放热峰是相符合。
3 结论