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中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
Exploration and Practice of Synthetic Material Aids Teaching
LI Cuiqin, WANG Jun, LI Jie, ZHANG Zhiqiu
Abstract A synthetic material aid is a professional application of chemical important courses, its mechanism and performance directly affects the application of polymer materials. I combine years of teaching practice and experience, the teaching curriculum content, teaching methods and assessment methods are explored and analyzed, train students' ability to integrate theory with practice, improve teaching quality.
Key words synthetic materials aids; teaching methods; assessment methods; course teaching
合成材料助劑課程是應用化學本科專業的一門專業限選課,它是建立在高分子材料和精細化學品的基礎上,并與其他多門高分子專業課程和應用化學專業課程交叉的一門課程。本課程主要講述高分子材料在合成、加工和使用等過程中,為了提高材料的性能而添加的化學助劑。本課程的應用性比較強,不僅包含合成材料用助劑的合成方法、還包括合成材料用助劑的使用方法和選擇原則。它直接與應用化學專業的學生畢業后從事的工作密切相關。因此,本課程不僅要求學生了解合成材料用助劑的種類、合成方法,而且還要求學生深入了解合成材料用助劑的使用方法和助劑在材料中的作用機理。然而由于合成材料的種類繁多、應用廣泛,導致所需的化學助劑種類更為復雜,知識量很大,但由于該課程是應用化學專業的一門專業限選課,學時較少,導致授課的難度較大。針對這些問題,結合我校應用化學專業的實際情況和筆者多年的教學經驗,對該課程的教學進行了一些探索。
1 教學內容的整合與優化
我校自2000年將精細化工專業改為應用化學專業以來,對專業課程的組建以及課程內容也進行了合理的調整。如將油田化學課程分拆為鉆進化學、采油化學和集輸化學,將高分子化學和高分子物理合并為高分子化學與物理。其中對合成材料助劑課程內容也進行了相應的整合,對原有的教學體系和教材進行了優化。原有的教學體系如下:合成材料助劑概論、塑料用助劑、橡膠用助劑、纖維用助劑,該教學體系內容繁雜、重復性較多,如塑料用的很多助劑在纖維和橡膠中也用,導致學生學習起來難度較大,容易混淆,且沒有統一的教材,學生只能依賴課堂,課后也無從下手復習。
為了適應本科教學需要,給學生一個清晰的學習提綱,且在規定的學時內完成講授任務,我校合成材料助劑課程內容通過應用化學教研室教師的多次討論,按照肖衛東主編的教材《聚合物材料用化學助劑》的內容對課程體系進行了修改,修改的教學體系為:合成材料助劑概論、合成用助劑、加工用助劑、熱力學性能助劑、交聯用助劑、防護用助劑、助劑的分離與檢測。其中合成用助劑主要講述合成材料所用的合成樹脂在聚合反應過程中所添加的化學助劑,如引發劑、溶劑、乳化劑等助劑的種類、性能以及使用原則;加工用助劑主要講述合成材料在加工過程中為改善合成材料的加工
性能而添加的化學助劑,如劑、脫模劑、增塑劑等助劑作用機理、合成及應用等;熱力學性能助劑主要是講述為改善合成材料的熱力學性能而添加的化學助劑,如增強劑、增韌劑、成核劑等;防護用助劑主要講述為改善合成材料的使用性能、延長材料的使用壽命而添加的化學助劑,如光穩定劑、熱穩定劑、抗氧劑、抗靜電劑等;通過對教學內容的整合與優化,對高分子材料和精細化學品化學中所涉及的基礎知識通過緒論的形式簡單講授,目的是引出本課程的所講述的重點內容。在對課程內容和教材整合的同時,為了使學生能很好地了解合成材料助劑發展的前沿知識,我校應用化專業的所有教師,針對這一問題進行了詳細的討論,通過將國內外前沿理論、最新研究成果、應用前景以及最新發展動態穿插入課堂內容中,讓學生在掌握基礎理論知識的同時,了解該學科的發展前沿,為今后的工作奠定基礎。
2 教學方法的改革與實踐
合成材料助劑是一門理論聯系實際較強的課程,尤其是隨著合成材料在我們日常生產和生活中的應用,很多的合成材料沒有助劑的存在,很難廣泛應用。如我們日常生活中常用的塑料薄膜,主要成分為PE,但由于其耐熱氧性能差,很難適用室外使用,尤其是用做種植大棚用的薄膜,適用壽命很短,直到光熱穩定劑和抗氧化劑的出現,PE才得以廣泛應用。然而,由于合成材料助劑的種類繁多,如交聯用的硫化劑有:硫磺、秋蘭姆、金屬氧化物、醌類化合物、胺類化合物、有機過氧化物等,每一種硫化劑的作用過程和應用對象又不同。在講授過程中,為了避免過多的理論講解導致講述內容枯燥無趣。這門課程的教學方法也進行了多次討論,如何讓學生在較短的學時內,能主動積極地學好這門課,并能很好地掌握這門課程的重點知識呢?
經過多次討論,教師們一致認為,最好的教學方法就是將每一種合成材料用的化學助劑通過學生熟悉的生活實例引出,通過學生提問、老師回答的方式進行講述,讓學生先了解這種化學助劑的重要性,然后老師再從基本的作用原理、作用方式以及應用對象進行解釋。如我們在講硫化劑時,先問學生自行車的車胎和汽車車胎有什么區別?為什么會有這么大的區別?學生也可以問老師兩種車胎的組成是什么?除了主成分橡膠外,還有什么成分?具體是什么?等等這些問題,然后引出常見的硫化劑――硫磺,硫磺是什么結構的物質?它為什么可以作為硫化劑?除此之外,還有哪些硫化劑呢?先通過討論的方式,使學生先了解這種合成材料助劑的基本性能,然后再進行理論講授。
另外,單一的教學方式會使學生缺乏對知識的感性認識,如單憑書本、板書很難將所用的知識講述清楚,很難使學生掌握重點知識。近年來,通過多次教學會議討論,一致認為可利用計算機及信息技術,將大量的圖片、圖像和動畫穿插到課程教學內容中,讓學生在對知識理論認知的基礎上,通過感性認知,把抽象的知識通過直觀的畫面展示,調動學生的學習積極性和主動性。
教學方法的改革后,學生學習的熱情提高了,理論知識掌握得也扎實了。從課后學生反映的情況也可以看出,學生會主動提出一些問題,相互之間進行討論、交流,并且會將所學過的理論知識與生活中實際例子相結合,并能設想新型化學助劑的性能。
3 考核方式的調整和試行
合成材料助劑這門應用化學專業限選課,課程內容的信息量很大,且很多助劑之間的作用和性能比較接近,如光穩定劑和抗氧化劑,均可以通過捕獲材料因老化而產生的自由基,且部分的光穩定劑也可以作為抗氧化劑使用。學生僅靠單純的死記硬背,很難將所用的重點知識理解掌握。因此,結合這門課程的特點,筆者所在的教研室對這門課程的考核方式進行了多次討論,大部分教師認為,學生對這門課程的掌握程度不能單靠期末考試的成績來衡量,平時學生的課堂討論和課堂提問成績也應納入考核之中;另外,期末考試的試卷盡量少出大段記憶性的知識,對于重點的理論知識,應以開放性的問答題或討論題的形式展現,強調學生對知識的理解程度。同時對試卷的評分標準進行調整,對于理解性的試題,評分標準靈活,不應嚴格按照書本或課堂講述的語言進行批卷,應根據學生對問題的理解程度進行靈活給分。通過試行這種新的考核方式以來,學生學習這門課程不在是為了考試而學習,考試之前,學生也不再天天吵著讓老師劃重點,而是收集大量的復習資料,包括參考書、文獻等,結合生活中的實際例子,進行討論、交流。試卷很少出現類似或類同,成績也能很好地反映學生對這門課程的理解和掌握程度。
總之,通過對合成材料助劑這門應用化學專業課程的教學體系、教學方法等方面的探索與實踐,我們摸索出了一條適合應用化學專業學生的教學方法,理論結合實際的教學方式和考核方式,使學生更好地將所學知識靈活運用于日常生活和生產中,提高了學生分析實際問題和解決實際問題的能力,滿足社會對綜合性人才的需求。
基金項目:黑龍江省“十二五”規劃重點課題,項目編號為GBB1211013;黑龍江省“十二五”規劃課題,項目編號為HGJXHB2110153;東北石油大學重點課程
參考文獻
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關鍵詞:高速公路;試驗檢測;規范;建議
試驗檢測工作在高速公路建設中發揮著重要的作用。標準試驗、工藝試驗及原材料試驗為高速公路的建設提供最根本的基礎;地基承載力試驗、強度試驗及壓實度試驗作為過程控制為工程質量提供過程保障;而最終的驗收評定工作則為工程質量提供一個最終的試驗數據。總之,試驗檢測工作在高速公路建設中發揮著重大的作用。但是,試驗檢測工作仍存在著規范不齊全、試驗檢測工作的范圍及試驗材料所檢測的項目不明確的問題。
本文通過對這些問題的探討,提出幾點建議,希望能夠引起各相關方的注意,能夠盡快地解決這方面的問題,以利于試驗檢測工作的正常順利開展,確保工程質量。
1試驗檢測工作常見的問題
1.1所使用規范的問題
試驗檢測工作所涉及的規范的作用主要有兩個:其一是為試驗對象提供檢測范圍及提供相應的試驗檢測方法;其二是對所檢測的結果提供判定標準,用于判斷所檢測的結果是否合格,或者提供其所適用的范圍。如果試驗檢測缺乏相應的試驗依據或判定標準,讓試驗工作就會陷入困境。目前高速公路上試驗檢測規范不齊全的有:
(1)隧道復合防水板的氣密性試驗,不論是國標或是行業標準中均找不到相應的試驗依據。
(2)缺少水泥漿以下幾個項目的試驗方法:泌水率、膨脹率、抗壓強度、凝結時間及凈漿配合比的設計過程。
1.2高速公路工地所使用材料的檢測范圍及項目
隨著對工程質量要求的日益提高,材料的檢測范圍及項目也更加嚴格。對于目前工程上所用的材料,是否進行檢測應該有一個比較明確的界定。對于主要材料如集料、鋼筋、水泥、外加劑、鋼鉸線、支座等毫無疑問都應進行檢測。而對于只作為工程的輔助材料如隧道超前支護、管棚、小導管及小鋼管等的應如何進行檢測則應有清晰的界線。
目前工程上所使用的材料繁多,而對于那些根據規范必須進行檢驗的材料,應檢測哪些指標也應有比較清晰的界定。高速公路上每個標段都設有自己的工地試驗室,都能對常用材料的常規指標進行檢測。對于那些不能進行檢測的項目則委托給具有相應資質的檢測機構進行試驗。以土工合成材料為例,根據文獻規定,土工合成材料在工地現場所應檢測的項目(表1),表1中只提供12個試驗項目,且根據加筋、過濾、排水、坡面防護、沖砌防護、路面裂縫防治6種不同的用途選擇不同的試驗項目,而根據文獻中所涉及的檢測項目共有物理性能、力學性能、水力學性能、耐久性能試驗四大類共有25小項試驗。由此可見,現場檢測還是具有一定選擇性的。
2關于試驗工作的幾點建議及解決措施
2.1規范問題
對于規范的不齊全,這一點其實是比較好解決的,畢竟目前工地材料、施工工藝的更新速度較快,制定規范的有關部門應對此具有高度的敏感性,隨時匯總需要補充及更新的規范的信息,不定期地對規范進行補充、更新。使規范的更新速度能跟上實際的需要。同時,作為高速公路參建的各方,都應以積極的態度面對出現的各種新問題,在新的規范出臺之前可以臨時進行現場補充,及時地解決試驗檢測上所存在的問題。
2.2工地試驗室所應檢測的材料的范圍及項目
目前工地試驗室的判定依據都是國標或各種行業標準,而這些判定標準中往往包含很多試驗項目,而這些標準都是針對生產廠家及相應的監督部門而言的,而不是針對工地試驗室。高速公路所使用的材料(除粗細集料外)均經過生產廠家的嚴格質量控制及社會相關監督部門的不定期抽檢,其產品質量應該要得到保證。因此,現場只需對一些常規的指標進行檢測即可,如水泥的力學性能;對那些非常規的項目,如水泥的化學分析試驗,則可以不做,或在確定廠家的時候可以做一次,完全沒有必要每批次都進行試驗。而有些指標則可能與材料的使用用途沒有關系,則不必進行檢測。如文獻規定,當土工合成材料的主要用途是排水時,則無需進行直接剪切摩擦、拉拔摩擦等項目的檢測。另外,許多檢測項目的檢測期比較長,費用也比較高,這除了增加一些不必要的工程成本,還在一定程度上不利于工程的施工。因此,如何對材料的檢測指標進行界定是一個很重要的課題。在充分考慮到工程質量及各種材料的不同使用用途,對于影響永久性工程的質量的材料或材料的相關指標應進行控制,而對于那些只是輔助材料或不對永久性工程質量沒有影響的材料,可以不進行檢測,或放寬檢測范圍,減少檢測指標,適當降低標準。而對一些與工程質量無關的指標,如果所進場的材料如水泥等只不過用于像場地硬化等臨時工程,也沒有進行檢測的必要。考慮到我國地大物博,各個區域的地理條件差別較大,而每一個地區高速公路上所使用的材料基本上沒有太大的差別,因此建議有關部門對此進行統一,至少做到一條高速公路有一個統一的標準,最好能夠做到每個省份能對此進行統一,這樣對材料的控制就會有的放矢了。
3加強業主抽檢,確保工程檢測數據的準確可靠
在以往的項目建設過程中,由于業主對工程質量檢測情況缺少第一手資料,工程質量檢測工作無法滿足預定要求。鑒此,本項目可借鑒相關行業、項目及本公司以往項目的成功經驗,加強業主抽檢,確保工程檢測數據的準確可靠。在業主抽檢實施過程中,由項目管理處相關部門根據項目進展的要求及各檢測參數既定的抽檢頻率,向檢測公司提出委托意向,檢測公司在接到委托后,組織人員予以實施,并將檢測結果及時反饋給項目管理處。檢測公司在技術上對項目管理處負責。
4結束語
試驗工作作為為高速公路的建設提供服務的專業,必須做到有據可依,有據必依。因此試驗依據的完善,工地試驗室對檢測對象及其檢測項目的界定是至關重要的,希望有關部位能夠重視這個問題,盡快解決試驗檢測目前所存在的問題,只有這樣,試驗檢測工作才能更好地為高速公路建設提供更全面、優質的服務。
參考文獻
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關鍵詞:鐵路工程;施工材料;檢測方法;水工合成物;鋼材;水泥
在我國的鐵路工程施工的過程中,由于施工的難易程度不同,復雜性也不同,因此在施工材料的選擇上也有一定的區別。我國的鐵路工程在施工材料的選擇上種類非常繁多。因此在我國鐵路施工的過程中對于施工材料的選擇有一定的選擇原則。通常我們在鐵路工程施工的過程中選擇的施工材料有六種,首先是鐵路施工中使用的鋼材;其次是鐵路施工中使用的水泥;第三是鐵路施工中使用的骨料;第四是鐵路施工中使用的石材,再次是鐵路施工中的使用的土;最后是鐵路施工中使用的土工合成材料。上述六種材料在鐵路工程施工的過程中非常關鍵,直接關系到鐵路工程的施工質量,因此在上述六種施工材料的選擇問題上要顯得格外慎重。鐵路施工材料的質量優劣直接關系到鐵路工程的施工質量和施工進度。因此保障施工材料的性能質量非常必要。一般情況下,鐵路工程施工的物質基礎就是鐵路施工中使用的材料,因此我們在選擇以及購買施工材料的過程中要對施工材料的性能優劣進行一定的檢測和檢查。目前我國的鐵路工程在施工材料進場之前都會進行一系列相應的質量檢測,通過性能檢測來對地鐵工程的施工材料進行質量優劣判斷。我們在施工材料檢測的過程中,需要根據我國相關部門頒布的相關法律法規以及相應的技術要求來進行檢測,只有這樣才能夠有效的保障鐵路工程施工材料的性能和質量,杜絕不合格的施工材料應用到鐵路工程的施工過程中,這樣能夠在施工材料環節保障鐵路施工的最終施工質量。
簡要敘述我國鐵路工程施工材料檢測過程中使用的主要檢測方法。
1 簡述鐵路工程施工材料檢測中的鋼材檢測
1.1 鋼材檢測過程中的拉伸試驗分析
在鐵路工程施工材料檢測的過程中,鋼材的檢測非常的重要,因鐵路工程的主要受力主要在鋼材中。在鋼材的拉伸試驗的過程中,通常在10攝氏度到35攝氏度之間的溫度環境下開展。鋼材的拉伸試驗最佳的檢測溫度為23攝氏度左右。在鋼材檢測的過程中使用的檢測設備有很多種,并且都能夠取得較好的效果。檢測誤差必須控制在相關的規范和標準之內。拉伸檢測的規定基本有三點。首先是檢測機必要要有調速裝置,能夠有效的對速度進行指示;其次是試驗機在試驗時要具有記錄數據以及顯示數據的裝置;最后是試驗機在試驗的過程中要定期的對設備進行計量試驗,保障試驗機的準確性。
1.2 鋼材檢測過程中的彎曲試驗分析
鋼材的彎曲試驗最重要的一個部分就是要在實驗前有效的掌握和了解彎曲剛進試驗,同時要對彎心的直徑進行相應的規定。同時我們還要對鋼材彎曲試驗的彎曲部分進行檢查,看其表面是否存在斷裂或者裂縫。彎曲試驗的溫度最好控制在18攝氏度至28攝氏度。我們正在選擇試驗機支輥的過程中。要將長度大于鋼材直徑的支輥應用在試驗的過程中。
1.3 鋼材檢測過程中的屈服強度檢測分析
在鐵路工程中屈服強度的檢測主要是針對具有明顯屈服現象的材料。我們通常將屈服材料的強度分為三種,首先是上屈服強度;其次是下屈服強度;最后一種是介于兩者之間的屈服強度。如果在屈服試驗過程中沒有明確的對屈服強度進行闡述和規定,我們通話倉只對下屈服強度進行檢測。
2 簡述鐵路工程施工材料檢測中的水泥檢測
2.1 水泥檢測過程中的密度檢測分析
水泥的密度檢測必須在恒溫的前提下進行。通常情況下我們將水泥的 體積有效的轉化為煤油的體積來進行密度檢測,通過李氏瓶的刻度進行檢測數據顯示和測量。這種密度檢測方法的優點在于具有較強的經濟競爭力,但是在檢測時間上較為緩慢和麻煩。
2.2 水泥檢測過程中的表面積檢測分析
水泥檢測過程中的表面積檢測主要的檢測方法是將空氣在水泥層的通過時間來對水泥的表面積進行檢測,通過相應的比值來進行表面積的檢測。
2.3 水泥檢測過程中的細度檢測分析
在進行水泥檢測過程中的細度檢測,目前主要的檢測方法有三種,首先是手工篩析法;其次是水篩法;最后是負壓篩析法。上述的三種細度檢測方法,各有各的優點和缺點,但是在實際的應用過程中負壓篩析法在用時間上以及精準度的提升上都有非常大的優勢,因此負壓篩析法在實際的應用過程中最為廣泛。
2.4 水泥檢測過程中的顆粒組成檢測分析
水泥的顆粒檢測方法目前主要有兩種方法,首先是沉降法,其次是激光衍射法。目前激光衍射法的應用較為廣泛,但是激光眼設法在成本上較為昂貴。
2.5 水泥檢測過程中的稠度檢測分析
水泥的稠度檢測方法主要有兩種,首先是維卡標準法;其次是試錘法。上述的兩種方法在實際的應用過程中都較為廣泛,取得的實驗檢測效果也基本相似。
3 簡述鐵路工程施工材料檢測中的土體檢測
改良土的主要檢測項目有含水率測定、重型擊實試驗、無側限抗壓強度、水泥或石灰的劑量測定(EDTA測定法)。檢驗批次的要求為同一取土場,同一批次每五千方作為一個檢驗批,不足批次的按一個批次檢驗。
4 簡述鐵路工程施工材料檢測中的土工合成材料檢測
4.1 土工合成材料檢測過程中的物理性能以及力學性能分析
物理指標為土工織物的重量和厚度。力學指標內容較多,單向受力有條帶拉伸、握持拉伸和撕裂3種試驗;周向受力試驗有圓球頂破、脹破、CBR頂破、刺破及落錐等5種試驗。這10項指標測定均可遵循紡織系統頒布的國家標準進行試驗。
4.2 土工合成材料檢測過程中的水力學性能分析
土工織物的水力特性在巖土工程應用中十分重要,在20世紀80年代由巖土工程師們研究和制定了測定土工織物滲透系數和孔徑兩項試驗。不久ISO國際標準通過了滲透系數和孔徑試驗標準。
4.3 土工合成材料檢測過程中的界面摩擦性能分析
其試驗設備大多采用土工試驗直剪儀和土工試驗箱。利用直剪儀作界面直剪摩擦試驗,將土工織物固定在上盒底部或下盒頂部,盒內填土進行直剪試驗。利用土工試驗箱進行拉拔摩擦試驗,箱內填土,土工合成材料埋在土中,進行拉拔。這種試驗制樣較困難,一般常規試驗僅用小尺寸直剪儀進行砂土一土工織物的直剪摩擦試驗。
參考文獻
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行業分析報告
2015年12月
目 錄
一、2015年行業回顧:整體低迷,煉油與PTA 改善,聚烯烴延續強
勢 . ................................................................................................................ 6
1、國際油價低位震蕩,天然氣產量及消費量增速放緩 .................................... 6
2、汽煤油消費旺,柴油低迷,煉油受益成本低位、油品升級及庫存收益 .... 8
3、國內油田服務行業景氣下行,競爭加劇 ........................................................ 9
4、化工品價格下跌為主,PTA 盈利好轉、聚烯烴盈利處高位 ...................... 11
5、石化指數隨大市波動,當前估值具備吸引力 .............................................. 12
二、2016年原油價格預測:持續低位震蕩,或有階段性反彈 . ........ 13
1、需求將延續弱復蘇 .......................................................................................... 13
2、供給偏寬松,主要變量在伊朗復產進度 ...................................................... 13
3、預計2016年油價延續低位震蕩格局,或有階段性反彈 ............................ 15
三、供需向好的煉油和聚酯產業鏈 ...................................................... 16
1、煉油業績改善確定 .......................................................................................... 17
(1)全球煉油將繼續保持較高景氣度 . .......................................................................... 17
(2)國內煉油行業供需逐步改善 . .................................................................................. 19
2、聚酯產業鏈供需格局繼續轉好 ...................................................................... 21
(1)龍頭企業縱向一體化發展提升競爭優勢,強者恒強 ........................................... 23
四、油價反彈帶動高彈性石化品投資機會 .......................................... 24
1、油價反彈期間石化品價格彈性:烯烴>合成材料>成品油 ...................... 25
2、油價反彈期間石化企業量的彈性:行業整體彈性大,聚酯尤為突出 ...... 26
五、風險因素 .......................................................................................... 27
六、重點公司簡析 .................................................................................. 28
1、恒逸石化:進軍煉化,開啟新征程 .............................................................. 28
2、榮盛石化:民營石化進軍煉化的領軍企業 .................................................. 29
3、海利得:三大產品線支撐高速成長 .............................................................. 30
4、上海石化:煉油板塊盈利有望維持高位 ...................................................... 32
5、中國石化:煉油和化工將繼續成為主要利潤來源 ...................................... 33
2015年行業回顧:整體低迷,煉油與PTA 盈利改善、聚烯烴延續強勢。2015年,國際油價維持低位震蕩。國內天然氣消費量增速受經濟疲軟拖累明顯放緩。國內煉油產能過剩,但低油價刺激消費需求,優質優價疊加原油庫存收益使得煉油盈利明顯改善(1-10月煉油景氣指數同比上升約30%)。多數化工品產能過剩明顯,景氣低迷,但PTA 、PE 、PP1-10月份盈利分別同比增長30%、6%、16%。
2016年國際油價預期:延續低位震蕩態勢,或有階段性反彈。2016年,EIA 預測全球原油需求延續小幅增長態勢。而OPEC 剩余產能可能達到3.0百萬桶/天,供需延續寬松格局。我們預計國際油價2016年將延續低位震蕩態勢。中性情況下,預期2016年WTI 均價51美元/桶,同比+2%;布倫特均價55美元/桶,同比+2%。但經歷2015年全年的低價后,油價在伊朗復產進度不及預期、中國經濟恢復超預期及旺季消費等因素影響下或出現階段性反彈。
供需格局持續向好的煉油和滌綸產業鏈。預計國內煉油2016年產能增速0.7%,成品油需求將保持3-5%的增長,行業供需改善。預計2016年滌綸長絲及PTA 產能增速分別為5%和5%,增速明顯放緩;而下游紡織服裝需求較為穩定,聚酯產業鏈供需格局繼續改善,盈利水平將繼續提升。
料2016年國際油價低位震蕩,階段性反彈帶動高彈性石化品投資機會。供給偏寬松,料國際油價維持低位震蕩格局。EIA 預測,2016年全球原油供給95.66百萬桶/天,略高于總需求95.26百萬桶/天,供需寬松格局持續。我們預測,2016年WTI 均價51美元/桶,同比+2%;布倫特均價55美元/桶,同比+2%。
一、前言
我廠在幾年前根據市場對粘接型氯丁改性聚合物的要求所開發成功甲基丙烯酸甲酯接枝氯丁橡膠(即MCR橡膠),以用于改性氯丁膠粘劑的生產。它作為唯一的釜內接枝的MCR橡膠,經氯丁二烯自由基乳液聚合,并以此作為聚合物種子,在乳液中加入甲基丙烯酸甲酯單體后經乳液聚合后洗滌干燥而制得。此產品經多年的生產實踐和技術改進,性能得到了穩定和提高。
它與溶液接枝相比具有接枝率穩定,產品穩定性好的特點。用其配制接枝型氯丁膠粘劑時還具有投資少,技術難度低等溶液接枝無法比擬的優點。但市場對其性能的掌握和應用效果卻還不能令人滿意,于是我們展開了對MCR橡膠的應用開發工作。
二、實驗部分
1.接枝型氯丁膠粘劑的配制方法
用MCR橡膠配制接枝型氯丁膠粘劑工藝過程簡便易行,使用本廠生產的MCR橡膠和配合物料,在開放式煉膠機上混煉均勻后切塊待用,在溶解釜中加入混合溶劑后投入混煉膠片(或未煉制膠片)攪拌溶解24小時后,即制得接枝型氯丁膠粘劑。
2.試片的制備和被粘接材料的表面處理
試片為長方形帶基布軟質PCV面材,有效剝離長度10cm,寬度2.5cm。被粘接材料選用市售軟質PVC面革和底材,或PU面革和底材。用細砂紙將其表面粗糙化,并用丙酮擦拭干凈,晾干待用。
3.材料的粘接和測試
按測試要求分別在已處理過的試片表面均勻涂布膠粘劑,待第一遍涂布的膠粘劑成膜干燥后再涂刷第二遍,室溫放置10分鐘左右或在60℃的烘箱中烘烤5分鐘,待膠膜不粘手時緊密貼合制成粘接測片。即可按要求在拉力實驗機上進行測試。
本文中測試數據為 150x25mm的PVC人造革粘接后進行180度剝離強度測試,所用膠粘劑總固物含量為16±0.5%
三、結果與討論
1.橡膠組分對粘接性能的影響
橡膠組分的性能對粘接性能有最直接的影響,MCR橡膠中主要含有以下幾種聚合物:氯丁二烯均聚物,氯丁二烯與甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚合物,甲基丙烯酸甲酯均聚物,以及少量氯丁二烯和甲基丙烯酸甲酯的無規共聚體。這其中氯丁二烯和甲基丙烯酸甲酯的無規共聚體是由于乳液中殘留的少量氯丁二烯單體與甲基丙烯酸甲酯反應而成,其結晶速度慢,粘接力偏低,但能提供粘附性。對粘接含增塑劑類的合成材料,接枝聚合物起主要作用,它對合成材料有很好的親和性,能有效防止增塑劑的遷移,阻止由于增塑劑的遷移形成的弱界面層;它粘接力強,可改善增塑劑對粘接膠膜的影響。它含量的高低直接影響膠粘劑對軟質PVC的粘接強度,以及粘接結構的強度保持時間。同時橡膠接枝共聚率,以及接枝共聚量的高低也直接對粘接形成決定性的影響。但由于生產工藝,特別是后處理工藝的限制,致使MCR的接枝共聚量在14%左右,橡膠分子量小。經對MCR橡膠純甲苯溶液的粘接實驗分析,粘接時表現為膠粘劑層破壞而非粘接界面破壞,這主要是因為MCR橡膠中接枝聚合物和甲基丙烯酸甲酯的均聚物都能提供對PVC,PU等材料的親和性和粘附性,而膠粘劑層的內聚強度不夠。
其形成上述粘接破壞現象的原因是 MCR橡膠由于受生產工藝的局限,在混煉后門尼粘度下降,影響其內聚強度和接枝共聚量。故用它配制接枝型氯丁膠粘劑時除了應考慮界面粘接力外,應重點提高膠粘劑薄膜的內聚強度。提高膠粘劑薄膜的內聚強度最好的方法是加入部分內聚強度大的聚合物,以提高膠膜的強度。它同時有利于提高膠液的黏度,改善膠液的工藝性能,也能有效提高橡膠含量,提高膠粘劑的均勻性。
表一 橡膠組分配比對粘接性能的影響
由上表可以看出,膠粘劑的粘接性能隨添加的高內聚強度、高結晶性聚合物的變化規律。可以看出隨著添加聚合物量的上升,其初粘強度和剝離強度都有明顯的改善。但隨著其用量超過30份,其抗增塑劑能力明顯下降。高聚物的添加,既必須考慮其于MCR的良好相容性,同時也應關注粘接結構的耐久性。
表二 70℃熱老化剝離強度[N/2.5cm]變化
在提高內聚強度方面也可以通過加入交聯劑來實現,如加入5%異氰酸酯,可使粘接強度有一定的提高。但由于MCR橡膠中CR/MMA的比值較小,PMMA支鏈較大。雖然此結構對克服增塑劑影響的能力提高,但也會使MCR對異氰酸酯類交聯劑的反應活性下降,它對提高粘接強度有幫助,但是對改善膠粘劑的初粘效果不明顯。
表三 剝離強度[N/2.5cm]隨固化時間的變化
注: * 用5%的JQ-1做交聯劑
** 成膜組分作其他配合。
向膠粘劑中配入補強填料,也能提高膠膜的內聚強度。但由于MCR橡膠分子量小,膠液黏度低,填料容易產生沉淀,影響產品外觀;同時由于MCR橡膠混煉加工會對其性能產生較大的損壞,故為了提高提高填料的配合穩定而增加混煉工藝過程是不可取的。
2.成膜組分中其它配合物料對粘接性能的影響
單純的MCR橡膠的甲苯溶液或溶液接枝(未做其他添加)而成的粘接劑,其成膜后膜的性能普遍不好,從其破壞表面可以看到其膠膜成膜時均勻性差。這主要是因為氯丁橡膠和甲基丙烯酸甲酯的均聚物不相溶,在實驗中可以觀察到稍加稀釋的膠滴在自然干燥的過程中出現的相分離的情況,由于兩相的粘接特性不同,致使膠膜的均勻性差,更易造成粘接強度波動大。
雖然氯丁橡膠與聚甲基丙烯酸甲酯不能混溶,但由于體系中接枝聚合物的存在使其混溶性有所改善,同時體系中也應加入一定量的大比表面積物質參與體系的配合,作為不相溶的聚合物的吸附體,在溶劑揮發,聚合物成膜的過程中,使相分離速度延緩,成膜后晶相均勻,對提高初粘性能和持久粘接性能都是有利的。
表四 成膜組分對粘接性能的影響 *
注:* 未使用異氰酸酯的單液膠測試
加入成膜助劑后有效改善成膜性能,涂片表明隨著溶劑的揮發,膠粘劑薄膜能保持均勻,試片180度剝離時剝離力波動小,膠膜干燥均勻。同時可向膠粘劑中配入少量增粘樹脂等助劑,以調整使用工藝性(如開放時間),特別注意增粘樹脂的加入對接枝膠粘劑而言是沒有好處的,但使用量控制在小組分對粘接性能不會產生明顯不利影響。
表五 樹脂對膠粘劑的影響
3.溶劑對粘接性能的影響
溶劑雖然是膠粘劑中的暫時組分,但其對膠粘劑的穩定性和粘接效果都有很大的影響,特別是對含增塑劑的被粘接材料,溶劑的選擇有為重要。MCR接枝型氯丁膠粘劑選用混合溶劑,以保證合理的揮發梯度和滲透性能。
表六 溶劑對膠粘劑的影響