烘烤工艺调整及胶粘剂固化匹配的研究(幻灯片介绍).ppt

汽车涂装烘烤工艺调整与 胶粘剂交联匹配的研究 雷文民 北京龙苑伟业新材料有限公司  内 容 纲 要 本文前言 理论基础 2.1范特霍夫方程 2.2阿累尼乌斯方程 实例说明计算方法 结论 前 言 主机厂烘烤工艺调整（调整温度、调整链速（烘烤时间））遇到问题： A、 如何判定胶粘剂产品是否充分固化； B、 如何将烘烤工艺调整到最优（化学品固化质量保证、高效率、低能耗）； 化学品技术协议、入厂、出厂检验遇到的问题： A、实验室烘烤为恒温条件下一定时间，汽车烘烤基本上是一个变温条件下烘烤一定时间过程，实验室无法完全模拟实际生产条件； B、目前产品技术协议等文件中规定的固化条件比较混乱，有的按照产品最佳固化条件，有的按照炉温曲线某温度以上时间，有的随便写了一个固化条件，基本均与实际烘烤条件相差比较多，实验室检测性能数据与实际工艺条件后产品性能数据相差较多，实验室不能对实际工艺进行有效模拟。 不同烘烤条件过程炉温数据 问题解决途径 根据获得的炉温数据、产品固化窗口，通过计算实际生产条件下的交联效应来探讨解决上述问题。 相关理论基础 该问题困扰很久，目前相关文献无该问题直接解决方案，后发现轮胎工业存在因轮胎厚度过厚，导致硫化过程呈变温硫化过程。 根据相关文献资料，目前有两种方程可作为依据： A、范特霍夫（Vant Hoff）方程。一般橡胶工艺手册中计算橡胶交联效应采用该方法 ； B、阿累尼乌斯（Arrhenius）方程。部分论文中采用该方法。 根据相关文献介绍，阿累尼乌斯方程在实际应用中较范特霍夫方程准确，本文根据同样基础数据，分别按照两种方程进行了计算比较，了解两种方法优缺点。 关于本文提到的交联效应（交联程度），不同文献称呼不同，一般称为固化、硫化等等，本文称为交联。 范特霍夫方程 化学反应中温度与时间存在关系，范特霍夫总结出了如下经验： 式中τ1—温度为t1的正交联时间，min； τ2—温度为t2的正交联时间，min； K—交联温度系数。 注：一般文献中t1默认为100℃，本文按照100℃计算 以上式为基础，以范特霍夫程为基础，交联效应方程可表述为： 式中 Gf—以范特霍夫方法计算的交联效应； I—交联强度； τ—交联时间,min K—交联温度系数。 阿累尼乌斯方程 化学反应中温度与时间存在关系，阿累尼乌斯方程给出了另外一种关系： ln（τ1/τ2）=E/R（（t2- t1）/ t2 t1） 式中 τ1—温度为t1的正交联时间，min； τ2—温度为t2的正交联时间，min； t1、t2—开氏温度（绝对温度），K; R—气体常数，R=8.3143J/(mol.k)； E—交联反应活化能，J/mol。 对上述方程适当变形，并增加交联速度定义 ，取胶粘剂最低交联温度t1时速率定义v1，并定义为1.0 ，则以阿累尼乌斯方程为基础，交联效应方程可表述为： 两种方程交联效应图示 实例计算 通过炉温跟踪仪对实际部位烘烤工艺进行测量并导入EXCEL表中； 确定产品固化窗口，产品固化窗口测试时产品体积大小尽量与实际相符； 根据范特霍夫方程和阿累尼乌斯方程要求，对公式中需要的参数进行计算，计算时注意采用平均值； 根据上述相关参数计算交联效应。 相关计算过程文章有详细记录，本处不一一详述。 数据分析(交联程度分析） 从表中数据可以看出，产品在炉温跟踪仪测试部位的交联效应远远大于最低要求。此外产品最佳160℃×15min条件下的交联效应Ga为1.182×15=17.74，测试的数据G为28.5。通过上述数据说明该部位烘烤条件不但能够满足产品固化要求，且还能达到最佳固化以上。现场还可以适当降低烘房温度或适当调整链速以优化工艺，提高效率。 数据分析(恒温转换） 评价交联效应的其它方法 英国DATAPAQ公司在该公司炉温跟踪仪随机软件Datapaq Insight Oven Tracke V5.0中也采用了一种评价方法。厂家以公司商业秘密为由拒绝说明其评价原理，但根据我们采用相同数据计算比较发现，Datapaq Insight Oven Tracke V5.0与采用范特霍夫方程计算出来的数据完全相同。 对于汽车主机厂，如果已经购买了DATAPAQ公司的炉温跟踪仪，可以直接Datapaq Insight Oven Tracke （DEMO）V5.0，由化学品生产厂家提供相关固化窗口数据，打开炉温曲线可以在