譯者序

前言

第1章導論

第2章鍵合圖

第3章進化設計

第4章BG/GP方法的案例分析

第5章MEMS的進化設計

第6章MEMS的魯棒性設計

第7章機電系統(tǒng)的肢-腦協(xié)同進化設計

第8章總結(jié)

參考文獻

附錄A因果約束

附錄B鍵合圖模型的狀態(tài)空間描述

機電設計自動化新興研究及其進展造價信息

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1 工程常用圖書目錄(電氣、給排水、暖通、結(jié)構(gòu)、建筑) 序號 圖書編號 圖書名稱 價格(元) 備注 JTJ-工程 -24 2009JSCS-5 全國民用建筑工程設計技術(shù)措施-電氣 128 JTJ-工程 -25 2009JSCS-3 全國民用建筑工程設計技術(shù)措施-給水排水 136 JTJ-工程 -26 2009JSCS-4 全國民用建筑工程設計技術(shù)措施-暖通空調(diào) ?動力 98 JTJ-工程 -27 2009JSCS-2 全國民用建筑工程設計技術(shù)措施-結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)體系) 48 JTJ-工程 -28 2007JSCS-KR 全國民用建筑工程設計技術(shù)措施 節(jié)能專篇-暖通空調(diào) ?動力 54 JTJ-工程 -29 11G101-1 混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖(現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻、框架 -剪力墻、框 支剪力墻結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆混凝土樓面與屋面板) 69 代替 00G101

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    0引言    雖然涂層表面起皺在涂料及其他涉及表面的工業(yè)生產(chǎn)中為常見的現(xiàn)象,并且極為重要,但針對產(chǎn)生涂層起皺的原因分析和理論研究卻較少,相關(guān)文獻主要來自國外。當涂料干燥凝固或反應固化以后,涂層表面可能起皺,并呈現(xiàn)出特殊的織紋結(jié)構(gòu),這樣的涂料稱為皺紋涂料。在汽車車身涂裝以及在微電子電路的涂裝中,需要一個光滑的表面,這時涂層表層起皺就是缺陷,而在另外一些用途如儀器儀表外殼的涂裝中,涂膜上形成的美麗均勻的皺紋,涂層反光度弱,從而能夠有效地掩飾物體表面不太顯著的凹凸不平的缺陷,增加美觀,而應用于把手以及包裝物上也能夠提供一個適于抓緊的防滑表面[1],因此皺紋涂料在家具、科學儀器、電子設備等多方面得到廣泛應用[2],每年有幾百億元的市場規(guī)模。當需要皺紋表面的時候,能夠制備出來,并能控制紋理的尺寸和圖案,而當需要一個光滑表面的時候又能夠消除掉它的影響,所以,了解皺紋產(chǎn)生的機理,并能隨意控制皺紋尺寸就顯得至關(guān)重要。    1固化型涂料的起皺    早在20世紀20年代,通過固化使涂層產(chǎn)生皺紋的方法已經(jīng)開始在商業(yè)上出現(xiàn),它是一種空氣固化的桐油基涂料,從此,研究者就開始對產(chǎn)生皺紋的機理開展研究并對其形成原因作出了各種解釋。早期,大家通常把這種固化生成表面圖案的現(xiàn)象歸于起霧和成膜時產(chǎn)生的廢氣。Marcusson[3]認為木器漆膜的表面起皺是由于在光的作用下甘油三酸酯β異構(gòu)體晶體的生成,而Eibner,等[4]利用顯微鏡對同一體系進行實時觀察,沒有找到晶體結(jié)構(gòu)生成的證據(jù),他們認為體系的折疊和起皺是由于涂膜形成過程中快速吸收氧氣,導致體積的不均衡改變而引起的,而結(jié)晶性的改變不能引起皺紋的產(chǎn)生,因為β異構(gòu)體的結(jié)晶要比涂層的干燥慢得多。Schmidt[5]認為起皺是由于涂層吸收濕氣所造成的,他利用裝有無水氯化鈣的干燥器排除水的干擾得到了光滑平整的無皺紋涂膜。但Auer[6]發(fā)現(xiàn)光滑平整的無起皺膜可以在濕度使硫酸銅變藍的氣氛中實現(xiàn),他和其他的合作者觀察到,只有當把樣品從干燥器中移出后起皺才能發(fā)生,而且該過程還必須在陽光下才能進行,這一現(xiàn)象使他們相信紫外光導致涂層表面起皺,干燥器內(nèi)的樣品沒有起皺很可能是器壁隔絕了紫外線的緣故。Merz[7]實驗發(fā)現(xiàn)紫外光不是涂層起皺的必要條件。Bauer[8]在暗室里和陽光下都實現(xiàn)了涂層起皺,他認為作為氧氣載體的氮氧化物使得涂層對氧氣的吸收速度大大提高,而吸收氧氣引起的體積變化導致表面皺紋的產(chǎn)生。Hy2man,等[9]的實驗結(jié)果支持了Bauer的觀點,他們認為二氧化氮的存在是引起桐油涂膜起皺的主要原因,而且存在一個產(chǎn)生這一效果的二氧化氮臨界值,他們認為太陽光線中的紫外光產(chǎn)生了少量的二氧化氮,導致了Auer所觀察到的起皺現(xiàn)象。Dannenberg,等[10]的實驗研究結(jié)果顯示,大氣中的塵埃粒子和纖維能夠很強烈地加重表面起皺,但他們并不認為大氣中的細小灰塵是起皺的唯一原因,他們認為灰塵粒子能夠起到二氧化氮載體的作用或能夠多處破壞表面結(jié)構(gòu)而導致皺紋的產(chǎn)生,涂膜下面的未反應液態(tài)單體通過表面上的很多小孔滲出,并推開原有的涂層而堆積形成皺褶。     但是與其同時代的其他研究者卻堅持不同的觀點,Rogers,等[11]認為氧化分解產(chǎn)物使得表面涂層膨脹隆起而產(chǎn)生皺紋。Burrell[12]提出了聚合物的起皺膨脹理論,認為涂層表面會首先生成一層聚合物涂膜,下面未反應液體吸收進入表面涂層而引起表面涂層的膨脹,這些新的體積的產(chǎn)生引起涂膜折疊和皺褶,缺陷點只能引起折疊和皺褶,而不能使涂層均勻地向外擴張(要求邊沿也向外移動)。多數(shù)早期的研究者關(guān)注于不同固化條件的作用。他們沒有考慮面內(nèi)壓力的梯度效應以及可能涉及皺褶形成的其他物理因素。隨著時間的推移,越來越多的皺紋漆體系和產(chǎn)生皺紋的機理開始出現(xiàn)。Wicks,等[13]研究了采用氨基封端的對甲苯磺酸催化丙烯酸交聯(lián)固化體系,他們認為在涂層厚度方向存在一個催化劑氨的濃度梯度,首先發(fā)生的涂層表面的交聯(lián)作用阻止了催化劑氨的遷移外逃,引發(fā)劑濃度所引起的差異固化導致表面皺褶的產(chǎn)生。不過,盡管他們說明了濃度梯度和交聯(lián)度的影響,但沒有考慮到面內(nèi)張力和膜縱向張力梯度的影響。Huang,等[14]對熱固性粉末涂料進行了研究,他們認為固化階段的收縮應力導致精細收縮紋理結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生,收縮應力來自于涂層后期的熱誘發(fā)、催化、聚合和交聯(lián)反應。他們認為應力的局部變化是由于反應程度不同而產(chǎn)生的空間非均一性,而這種反應程度的差別一方面屬于體系的內(nèi)在本質(zhì)如不同官能團反應活性的差異,另一方面粉末涂料混合的不均勻所引起的成分差異。Lee,等[15]發(fā)現(xiàn)凝膠化之前,粉末涂料粒子熔融形成表面結(jié)構(gòu),凝膠化之后仍繼續(xù)發(fā)展,表面的粗糙度在凝膠化后不發(fā)生變化,盡管峰與峰之間的距離將縮短。Fos2ter,等[16]也對粉末涂料體系開展了研究,認為表面皺褶是內(nèi)部應力作用的結(jié)果,在網(wǎng)絡形成過程中松弛的大分子鏈被拉緊,同時在聚合物的固化和熱松弛運動之間存在一個自由體積收縮的競爭,交聯(lián)反應的速率越高所形成的交聯(lián)體系的應力也越大,體系內(nèi)部的應力相互抵消,但表面應力作為剩余應力產(chǎn)生皺褶。Payne,等[17]對紫外光固化丙烯酸涂層的起皺現(xiàn)象進行了研究,他們認為由于輻射強度隨涂層深度而衰減,表面層將首先固化和無限制收縮,然后當表面層下面的涂料固化時,它們的收縮將受到涂料與底材之間粘合力的約束,內(nèi)層張力引起的內(nèi)聚力作用于已經(jīng)收縮的上層導致上層產(chǎn)生壓縮,如果產(chǎn)生張力的上層能夠收縮,那么就可能最終在面層產(chǎn)生漣漪狀波紋。Luciani,等[18]也提出了類似的解釋,他們研究的是紫外光固化粉末涂料,認為上層皺紋的產(chǎn)生是表面下層材料皺縮引起的,但他們沒有解釋表面下材料粘附在底材上時如何皺縮。他們認為表面下層固化速度最快,因為表面層有氧氣的阻聚作用,而接觸底材的最下層紫外光強度因上層的吸收則已經(jīng)大大消弱。因此表面下層的收縮最大并使上層得到壓縮,如果上層剛性不強,就有可能通過表面彎曲而釋放內(nèi)部應力。Hare[19]發(fā)現(xiàn)了多種不同的起皺體系,比如改性的油類、長鏈的醇酸樹脂、紫外光固化丙烯酸樹脂、氨基封端酸催化的交聯(lián)型甲醛樹脂等,這些體系都存在一個固化的深度梯度,上層固化得比下層快。他和Payne等的觀點一樣,認為下層的后固化產(chǎn)生內(nèi)部應力,引起首先固化的表層收縮并起皺。    2非固化型涂料的起皺    通過凝固而不是固化方法也能夠使涂層產(chǎn)生皺紋,不過必須是雙層體系,其中面層剛硬而下層柔軟易于產(chǎn)生形變。對微電子電路而言,這種電子膠水涂層的雙層結(jié)構(gòu)在經(jīng)受高溫循環(huán)時,容易發(fā)生面外形變并進而破壞其完整性和電路的連接性,是有害的,要盡量避免[20-21]。最近,利用雙層涂層控制產(chǎn)生定向皺紋的研究取得一定的進展[22-24],這種特殊取向的皺紋圖案在衍射光柵[25]、光學傳感器、微接觸印跡郵票[26]以及利用來測定聚合物薄膜的彈性[27]等方面得到應用。     表層為無機或金屬材料,而底層為附著于剛性底材上的厚的聚合物或橡膠,這樣的雙層結(jié)構(gòu)被許多研究者研究和報道[28-33]。當上層受到壓縮彎曲并發(fā)生面外形變時,皺紋圖案出現(xiàn)。在以往的報道中,表層所受到的壓縮主要由以下幾種方法產(chǎn)生:一是通過機械應力壓縮涂層;二是通過升高或降低涂層溫度,使處于平衡的、無應力態(tài)涂層產(chǎn)生膨脹或收縮[28-33],由于不同層之間的熱膨脹系數(shù)的差異,當涂層溫度降低或升高時,每一層收縮或膨脹的程度都會存在差別,從而在每一層都會產(chǎn)生不同的內(nèi)張力。依體系的不同,通過升高和降低溫度都可以使上層受到壓縮,例如當金屬在高溫下沉積在厚的彈性體上面形成薄層時,體系被冷凍時上層受到壓縮。這時,金屬上層和彈性體底層之間的熱膨脹系數(shù)的差異就至關(guān)重要[28-30]。另外,對于在室溫下把金屬沉積成膜于附著在剛性底材的彈性體上面形成的多層結(jié)構(gòu)而言,體系受到加熱時頂層受到壓縮,這時金屬頂層和底材的熱膨脹系數(shù)的差異最為重要[31-32]。在所有報道的起皺體系里,聚合物底層要么是易于變形的橡膠彈性體,要么是在起皺出現(xiàn)前,把溫度升高到涂層樹脂的玻璃化溫度以上,從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變成橡膠態(tài)[22,31,32]。    3結(jié)語    所有固化型皺紋涂料成膜物都含有多種不同反應活性的官能團,在固化時,隨著固化反應的進行在涂膜深度方向產(chǎn)生交聯(lián)梯度,并形成粘附于底層上的交聯(lián)彈性膜。下層的液體反應物擴散進入面層使面層產(chǎn)生壓縮應力,足夠高的壓縮應力最終使面層彎曲而產(chǎn)生皺紋。雙層的非固化型涂層,上層硬而下層軟,吸濕或熱膨脹系數(shù)的差異產(chǎn)生壓縮應力,并使上層受到壓縮產(chǎn)生起皺現(xiàn)象。涂層起皺涉及物理和化學以及工藝條件等多種因素,起皺原理研究是一項極其復雜的研究課題,深入了解其發(fā)生的內(nèi)在原因是實現(xiàn)涂層形貌的有效控制以及靈活利用的最終途徑。

聚苯胺及其防腐涂料的研究進展

賀乾元1,尹安1,楊立文1,易昌鳳1,徐祖順1,胡曉熙2,王蕓2,石海信2

(1.湖北大學功能材料綠色制備與應用教育部重點實驗室,武漢,430062)

(2.廣西高校北部灣石油天然氣資源有效利用重點實驗室(欽州學院),廣西欽州,53500)

0 引言

金屬腐蝕現(xiàn)象和危害廣泛的存在于日常生活與工業(yè)生產(chǎn)中,因腐蝕導致的直接經(jīng)濟損失相當巨大。自從Deberry的相關(guān)論文報道了在不銹鋼基材上通過電化學聚合方法合成聚苯胺并發(fā)現(xiàn)其具有鈍化作用至今,在相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)有了大量關(guān)于聚苯胺防腐涂料的研究報道。目前德國的Ormecon公司開發(fā)出含有聚苯胺的防腐涂料已經(jīng)投放國際市場,可是在國內(nèi)市場上還沒有添加聚苯胺的防腐涂料的相關(guān)產(chǎn)品問世。聚苯胺因其主鏈上具有交替結(jié)合的苯環(huán)和氮原子,具有優(yōu)異的電化學性能和良好的化學穩(wěn)定性,在導電材料、防靜電材料、防腐涂料等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。

1 聚苯胺的結(jié)構(gòu)

聚苯胺(PANI)是由苯胺(ANI)單體通過化學氧化法或者電化學聚合的方法得到的。MacDiarmid于1987年提出了聚苯胺的化學結(jié)構(gòu)式,指出聚苯胺中包括了還原結(jié)構(gòu)單元和氧化結(jié)構(gòu)單元,即所謂的連續(xù)的“苯-苯”還原結(jié)構(gòu)以及交替的“苯-醌”氧化結(jié)構(gòu)(見圖1)。

其中x值(0<x<1)表示了聚苯胺的氧化還原程度。隨著x值的不斷變化,聚苯胺的導電性能也隨著該值發(fā)生變化。當x=0.5時,導電性能最大,此時的聚苯胺結(jié)構(gòu)便是聚苯胺導電高分子的半氧化半還原結(jié)構(gòu);而當x=1(完全還原態(tài))或x=0時(完全氧化型)聚苯胺都是絕緣的,是沒有導電性能的。目前國內(nèi)外關(guān)于聚苯胺的科學研究主要集中在聚苯胺材料的中間氧化態(tài)(x=0.5),這種狀態(tài)的聚苯胺被稱為本征態(tài)聚苯胺(EB),在這種狀態(tài)下的聚苯胺高分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和導電性都很優(yōu)異,并且可以通過使用不同種類的質(zhì)子酸進行摻雜過程,得到具有更好導電性的摻雜態(tài)聚苯胺。

2 聚苯胺的特性

1)聚苯胺具有電活性。聚苯胺分子鏈中存在的π電子共軛結(jié)構(gòu),導致了聚苯胺存在優(yōu)良的電活性。隨著聚苯胺分子鏈中π電子體系的擴大,聚苯胺包含有P型以及N型兩種導電形態(tài),它們是由非定域的雙電子共軛結(jié)構(gòu)的摻雜過程而形成。聚苯胺與其他導電高分子不同,具有獨特的摻雜機制,聚苯胺的摻雜和脫摻雜過程是完全可逆的。而反應體系中的pH值、電位等因素也都會一定程度上影響摻雜,并造成聚苯胺外觀顏色上的相應變化。

2)聚苯胺具有磁性性質(zhì)。有學者研究發(fā)現(xiàn):未經(jīng)過煅燒的聚苯胺所表現(xiàn)的磁化率與溫度一般呈現(xiàn)線性相關(guān)。聚苯胺的磁化系數(shù)和溫度的曲線值隨著氧化劑/苯胺單體的比值升高反而會出現(xiàn)降低,但磁化率的截距則會出現(xiàn)升高。經(jīng)過煅燒后,聚苯胺的的磁化數(shù)率值與溫度曲線斜率值并沒有出現(xiàn)顯著的變化。

3)聚苯胺具有特殊的光電轉(zhuǎn)換性能。聚苯胺在受到外加的電壓作用時其體積會發(fā)生相應的變化響應,同時聚苯胺還能在微波頻率上充分的吸收電磁輻射。

3 聚苯胺的摻雜

聚苯胺(PANI)雖然合成方便,導電性能優(yōu)異以及在環(huán)境中較好的穩(wěn)定性,但是加工性能較差,導致其使用受限。通常使用質(zhì)子酸摻雜的方式提高聚苯胺的加工性能。采用的方式是(1)直接合成法,(2)溶液后摻雜法,(3)熱摻雜法。直接合成法、溶液后摻雜法這兩種方法會消耗大量的有機溶劑,增加了生產(chǎn)成本且易造成生態(tài)環(huán)境的污染問題。而采用熱摻雜法則會受到如反應時間過長等問題的困擾,且會因生成的聚合物導熱性能不佳,聚苯胺體系容易因受熱不均,導致?lián)诫s不均,以及部分聚苯胺降解等情況的發(fā)生。隨著聚苯胺研究的不斷深入,不斷有新的摻雜方法得到研究。其中主要有:(1)磁場作用下的化學摻雜或電化學聚合;(2)光誘導摻雜;(3)微波摻雜。聚苯胺根據(jù)摻雜物質(zhì)的不同還可以分為質(zhì)子酸摻雜和氧化還原摻雜兩種方式:

1)使用質(zhì)子酸摻雜聚苯胺時并不改變聚苯胺主鏈上的電子數(shù)目,質(zhì)子酸主要的摻雜點在聚苯胺中亞胺的氮原子上,如圖2所示。并且被摻雜的氮原子還必須同時存在于聚苯胺的苯二胺以及醌二亞胺結(jié)構(gòu)中,以保證摻雜酸的有效摻雜。

一般來說,無機酸摻雜后的聚苯胺穩(wěn)定性和溶解性較差,直接影響聚苯胺的加工和使用性。近年來,大分子酸摻雜聚苯胺的研究成為熱門,穩(wěn)定性和可溶性都到顯著提高,其中以對甲基苯磺酸(MBSA)、十二烷基苯磺酸(DBSA)、樟腦磺酸等大分子酸摻雜的研究尤為深入和全面。

2)氧化還原摻雜,即所謂的“碘摻雜法”、“光助氧化法”和“離子注入摻雜法”等方式的摻雜方式。碘摻雜法,一般采用全還原態(tài)(x=1)的聚苯胺與碘反應,制備導電聚苯胺材料,而處于全氧化態(tài)時的聚苯胺(x=0)與碘反應生成的聚苯胺不具有導電性能;“光助氧化摻雜”則是指全還原態(tài)(x=1)的聚苯胺在紫外和可見光的照射加速下,與聚甲苯胺的鹽在空氣不能穩(wěn)定存在,從而聚苯胺分子會自發(fā)的與空氣進行氧化摻雜的過程。

4 聚苯胺防腐涂層的防腐機理

上世紀70年代,研究者普遍認為防腐涂料之所以能發(fā)揮防腐蝕的作用是因為能在被涂覆的金屬上形成能起到屏蔽涂層,抑制了環(huán)境中的腐蝕物質(zhì)與被腐蝕物質(zhì)接觸而起到防腐作用。大量研究表明,無論涂層工藝如何改進,涂層透氣和滲水總是不可避免的,完全的屏蔽作用并不是涂層優(yōu)良防腐性能的保障。因此,涂料對金屬基材料的防腐作用往往是通過防腐涂層對具有腐蝕性的物質(zhì)的屏蔽作用,防止金屬發(fā)生腐蝕反應。

4.1 機械屏蔽作用

機械屏蔽作用是含有有機物質(zhì)的涂覆層對金屬基材料防腐蝕作用的主要來源。正因如此,含有聚苯胺導電高分子的防腐涂層也具有一定程度的該種作用。Beck運用交流阻抗技術(shù),探討了通過電化學方法制備的聚苯胺對鐵基金屬材料的防腐蝕作用原理,得出厚度超過1μm時是涂層具有防腐蝕效果的先決條件,因此認為與電化學作用相比,機械屏蔽作用是涂層具有防腐性能的基礎(chǔ),起到更為重要的作用。圖3是Schauer等人發(fā)現(xiàn)的一種防腐屏蔽作用的機理圖。該理論認為:陰極反應能在界面Ⅱ而不是在界面Ⅰ上發(fā)生,是因為聚苯胺涂層的屏蔽作用和導電性共同作用促使的。該理論認為當體系中的陰極與陽極反應不同而出現(xiàn)在同一界面時,體系的酸堿值不會出現(xiàn)較大的波動,這一現(xiàn)象會致使在金屬基體與聚苯胺之間生成了致密的氧化層(如γ-Fe2O3,F(xiàn)e3O4和ɑ-Fe2O3),提高了金屬腐蝕阻力。

4.2 緩蝕劑機理

許多研究學者發(fā)現(xiàn):單體苯胺及其衍生物是對含金屬基材料而言的有效緩蝕劑。聚苯胺能作為緩釋劑的主要原因是:當金屬基體表面、界面具有空的d電子軌道,聚苯胺結(jié)構(gòu)上的中心原子N具有未共用的電子對,N原子上未共用的電子對會與空的d電子軌道配對,形成配位共價鍵進而在基體表面生成一層PANI/金屬化合物吸附膜,聚苯胺的氧化電位低于該化合物吸附膜的氧化電位,金屬溶解所損失的電荷因此得以補償,從而明顯降低了金屬的腐蝕速率起到緩蝕的作用。緩釋作用如下圖4所示。

相關(guān)研究證實在含Cl-離子的溶液中,體系中的鐵可被具有可溶性基團的鄰位取代的聚乙氧基苯胺發(fā)生作用從而起到緩蝕作用而得到保護。

4.3 催化還原作用

Wessling作為含聚苯胺的防腐涂料的授權(quán)人曾表示,通過一系列可逆的氧化及還原反應以及中介作用會在鐵基的金屬材料加快保護層表面的形成,聚苯胺在其中發(fā)揮積極作用。該理論認為,聚苯胺保護金屬的催化還原機理如圖5所示。

4.4 鈍化成膜作用

此外,有一些學者認為,F(xiàn)e2+能與如磷酸根等的質(zhì)子酸根離子,形成不溶的復合物,從而使金屬表面發(fā)生鈍化進而得到一定的保護。景遐斌等根據(jù)對金屬/涂層復合界面結(jié)構(gòu)的分析,以及跟蹤觀察聚苯胺的狀態(tài)得出證明,聚苯胺涂覆在鋼鐵基材料表面時會生成中間氧化態(tài)聚苯胺(x=0.5),同時表面會生成致密的Fe2O3膜。聚苯胺的氧化還原電位高于金屬鐵,因此在含水的環(huán)境中,還原聚苯胺總是優(yōu)先與空氣中的氧發(fā)生反應生成中間氧化態(tài)聚苯胺;而中間氧化態(tài)(x=0.5)與材料表面的鐵基材料接觸時通常會發(fā)生還原反應,生成Fe2O3。這一氧化還原反應機理表明聚苯胺涂層中一般聚苯胺的含量很少,一般只需1%甚至更少便可起到防腐作用,而且使用壽命很長。

5 聚苯胺防腐涂料的優(yōu)點

防腐涂料是一種以防止金屬被環(huán)境腐蝕作為主要目的的涂料,應具備涂料的各項基礎(chǔ)性能、加工性能以外,還應該兼具下列特征:

1)耐腐蝕性能好;

2)涂層較厚且各種小粒子無法透過涂層;

3)耐候性好,擁有一定的抵抗紫外光照射且環(huán)境適應力強;

4)使用壽命長,相對于其他種類的涂料,防腐涂料需要更長的有效時間。

相對于其他種類的防腐涂料體系,添加有聚苯胺的防腐涂料體系附加的還具有下面幾個優(yōu)點:

1)因聚苯胺特殊的防腐機理,從而在理論上要達到普通的防腐涂料所具有的防腐效果,聚苯胺涂膜的厚度只達到需20μm即可。

2)市售的普通防腐涂料往往普遍含有如Cr,Pb, Zn等重金屬,而聚苯胺防腐涂料不含,因此在使用過程中不會像普通涂料那樣出現(xiàn)重金屬離子析出的問題,且因體系不存在重金屬離子的犧牲損耗,能更持久的對涂層進行保護,節(jié)省資源,對環(huán)境保護更有利。

3)聚苯胺制備的防腐涂料其防腐性能高,同時該體系還具有一定的特殊防靜電性能。

4)聚苯胺防腐涂料具有優(yōu)良的邊緣防腐性能,有效阻隔了金屬邊緣水和空氣滲透腐蝕,具有抗劃傷能力,減少了防劃傷流平劑的使用,研究表明對于寬度為1~2mm的劃痕,含有聚苯胺涂層可有效抵御腐蝕并能進一步防止銹層的擴大。

5)涂料耐酸堿,可在不同pH值條件下使用從而拓展了使用范圍。

6 聚苯胺涂料發(fā)展趨勢

雖然聚苯胺防腐涂料具有諸多優(yōu)點,但在目前聚苯胺防腐涂料仍然有很多需要進一步研究的問題:1)摻雜劑在腐蝕環(huán)境中的穩(wěn)定性;2)聚苯胺作為涂料添加劑使用時,往往不能很好的在涂料體系中穩(wěn)定分散;3)樹脂種類、溶劑和各種助劑的選擇問題也是聚苯胺防腐涂料需要解決的。

因此,未來聚苯胺防腐涂料的發(fā)展趨勢預計將主要有以下三個方向:

1)在傳統(tǒng)涂料混合體系的基礎(chǔ)上開發(fā)新的聚苯胺混合體系;

2)在滿足一定的鐵基金屬材料防腐涂料各項性能之后,逐漸開發(fā)出含有聚苯胺類涂料在其他各種類金屬如鋁、鎂等金屬上的應用;

3)通過各種改性或施工方法制備分散性能更好的聚苯胺。

(參考文獻26篇,略,詳見《現(xiàn)代涂料與涂裝》2016-1期)

(1)智能保護與變電站綜合自動化

對電力系統(tǒng)電保護的新原理進行了研究,將國內(nèi)外最新的人工智能、模糊理論、綜合自動控制理論、自適應理論、網(wǎng)絡通信、微機新技術(shù)等應用于新型繼電保護裝置中,使得新型繼電保護裝置具有智能控制的特點,大大提高電力系統(tǒng)的安全水平。對變電站自動化系統(tǒng)進行了多年研究,研制的分層分布式變電站綜合自動化裝置能夠適用于35kV~500kV各種電壓等級變電站。微機保護領(lǐng)域的研究處于國際領(lǐng)先水平,變電站綜合自動化領(lǐng)域的研究已達到國際先進水平。

(2)電力市場理論與技術(shù)

我國的經(jīng)濟發(fā)展狀況、電力市場發(fā)展的需要和電力工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟的具體情況,認真研究了電力市場的運營模式,深入探討并明確了運營流程中各步驟的具體規(guī)則;提出了適合我國現(xiàn)階段電力市場運營模式的期貨交易(年、月、日發(fā)電計劃)、轉(zhuǎn)運服務等模塊的具體數(shù)學模型和算法,緊緊圍繞當前我國模擬電力市場運營中亟待解決的理論問題。

(3)電力系統(tǒng)實時仿真系統(tǒng)

對電力負荷動態(tài)特性監(jiān)測、電力系統(tǒng)實時仿真建模等方面進行了研究,引進了加拿大teqsim公司生產(chǎn)的電力系統(tǒng)數(shù)字模擬實時仿真系統(tǒng),建成了全國高校第一家具備混合實時仿真環(huán)境的實驗室。該仿真系統(tǒng)不僅可進行多種電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)實驗,提供大量實驗數(shù)據(jù),并可和多種控制裝置構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng),協(xié)助科研人員進行新裝置的測試,從而為研究智能保護及靈活輸電系統(tǒng)的控制策略提供了一流的實驗條件。

(4)電力系統(tǒng)運行人員培訓仿真系統(tǒng)

電力系統(tǒng)運行人員培訓仿真系統(tǒng)是針對我國電力企業(yè)職工崗位培訓的迫切要求,將計算機、網(wǎng)絡和多媒體技術(shù)的最新成果和傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)分析理論相結(jié)合,利用專家系統(tǒng)、智能cai(計算機輔助教學)理論,進行電力系統(tǒng)知識教學、培訓的一種強有力手段。本系統(tǒng)設計新穎,并合理配置軟件資源分布,教、學員臺在軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上耦合性很少,且系統(tǒng)硬件擴充簡單方便,因此學員臺理論上可無限擴充。

(5)配電網(wǎng)自動化

在中低壓網(wǎng)絡數(shù)字電子載波ndlc、配網(wǎng)的模型及高級應用軟件pas、地理信息與配網(wǎng)scada一體化方面取得了重大技術(shù)突破。其中,ndlc采用了dsp數(shù)字信號處理技術(shù),提高了載波接收靈敏度,解決了載波正在配電網(wǎng)上應用的衰耗、干擾、路由等技術(shù)難題;高級應用軟件pas將輸電網(wǎng)ems的理論算法與配網(wǎng)實際結(jié)合起來,采用了最新國際標準iec61850、61970cim公共信息模型;采用配網(wǎng)遞歸虛擬流算法進行潮流計算;應用人工智能灰色神經(jīng)元算法進行負荷預測。

(6)電力系統(tǒng)分析與控制

對在線測量技術(shù)、實時相角測量、電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制理論與技術(shù)、小電流接地選線方法、電力系統(tǒng)振蕩機理及抑制方法、發(fā)電機跟蹤同期技術(shù)、非線性勵磁和調(diào)速控制、潮流計算的收斂性、電網(wǎng)調(diào)度自動化仿真、電力負荷預測方法、基于柔性數(shù)據(jù)收集與監(jiān)控的電網(wǎng)故障診斷和恢復控制策略、電網(wǎng)故障診斷理論與技術(shù)等方面進行了研究。在非線性理論、軟計算理論和小波理論在電力系統(tǒng)應用方面,以及在電力市場條件下電力系統(tǒng)分析與控制的新理論、新模型、新算法和新的實現(xiàn)手段進行了研究。

(7)人工智能在電力系統(tǒng)中的應用

結(jié)合電力工業(yè)發(fā)展的需要,開展了將專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊邏輯以及進化理論應用到電力系統(tǒng)及其元件的運行分析、警報處理、故障診斷、規(guī)劃設計等方面的實用研究。在上述實用軟件研究的基礎(chǔ)上開展了電力系統(tǒng)智能控制理論與應用的研究,以提高電力系統(tǒng)運行與控制的智能化水平。。

(8)現(xiàn)代電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用

開展了電力電子裝置控制理論和控制算法、各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的行為和作用、靈活交流輸電系統(tǒng)、直流輸電的微機控制技術(shù)、動態(tài)無功補償技術(shù)、有源電力濾波技術(shù)、大容量交流電機變頻調(diào)速技術(shù)和新型儲能技術(shù)等方面的研究

(9)電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)

通過將傳感器技術(shù)、光纖技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)以及模式識別技術(shù)等結(jié)合起來,針對電氣設備絕緣監(jiān)測方法和故障診斷的機理進行了詳細的基礎(chǔ)研究,開發(fā)了發(fā)電機、變壓器、開關(guān)設備、電容型設備和直流系統(tǒng)等主要電氣設備的監(jiān)控系統(tǒng),全面提高電氣設備和電力系統(tǒng)的安全運行水平。

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