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  • 2013-11-15 09:01:26
    1生物填料分类


    生物填料分为组合填料,立体弹性填料,多孔悬浮球填料,活性生物填料等。
    2生物填料简介


    好氧生物流化床工艺中采用立体空心填料为好氧生物载体,填料为中空结构,正常运行进,填料悬浮在水中。填料内部生长厌氧菌,产生反硝化作用可以脱氮;外部生长好氧菌,去除有机物,整个处理过程中同时存在硝化与反硝化过程。
    3生物填料特点


    1用优质的乙丙共聚材料,长时间浸泡在废水不会降解,也不会对微生物有毒害作用,优于采用其它诸如聚氯乙烯等材料。
    2特殊的结构,空心填料结构为内外共有三层空心圆,每个圆内有1条棱,外有36条棱,经多次研究开发成功,采用一次成型。
    3高的比表面积,普通微生物比表面积为90-180,空心填料的比表面积可达600,双比面积高达860以上,由于具有高的比表面积,则单位容积内生物量就高,可以达到水力停留时间短的目的。
    4微生物的高活性。在填料的表面生长的微生物膜由于填料流化碰撞。曝气冲刷使微生物处于高活性的对数增长期,处理效率高。
    5空心填料为飘浮型,更换方便,使用寿命长。
    6脱氮、分解有机物能力强,达到去除氨氮目的。
    4生物填料规格


    25*12,度为0.4-0.6mm,材质为全新料聚丙烯。
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    喷淋塔塔内填料的主要目的是提供足够大的面积,促使气液两相流充分接触,气液流动又不致造成过大的阻力。它是喷淋塔的核心。喷淋塔操作性能的好坏,与所选的填料有直接关系。对填料的基本要求如下几方面:

    1.要有较大的比表面积

    单位体积填料层所有具有的表面积称为填料的比表面,以at表示,单位为m2/m3

    填料的表面积只有被流动的液相所湿润,才能构成有效的传质面积。因此,若希望有较高的传递速率,除须有大的比表面积之外,还要求填料有良好的润湿性能及有利于气液均匀分布的形状。

    2.要有较高的空隙率

    单位体积填料层所具有的空隙体积称为填料的空隙率,以ε表示,单位为m3/m3。当填料的空隙较高时,气、液通过能力大且气流阻力小,操作弹性范围较宽。

    3.制造填料的材料应保证有足够的机械强度,不易破损,重量轻、耐腐蚀、价廉易得。

    目前实际所提供的填料很难全面满足以上要求,选择填料时应根据实际情况权衡利弊。 

    PP多面空心球

     

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    环氧树脂(EP)具有价格低、固化成型简单、粘合力高、稳定性好、耐化学品性能好、力学性能高、电绝缘性能优良等特点,在高低压电器、电机和电子元器件的绝缘及封装上得到了广泛应用。但是EP存在韧性差、热导率低(0.2 W/(m·K))、热稳定性差等缺点,提高环氧树脂的热导率是其作为电子封装的关键。

    氮化硼(BN)具有优良的性能,其热导率为30~330 W/(m·K),介电常数较低(1.6~3.5),且具有高体积电阻率和耐高温特性。BN有无定型、立方型、六方型3种晶型,最常见的是六方型氮化硼(h-BN)。h-BN具有和石墨相同的片状结构,也被称为“白色石墨”,即使在2 000 ℃高温下,h-BN的电阻率也高达1 900 Ω·cm 。

    本文以无机物BN为切入点,介绍填充型环氧树脂基复合物的导热机理,综述国内外有关EP/BN导热复合物的研究进展,并指出目前存在的问题以及未来的研究方向。

    1 导热机理

    固体内部的导热载体有电子、声子、光子3种。金属是通过大量电子传热,无机非金属是通过晶格的热振动来传热,即声子传热。聚合物由于分子链的无规缠结,分子量大,分子量的多分散性及分子链振动对声子的散射,导致无法形成完整晶体,热导率低。提高EP的热导率有两种方法,一是合成具有高度结晶性或取向度的本体EP;二是在EP基体中引入高导热填料,制备填充型复合物获得高导热性能。因为制备高导热本体EP工艺复杂,成本较高,所以目前大多采用填充填料的方法制备高导热EP 。填充物分为无机物、碳、金属等,由于碳和金属的填充在提高EP导热性的同时也会提高其导电性,不适合作为电子封装。

    目前填充型导热聚合物的导热机理主要有导热通路理论、逾渗理论和热弹性系数理论,其中最为普遍的是导热通路理论。当填料用量较少时,复合物会形成海岛结构,填料作为分散相被聚合物基体孤立,不能相互联系,对提高导热系数作用不大;当填料用量到达一个临界值时,填料成为连续相,填料之间彼此联系、相互接触和作用,复合物内形成链状导热通路。随着填料含量的进一步增加,复合物内部的导热通路相互交织,即形成导热网络,如图1所示。当导热通路的取向和热流方向一致时,热流方向上的热阻很小,导热性能大幅提高。因此,如何在复合物内部热流方向上形成导热通路是提高环氧树脂复合物热导率的关键。

    2 EP/BN导热复合物

    2.1 BN与EP复合

    BN填料具有较高的本征热导率,因此被广泛地用于提高聚合物的导热性能,用其制备的复合物同时还具有优良的力学性能、韧性、抗老化性及加工性能。牟其伍等研究了不同含量的BN对复合物热导率的影响。实验结果表明,BN颗粒与EP界面结合紧密,形成了良好的导热通路。当BN质量分数为90%时,复合物的热导率达1.24W/(m·K),是纯EP的7倍多,并且还具有优异的热稳定性。但是因为所用的BN填料尺寸较大,且采用的机械混合的方法会导致填料分散不均匀,所以需要在很高的填充量下才能形成有效的导热网络。马万里等采用行星共混法分别制备出微米EP/BN 复合物(EPM)和纳米 EP/BN 复合物(EPN)。研究表明,薄片状的纳米BN比块状的微米BN微粒之间有更大的接触面积,更易形成导热网链。EPN比EPM具有更高的热导率和更低的电导率,当填充的BN纳米片质量分数为15%时,EPN复合物的热导率高达0.61 W/(m·K),是纯EP热导率的3.2倍,如图2所示。

    将BN与EP简单地复合,可以在一定程度上提高EP的导热性,但是存在以下两个问题:①填料表面具有一定的粗糙度,使得填料与聚合物基体的界面结合不够紧密,界面存在大量的间隙,导致BN填料与EP基体之间存在较大的接触热阻,较大程度上阻碍了复合体系导热性能的提升;②简单混合往往需要较大的填料填充量才能获得导热性能的较大提升,但是当填料的含量超过一定值时,填料会发生团聚,不利于导热通路的形成,且高的填充量会对聚合物的力学性能、介电性能以及加工性能产生不利的影响 。因此减小填料与基体之间的界面热阻,开发低填充高导热复合物显得很重要。

    2.2 表面改性BN与EP复合

    通过表面活性剂、偶联剂和功能聚合物对BN进行表面功能化改性,能有效提高BN与EP之间的相互结合力,降低界面接触热阻,同时提高BN与EP的相容性和BN在EP中的分散性,实现在较低BN填充量下构建有效导热网络,是提高EP复合物导热性能的有效途径。徐随春等用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性BN,研究了改性BN(简称BNOC)对复合物导热性能的影响。结果表明,BNOC微粒在EP基体内均匀分散且有良好的相容性,当BNOC的质量分数为14.6%时,复合物的热导率达0.62 W/(m·K),约为纯EP的2.7倍,体积电阻率为3.88×10 14 Ω·cm,较纯EP(4.63×10 14 Ω·cm)有轻微下降,但仍保持优异的电绝缘性能。

    JIANG Yunliang 等采用自由基聚合法在h-BN表面接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA),成功制备了 EP/h-BN-PGMA 复合物,研究了h-BN改性前后对复合物导热性能和介电性能的影响。当复合物中h-BN-PGMA质量分数为15%时,复合物的热导率为1.20 W/(m·K),是纯EP的5.05倍,介电常数为5.17,满足电子封装要求。与EP/h-BN相比,EP/h-BN-PGMA有更高的热导率、储能模量和玻璃化转变温度,说明接枝改性h-BN有助于提高h-BN与EP界面的相互作用。

    HOU Jun等采用混酸弱化B-N键,引入-OH基团,接枝硅烷偶联剂(3-氨丙基乙氧基硅烷,AP-TES)对BN进行表面改性,合成了硅烷化的氮化硼(APBN),采用溶液分散和浇铸成型制备了 EP/APBN复合物。研究表明,APBN的存在延缓了复合物的热分解进程,当 APBN 的质量分数为30%时,EP/APBN 复合物的热导率高达 1.18W/(m·K),为纯EP的6.14倍。硅烷分子在复合物中起桥梁作用,增加了填料在基体中的化学交联点,减小了界面热阻,提高了界面热传递效率,并且在1 kV的电压作用下也没有出现介电击穿现象,具有较高的电绝缘性能。

    随着电子设备的功能密集化,电子封装用EP在提高导热性能的同时,还需要具有低的热膨胀系数、介电常数和介质损耗,以保证信号的传输效率、设备使用可靠性及使用寿命。因此,单一性能的改善不能满足电子封装对EP的要求,需要在提高EP导热性能的同时,改善其介电性能和热膨胀性能。ZHANG Chi等 采用在BNNTs表面接枝氨基丙基三甲氧基硅烷(APS)的方法,制备了高导热、高绝缘和低热膨胀系数的EP/BNNT-APS纳米复合物。由于APS与EP基体之间形成了共价键,强共价相互作用促进了BNNTs在EP基体内均匀分散,极大降低了界面热阻。在BNNTs-APS体积分数为10%时,复合物的热导率为 1.62 W/(m·K),比纯 EP提高近 6.5 倍,同时保持低的介电常数(100 Hz 时约为 4.1),介质损耗因数(tanδ)略有下降,由于BNNTs-APS与EP基体之间的强界面结合限制了聚合物链的运动,在低温下复合物的热膨胀系数降低了20%。

    研究表明,对BN进行表面改性后制备的复合物比BN和EP直接复合得到的复合物具有更高的热导率。这主要是因为BN表面改性后,填料与基体之间形成了较强的结合力,加强了两者的界面相容性,极大地降低了界面热阻,还可以减少BN粒子的团聚。但是BN在基体内的分布仍存在一定的随机性,导热性能的提升有限,且导热通路的形成主要还是依靠较高的BN填充量来实现。另外,BN的改性对复合物的介电、绝缘及力学性能也有一定的影响,当硅烷偶联剂用量过多时会将BN包覆,在BN表面形成热阻,影响复合物的导热性能。

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    印花弹性白胶浆外观品质控制方法

    1. 选择适合配方设计要求的树脂

    树脂是印花弹性白胶浆配方中的重中之重。不同的树脂其粒径分布不一样,化学离子稳定性、机械稳定性不一样,油包水,水包油及其亲水性都不一样,对外观的影响作用很大。因此在选择树脂时,要充分考虑树脂自身特性,特别是树脂相溶性,以便统筹工艺配方中的填料、助剂等选用。

    2. 搭配好分散剂、流平剂

    不同厂家生产的流平剂、分散剂具有不同的HLB值。一般HLB值越大的分散剂、流平剂(水性),会使体系粘度降低越多;不同种类的分散流平剂随着其HLB值的增大,对体系粘度降低和对树脂的影响也越大。亲水性的分散流平剂会提高印花弹性白胶浆的贮存稳定性,疏水性的分散流平剂会提高印花弹性白胶浆成膜后的耐擦洗性。所以亲水性和疏水性的分散流平剂搭配使用,可以有效地提高印花弹性白胶浆的贮存性。如果加入较多的分散流平剂,会提高其亲水性、流动性,但会使其洗水牢度降低,耐水性变差。如果加入太少的分散流平剂,会直接影响其外观的质量,所以一般应控制在3~5﹪之间。

    3. 合理选用增稠剂,提高印花弹性白胶浆性能

    目前印花弹性白胶浆中常用的增稠剂有:聚丙烯酸类,纤维素醚类,碱溶性丙烯酸类,非离子缔合型聚氨酯类。

    1. 纤维素类增稠剂(主要包括羟甲基纤维素,羟乙基纤维素,羟丙基纤维素)具有增稠效率高,稳定性好,但流平性差,在网印中易造成网痕,并对浆料光泽有一定影响。
    2. 聚氨酯类增稠剂造价高一些,在印花弹性白胶浆中应用不多。
    3. 聚丙烯酸类增稠剂因有良好的流平性,不易产生网痕,不影响浆料的光泽,具有良好的耐水性和生物稳定性,其相溶性好,使颗粒之间形成分子链接,导致树脂-填料-树脂之间形成网状结构,提供较高的中高剪切速度,使印花弹性白胶浆具有较好的流变性,使外观呈乳白色流体半膏状。

    印花弹性白胶浆的外观品质是产品给予客户的第一印象,因此,做好印花胶浆的外观品质至关重要。要控制好印花弹性白胶浆的外观品质就要设计好配方中的树脂、助剂、填料等要素和使用正确的生产工艺。

    印花弹性白胶浆外观品质是其质量品质的外表现,它包括印花弹性白胶浆外观的状态、细腻程度、流动性能,质量品质好的印花弹性白胶浆其外观应为均匀液体,呈白色粘稠半膏状、细腻均衡、流动性良好、表面有光泽,而质量差的印花弹性白胶浆在贮存中常出现分层凝固,流动性差,絮凝分水,粘度过大,成膏状体,直接影响其质量,色泽,覆盖力,耐水性,流平性,遮盖率,光泽,得色率等性能。

    影响印花弹性白胶浆外观品质的因素很多:印刷材料方面如树脂(粘合剂)润湿分散剂、增稠剂、填料及其配方和生产工艺等都会对其产生影响。

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弹性填料