漆包线脱漆剂及其在聚酯中的微观传质研究

摘要

研究开发出一种高效低毒、适用范围宽并且适于现代化自动化生产的漆包线脱漆剂，对于提高我国废杂铜资源回收利用效率、缓解铜资源快速增长的需求与供应不足之间的矛盾具有重大现实意义。论文在分析漆包线漆基材的基础上，依据聚合物的溶解特性及溶剂选择的原则，对漆包线漆的适宜溶剂进行了探索。实验发现二氯甲烷和活化剂混合液对各类漆包线漆均有优良的脱除效果，是较为理想的一种脱漆剂。同时，论文对混合溶剂的最佳使用条件进行了各方面的单因素实验。由实验结果可知，当混合溶剂在二氯甲烷与活化剂的体积比为5∶1，使用温度40℃，漆包线的剪切长度在2～3cm时，具有最佳脱漆效果，所有种类的漆皮均可在30min内脱落。脱漆后的铜棒均为高亮无氧铜杆，通过X-射线光电子能谱对铜棒进行检测发现，铜表面氯离子的含量极小，可以忽略，且脱漆后的铜棒极易清洗，用清水冲洗两到三遍即可清洗干净。利用原子吸收光谱法对使用过的溶剂中铜离子含量进行测量，结果表明在脱漆过程中基体铜几乎不被腐蚀。此外，该脱漆剂具有良好的循环利用性，在多次循环使用后，溶剂的脱漆效率基本不变。
　　脱漆剂脱除绝缘漆主要是依靠溶剂扩散渗透到漆膜中使其膨胀，降低漆膜与基材的附着力，从而使漆膜从基材上溶胀并脱落。基于此，论文在Van-Deemter色谱理论模型的基础上，利用反相色谱法对脱漆剂在绝缘漆基材聚酯中的传质情况进行了研究。利用涂布填充法制备了色谱柱固定相，测量了378.15～398.15K温度下三种氯代甲烷在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的扩散系数，还考察了温度和溶剂分子的体积对扩散系数的影响。实验表明，同一温度下，随着溶剂分子体积的减小，其在PET中的扩散系数逐渐增加;同种溶剂小分子，随着体系温度的升高，溶剂小分子在聚合物中的扩散系数逐渐增加，且扩散系数随温度的变化关系符合阿伦尼乌斯关系。
　　为实现不通过实验就能预测溶剂的脱漆性能，论文利用Vrentas-Duda自由体积理论模型对不同温度下三种氯代烷烃溶剂分子在PET中的扩散系数进行了预测，对比实验结果发现，预测值与实验值出现了较大偏差。导致预测偏差的主要原因有:一是聚合物跳跃单元体积求解不够准确;二是忽视了PET与氯代甲烷分子之间存在的较强相互作用力。
　　基于上述分析，论文对聚合物跳跃单元和聚合物/溶剂体系的扩散活化能提出了新的求解方法，即利用少量测得的实验数据，通过对Vrentas-Duda方程进行变形拟合求得聚合物的跳跃单元体积，对比传统计算值发现，以往的经验方程不能精确求取PET的跳跃单元体积;根据溶剂和聚合物的溶解度参数，结合经验公式求取了PET/氯代甲烷体系的扩散活化能，发现其远远大于零，由此可见传统上对于Vrentas-Duda模型中能量项视为零的处理是不恰当的。并将利用新方法求得的聚合物跳跃单元体积值以及扩散活化能用于PET/氯代甲烷体系扩散系数的预测，计算表明，将能量项纳入考虑的模型预测结果与实验结果吻合非常好。这说明对于分子间存在较强相互作用力的体系，将扩散活化能纳入考虑是合理正确的。该方法对于分子间存在较强相互作用的聚合物/溶剂体系扩散系数的预测具有很好的借鉴意义。

目录

声明

论文说明

致谢

摘要

1 前言

2 文献综述

2．1 漆包线漆及脱漆剂

2．1．1 漆包线漆的分类及材质

2．1．2 漆包线的涂漆工艺

2．1．3 脱漆剂的成分

2．1．4 脱漆剂的脱漆机理

2．2 溶剂分子在聚合物中扩散系数的测量方法

2．2．1 吸附／解吸平衡法

2．2．2 渗透法

2．2．3 核磁共振法

2．2．4 光干涉法及激光全患技术法

2．2．5 反相色谱法

2．3 反相色谱法介绍

2．3．1 基本原理

2．3．2 色谱柱理论模型

2．3．3 固定相的制备

2．4 溶剂分子在聚合物中扩散系数的预测

2．4．1 自由体积理论

2．4．2 模型中各参数的研究进展

2．5 本课题研究思路

3 漆包线适宜脱漆剂的探索

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料及设备

3．2．2 实验原理

3．2．3 脱漆能力实验

3．2．4 最佳脱漆剂及使用条件的探索

3．2．5 其他性能表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 最佳脱漆剂配方

3．3．2 最佳脱漆温度的确定

3．3．3 脱漆剂各成份最佳配比的确定

3．3．4 不同漆包线长度及形状对脱漆效果的影响

3．3．5 漆皮的回收率

3．3．6 铜棒表面氯离子含量

3．3．7 基体铜的回收率和腐蚀量

3．3．8 脱漆剂的循环利用性

3．4 小结

4 氯代烷烃在聚酯中扩散系数测定

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料及仪器

4．2．2 填充柱的制备

4．2．3 测试与数据处理

4．3 结果与讨论

4．3．1 溶剂分子体积对扩散系数的影响

4．3．2 温度对扩散系数的影响

4．4 小结

5 氯代烷烃在聚酯中扩散系数预测

5．1 引言

5．2 忽略分子间相互作用的Vrentas-Duda模型预测扩散系数

5．2．1 Vrentas-Duda模型概述

5．2．2 模型参数的求取

5．2．3 模型参数及预测结果

5．3 分子间相互作用较强体系扩散系数预测方法的提出

5．3．1 提高预测精度的方法

5．3．2 聚合物跳跃单元体积的确定

5．3．3 能量项的求解方法

5．3．4 考虑能量项的Vrentas-Duda模型预测结果

5．4 两种预测结果的对比与讨论

5．5 小结

6 结论与展望

符号说明

参考文献

作者简介