高磁导率软磁材料项目可行性研究报告

2024-04-12

高磁导率软磁材料项目可行性研究报告(精选6篇)

篇1:高磁导率软磁材料项目可行性研究报告

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高磁导率软磁材料项目可行性

研究报告

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编制单位:北京智博睿信息咨询有限公司

另:提供国家发改委甲、乙、丙级资质

可行性研究报告大纲(具体可根据客户要求进行调整)第一章 研究概述 第一节 研究背景与目标 第二节 研究的内容

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第三节 研究方法 第四节 数据来源 第五节 研究结论

一、市场规模

二、竞争态势

三、行业投资的热点

四、行业项目投资的经济性 第二章 高磁导率软磁材料项目总论 第一节 高磁导率软磁材料项目背景

一、高磁导率软磁材料项目名称

二、高磁导率软磁材料项目承办单位

三、高磁导率软磁材料项目主管部门

四、高磁导率软磁材料项目拟建地区、地点

五、承担可行性研究工作的单位和法人代表

六、研究工作依据

七、研究工作概况 第二节 可行性研究结论

一、市场预测和项目规模

二、原材料、燃料和动力供应

三、选址

四、高磁导率软磁材料项目工程技术方案

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五、环境保护

六、工厂组织及劳动定员

七、高磁导率软磁材料项目建设进度

八、投资估算和资金筹措

九、高磁导率软磁材料项目财务和经济评论

十、高磁导率软磁材料项目综合评价结论 第三节 主要技术经济指标表 第四节 存在问题及建议

第三章 高磁导率软磁材料项目投资环境分析 第一节 社会宏观环境分析

第二节 高磁导率软磁材料项目相关政策分析

一、国家政策

二、高磁导率软磁材料项目行业准入政策

三、高磁导率软磁材料项目行业技术政策 第三节 地方政策

第四章 高磁导率软磁材料项目背景和发展概况 第一节 高磁导率软磁材料项目提出的背景

一、国家及高磁导率软磁材料项目行业发展规划

二、高磁导率软磁材料项目发起人和发起缘由

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第二节 高磁导率软磁材料项目发展概况

一、已进行的调查研究高磁导率软磁材料项目及其成果

二、试验试制工作情况

三、厂址初勘和初步测量工作情况

四、高磁导率软磁材料项目建议书的编制、提出及审批过程第三节 高磁导率软磁材料项目建设的必要性

一、现状与差距

二、发展趋势

三、高磁导率软磁材料项目建设的必要性

四、高磁导率软磁材料项目建设的可行性 第四节 投资的必要性

第五章 高磁导率软磁材料项目行业竞争格局分析 第一节 国内生产企业现状

一、重点企业信息

二、企业地理分布

三、企业规模经济效应

四、企业从业人数

第二节 重点区域企业特点分析

一、华北区域

二、东北区域

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三、西北区域

四、华东区域

五、华南区域

六、西南区域

七、华中区域

第三节 企业竞争策略分析

一、产品竞争策略

二、价格竞争策略

三、渠道竞争策略

四、销售竞争策略

五、服务竞争策略

六、品牌竞争策略

第六章 高磁导率软磁材料项目行业财务指标分析参考 第一节 高磁导率软磁材料项目行业产销状况分析 第二节 高磁导率软磁材料项目行业资产负债状况分析 第三节 高磁导率软磁材料项目行业资产运营状况分析 第四节 高磁导率软磁材料项目行业获利能力分析 第五节 高磁导率软磁材料项目行业成本费用分析

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第七章 高磁导率软磁材料项目行业市场分析与建设规模 第一节 市场调查

一、拟建 高磁导率软磁材料项目产出物用途调查

二、产品现有生产能力调查

三、产品产量及销售量调查

四、替代产品调查

五、产品价格调查

六、国外市场调查

第二节 高磁导率软磁材料项目行业市场预测

一、国内市场需求预测

二、产品出口或进口替代分析

三、价格预测

第三节 高磁导率软磁材料项目行业市场推销战略

一、推销方式

二、推销措施

三、促销价格制度

四、产品销售费用预测

第四节 高磁导率软磁材料项目产品方案和建设规模

一、产品方案

二、建设规模

第五节 高磁导率软磁材料项目产品销售收入预测

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第八章 高磁导率软磁材料项目建设条件与选址方案 第一节 资源和原材料

一、资源评述

二、原材料及主要辅助材料供应

三、需要作生产试验的原料

第二节 建设地区的选择

一、自然条件

二、基础设施

三、社会经济条件

四、其它应考虑的因素 第三节 厂址选择

一、厂址多方案比较

二、厂址推荐方案

第九章 高磁导率软磁材料项目应用技术方案 第一节 高磁导率软磁材料项目组成 第二节 生产技术方案

一、产品标准

二、生产方法

三、技术参数和工艺流程

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四、主要工艺设备选择

五、主要原材料、燃料、动力消耗指标

六、主要生产车间布置方案 第三节 总平面布置和运输

一、总平面布置原则

二、厂内外运输方案

三、仓储方案

四、占地面积及分析 第四节 土建工程

一、主要建、构筑物的建筑特征与结构设计

二、特殊基础工程的设计

三、建筑材料

四、土建工程造价估算 第五节 其他工程

一、给排水工程

二、动力及公用工程

三、地震设防

四、生活福利设施

第十章 高磁导率软磁材料项目环境保护与劳动安全 第一节 建设地区的环境现状

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一、高磁导率软磁材料项目的地理位置

二、地形、地貌、土壤、地质、水文、气象

三、矿藏、森林、草原、水产和野生动物、植物、农作物

四、自然保护区、风景游览区、名胜古迹、以及重要政治文化设施

五、现有工矿企业分布情况

六、生活居住区分布情况和人口密度、健康状况、地方病等情况

七、大气、地下水、地面水的环境质量状况

八、交通运输情况

九、其他社会经济活动污染、破坏现状资料

十、环保、消防、职业安全卫生和节能

第二节 高磁导率软磁材料项目主要污染源和污染物

一、主要污染源

二、主要污染物

第三节 高磁导率软磁材料项目拟采用的环境保护标准 第四节 治理环境的方案

一、高磁导率软磁材料项目对周围地区的地质、水文、气象可能产生的影响

二、高磁导率软磁材料项目对周围地区自然资源可能产生的影响

三、高磁导率软磁材料项目对周围自然保护区、风景游览区等报告用途:发改委立项、政府申请资金、政府申请土地、银行贷款、境内外融资等

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可能产生的影响

四、各种污染物最终排放的治理措施和综合利用方案

五、绿化措施,包括防护地带的防护林和建设区域的绿化 第五节 环境监测制度的建议 第六节 环境保护投资估算 第七节 环境影响评论结论 第八节 劳动保护与安全卫生

一、生产过程中职业危害因素的分析

二、职业安全卫生主要设施

三、劳动安全与职业卫生机构

四、消防措施和设施方案建议

第十一章 企业组织和劳动定员 第一节 企业组织

一、企业组织形式

二、企业工作制度

第二节 劳动定员和人员培训

一、劳动定员

二、年总工资和职工年平均工资估算

三、人员培训及费用估算

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第十二章 高磁导率软磁材料项目实施进度安排 第一节 高磁导率软磁材料项目实施的各阶段

一、建立 高磁导率软磁材料项目实施管理机构

二、资金筹集安排

三、技术获得与转让

四、勘察设计和设备订货

五、施工准备

六、施工和生产准备

七、竣工验收

第二节 高磁导率软磁材料项目实施进度表

一、横道图

二、网络图

第三节 高磁导率软磁材料项目实施费用

一、建设单位管理费

二、生产筹备费

三、生产职工培训费

四、办公和生活家具购置费

五、勘察设计费

六、其它应支付的费用

第十三章 投资估算与资金筹措

第一节 高磁导率软磁材料项目总投资估算

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一、固定资产投资总额

二、流动资金估算 第二节 资金筹措

一、资金来源

二、高磁导率软磁材料项目筹资方案 第三节 投资使用计划

一、投资使用计划

二、借款偿还计划

第十四章 财务与敏感性分析 第一节 生产成本和销售收入估算

一、生产总成本估算

二、单位成本

三、销售收入估算 第二节 财务评价 第三节 国民经济评价 第四节 不确定性分析

第五节 社会效益和社会影响分析

一、高磁导率软磁材料项目对国家政治和社会稳定的影响

二、高磁导率软磁材料项目与当地科技、文化发展水平的相互适应性

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三、高磁导率软磁材料项目与当地基础设施发展水平的相互适应性

四、高磁导率软磁材料项目与当地居民的宗教、民族习惯的相互适应性

五、高磁导率软磁材料项目对合理利用自然资源的影响

六、高磁导率软磁材料项目的国防效益或影响

七、对保护环境和生态平衡的影响

第十五章 高磁导率软磁材料项目不确定性及风险分析 第一节 建设和开发风险 第二节 市场和运营风险 第三节 金融风险 第四节 政治风险 第五节 法律风险 第六节 环境风险 第七节 技术风险

第十六章 高磁导率软磁材料项目行业发展趋势分析

第一节 我国高磁导率软磁材料项目行业发展的主要问题及对策研究

一、我国高磁导率软磁材料项目行业发展的主要问题

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二、促进高磁导率软磁材料项目行业发展的对策 第二节 我国高磁导率软磁材料项目行业发展趋势分析 第三节 高磁导率软磁材料项目行业投资机会及发展战略分析

一、高磁导率软磁材料项目行业投资机会分析

二、高磁导率软磁材料项目行业总体发展战略分析 第四节 我国 高磁导率软磁材料项目行业投资风险

一、政策风险

二、环境因素

三、市场风险

四、高磁导率软磁材料项目行业投资风险的规避及对策

第十七章 高磁导率软磁材料项目可行性研究结论与建议 第一节 结论与建议

一、对推荐的拟建方案的结论性意见

二、对主要的对比方案进行说明

三、对可行性研究中尚未解决的主要问题提出解决办法和建议

四、对应修改的主要问题进行说明,提出修改意见

五、对不可行的项目,提出不可行的主要问题及处理意见

六、可行性研究中主要争议问题的结论

第二节 我国高磁导率软磁材料项目行业未来发展及投资可行性结论及建议

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第十八章 财务报表 第一节 资产负债表 第二节 投资受益分析表 第三节 损益表

第十九章 高磁导率软磁材料项目投资可行性报告附件 1、高磁导率软磁材料项目位置图 2、主要工艺技术流程图 3、主办单位近5 年的财务报表、高磁导率软磁材料项目所需成果转让协议及成果鉴定 5、高磁导率软磁材料项目总平面布置图 6、主要土建工程的平面图 7、主要技术经济指标摘要表 8、高磁导率软磁材料项目投资概算表 9、经济评价类基本报表与辅助报表 10、现金流量表 11、现金流量表 12、损益表、资金来源与运用表 14、资产负债表

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北京智博睿信息咨询有限公司 、财务外汇平衡表 16、固定资产投资估算表 17、流动资金估算表 18、投资计划与资金筹措表 19、单位产品生产成本估算表 20、固定资产折旧费估算表 21、总成本费用估算表、产品销售(营业)收入和销售税金及附加估算表

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篇2:封装用高热导率硅胶性能的研究

具有高效节能、绿色环保等优点的半导体LED照明,在照明市场的前景备受各国瞩目。无论从节约能源,还是从减少环境污染的角度,LED作为新型照明光源都具有替代传统照明光源的大潜力,是解决目前我国能源危机的途径之一。随着功率型白光L ED制造技术的不断完善,其发光效率、亮度和功率都有大幅度的提高。同时,LED封装材料也面临着巨大的挑战,用高光折射率、高耐紫外能力和耐热老化能力、 低应力,高热导率的封装材料,可明显提高照明器件的光输出功率和使用寿命。国内目前使用较多的封装材料,交联密度高,温度升高及蓝光和紫外线照射会使封装材料的透明度严重下降[1]。研究发现150°C左右用于荧光粉混合的树脂材料透明度降低,LED光输出减弱,在105~145°C范围长期工作也会引起封装材料退化,对LED寿命有重要的影响。在高温的情况下,封装材料甚至会碳化,在器件表面形成褐色覆盖层,使器件失效。文章通过介绍由纳米材料填充而成的导热硅胶,其具有耐热耐侯性好,透明性好,热导率高等优点,以此新型的导热硅胶作为LED灌封材料制作LED器件,能够降低LED芯片温度,提高热稳定性和延长LED器件使用寿命[2,3]。

1 样品制备

1.1 LED封装结构

对于现有的LED光效水平而言,由于输入电能的70%左右转变成为热量,且LED芯片面积小,因此,芯片散热是LED封装必须解决的关键问题。LED封装由于结构和工艺复杂,并直接影响到LED的使用性能和寿命,一直是近年来的研究热点,特别是大功率白光LED封装更是研究热点中的热点。为了有效地提高使用寿命,提高光输出,降低封装热阻是关键。封装过程中固晶工艺就是把LED芯片通过固晶胶粘贴在基底上。根据对LED不良统计分析,很多LED失效与固晶胶材质和生产工艺不当有关[4,5],图1是LED样品去硅胶灌封后的SEM图,可看出固晶胶粘贴高低不平,增大了LED器件PN结到散热基底的热阻,不利于LED芯片散热,这是市面上LED失效的主要因素之一。

1.2 散热分析

1.2.1 散热模型

A模型:标准LED3528封装(3.5 mm×2.8 mm),功率0.2 W,固晶胶厚0.1 mm, LED芯片通过固晶胶与基底有20%面积紧密接触,固晶胶热导率为2.2 W/(m·K),灌封普通硅胶热导率0.1 W/(m·K)。

B模型:标准LED3528封装(3.5 mm×2.8 mm),功率0.2 W,固晶胶厚0.1 mm, LED芯片通过固晶胶与基底有20%面积紧密接触, 固晶胶热导

率为2.2 W/(m·K),灌封高热导率硅胶热导率0.5 W/(m·K)。

1.2.2 热模拟

把A,B模型参数输入COSMOS SIMULATION模拟分析软件,Y方向为垂直向上方向,网格设定为10万。根据公式Tj=Ta+P×θJA,降低LED芯片到环境之间的热阻θJA,可降低LED结温Tj。从模拟结果图2表明,通过采用高热导率硅胶,可有效降低LED芯片温度,比较A,B模型的热模拟结果,由于采用高热导率硅胶, 最高芯片温度从A模型

220.27°C降低到B模型122.71°C。

1.3 导热硅胶

对于填充型导热高分子复合材料,若填料为导电填料,则复合材料具有导电和导热双导特性,热传导依赖于电子传热和聚合物与填料晶格振动相互作用的结果,若填料具有高导热和电绝缘性, 则复合材料的热传导通过聚合物基体的分子链振动、晶格振动与填料晶格振动的共同作用来实现。导热硅橡胶的导热性能最终由橡胶基体和填料的综合作用决定。当填料填充量较小时, 填料粒子能均匀地分散在体系中,之间没有接触和相互作用,此时填料对于整个体系的导热性贡献不大。当填充量达到一定数值时, 填料粒子之间有了相互作用, 在体系中形成了类似链状和网状的形态,称为导热网链,当导热网链的取向与热流方向一致时, 材料导热性能提高很快; 但若在热流方向上未形成导热网链时, 则填料在热流方向上造成很大的热阻,导致材料导热性能较差。因此,在体系内部形成最大程度的导热网链是提高热导率的关键[6]。

通常导热填料会由于在灌封硅胶中产生漫散射效应,影响硅胶的透光率。为了提高导热硅胶的透光率,可减少热填料颗粒的尺寸,当填料颗粒的直径小于25 nm时,在灌封硅胶中的漫散射效应可大大减少。LED样品采用纳米ZnO导热填料高热导率硅胶灌封,透光率可达95%,硅胶材料热导率0.89~0.90 W/(m·K)[7,8]。

2 测试与结果分析

2.1 高温老化光衰测试

温度不仅会导致封装材料的老化,还会影响LED芯片及荧光材料的性能。随着LED功率的增大,产生热量增多,如果热量不能及时地散出去,会使得芯片的结温升高。LED结温升高,会导致LED的相对光输出降低,寿命缩短。对于蓝光LED+荧光粉实现白光这一方式来讲,结温过高还将影响LED芯片的激射波长,并影响荧光粉的辐射特性,最终影响到器件的色温和色度。在寿命测试中通常采用两种基本的测试方法,一种是常温和推荐使用电流下的光输出自然衰减,另一种是高温下的加速老化试验。对照明用大功率发光二极管来说,要求能够在50 kh的寿命期间可靠地工作,这使得在使用常态条件下测定器件的可靠性,不仅花费时间太长,而且费用高,因此实际上难以实现。能够解决这一矛盾关系的实用方法是采用加速寿命试验,也就是让器件所工作的应力水平,比它们在典型应用条件下正常经历到的应力高。在寿命测试过程中我们采用了升高温度的加速寿命测试方法[9,10]。本测试采用普通硅胶和导热硅胶封装的不同样品,在相同的环境温度下进行高温老化寿命测试,环境温度设定在50±1°C,在0,8,24,48,96,168,500,1 000,2 000 h点测试光输出,图3为测试结果, 样品A为采用普通硅胶封装的LED样品,样品B为采用导热硅胶胶封装的LED样品。

从上述测试数据以及图标中,采用导热硅胶灌封的LED样品B具有很好的热稳定性,在环境温度50±1°C,LED驱动电流60 mA的条件下高温老化2 000 h,光通维持率保持在90%以上。对比采用普通硅胶灌封的LED样品B,光通维持率明显提高。

2.2 失效分析

LED样品A 1#和样品B 1#高温老化2 000 h后,采用机械剥离方法把硅胶层去掉,观察LED芯片。图4为LED样品A 1#和样品B 1#高温老化2 000 h后的LED芯片图片,可明显看出样品A 1#芯片表面形成黑褐色覆盖层,遮挡了光从芯片射出,导致LED光输出衰减。采用了导热硅胶灌封的LED样品B,由于芯片到散热引脚的热阻降低,LED芯片工作温度大大降低,使LED器件在较低的工作温度下工作,避免封装材料老化,提高热稳定性和LED器件使用寿命。

3 结 论

综上所述,通过对LED封装结构热模拟分析表明,在模拟固晶胶粘贴部分失效的情况下,采用热导率为0.1 W/(m·K)的普通硅胶封装成的LED芯片最高温度为220.27°C,而采用导热填料高热导率硅胶灌封的LED芯片最高温度可降低到122.71°C,大大降低了芯片的温度。

高温加速老化测试表明,采用导热硅胶灌封的LED样品具有很好的热稳定性,在环境温度50±1°C,LED驱动电流60 mA的条件下高温老化2 000 h,光通维持率保持在90%以上。避免了由于灌封材料和荧光粉老化产生的黑褐色覆盖层,LED有良好的光通维持率。

摘要:通过对LED封装结构热模拟分析表明,模拟固晶胶粘贴部分失效的情况下,采用热导率为0.1W/m.K的普通硅胶封装成的LED芯片最高温度为220.27°C,采用导热填料高热导率硅胶灌封的LED芯片最高温度可降低到122.71°C,大幅降低了芯片的温度。纳米ZnO导热填料高热导率硅胶,其填料颗粒的直径小于25 nm,透光率高,可适用于LED封装。高温加速老化结果表明,采用导热硅胶灌封的LED样品具有很好的热稳定性,LED高温老化2 000 h后,光通维持率保持在90%以上,避免了由于灌封材料和荧光粉老化产生的黑褐色覆盖层,提高热稳定性和器件使用寿命。

关键词:高热导率硅胶,半导体发光二极管,扫描电子显微镜,热模拟

参考文献

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[3]Fang Fubo,Wang Yaohao,Song Daihui,et al.Spectroscopicanalysis of white LED attenuation[J].Chinese Journal ofLuminescence,2008,29(2):353-357.

[4]陈建伟,王海龙.SMT LED封装用固晶胶的失效分析[J].中国胶贴剂,2009,18(7):59-63.

[5]何锡源,张旭,郑代顺,等.有机/无机光电探测器的AFM和XPS分析[J].光电子.激光,2003,14(4):336-341.

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[8]Ying He,JunAn Wang.Novel epoxy-silicone thermolytictransparent packagingadhesives chemical modified by ZnOnanowires for HBLEDs[J].J Nanopart Res,2010(12):3019-3024.

[9]陈宇彬,李炳乾,范广涵.白光LED老化机理研究进展[J].国外电子元器,2007(1):8-12.

篇3:高磁导率软磁材料项目可行性研究报告

关键词:农业建设项目;可行性研究;初步设计;编写质量

中图分类号:S-3 文献标识码:A 文章编号:1674-1161(2015)03-0079-02

在从事辽宁地区农业建设项目咨询设计工作期间,编写大量的农业建设项目可行性研究报告及初步设计报告,积累了比较丰富的经验。现根据工作实践,针对编写工作中遇到的问题提出建议,为提高可行性研究报告及初步设计的编写质量提供参考。

1 编写农业建设项目可行性研究报告及初步设计时的问题

1.1 缺乏农业工程建设标准

改革开放以来,农业发展经历历史性的转变。党中央、国务院高度重视农业的发展与建设,加大对农业基础设施建设的投资力度。建立健全农业工程建设标准,对有效调控固定资产投资规模和引导投资方向,优化投资结构,防止低水平重复建设,提高项目建设管理工作规范化、科学化水平,保证项目建设质量和投资效益,合理利用农业资源,推进技术进步,实现可持续发展等具有重要作用。

近年来,我国颁布多部农业工程建设标准。这些标准是咨询设计单位编制可行性研究报告和初步设计的重要依据,在加强工程项目决策和建设的科学管理、正确掌握建设规范、合理确定建设水平、推动技术进步、全面提高投资效益等方面起到重要作用。同时为与农业工程建设相关标准的制定积累经验,对推动我国农业工程标准化工作的进展有重要意义。

目前,我国农业工程建设标准仍存在很大的空白,农业工程建设标准体系仍不够健全,部分标准存在深度不够、技术落后、标准偏低等问题。建议有关部门推出更多的农业工程建设标准,加快农业工程建设标准更新步伐,使编制可行性研究报告以及初步设计的依据更加充分、更加科学、更加先进。

1.2 缺乏农业工程标准图集及图例

农业建设工程图纸包括农业建筑工程设计图纸和农业田间工程设计图纸。在设计农业建设工程图纸时,一般依据建筑工程图集、水利工程图集、土地整理工程图集以及其他行业图集。这些图集并不完全适用农业项目,有时存在标准过高、规模过大、适用条件不一致等问题。此外,部分农业工程没有图集可依据,市面上又缺少农业工程相关图例资料,设计图纸经常是本单位自行研究设计,或是与地方农业科研单位合作设计,有时也由建设单位或是生产企业提供。由于有些工程项目没有统一的设计图集,甚至有些工程没有相应的技术标准,造成工程设计水平不高、技术不先进、建设成果不统一,造成一定程度的浪费。建议国家有关部门针对这些现象,组织相关设计单位以及相关生产企业,编制有针对性的农业工程标准图集,提高全国的农业工程设计水平,统一设计图纸质量标准,提高全国的农业工程建设质量。

1.3 项目建设期不准确

一般情况下,在项目可行性研究阶段,建设期的表达方式为具体的某年某月至某年某月。由于项目建设期应从项目初步设计批复、投资计划下达后开始计算,而从项目可行性研究报告编制到项目投资计划下达这个时间段弹性较大,因此,建设期具体到年月是不合适的。建议在项目可行性研究阶段,建设期的表述为项目建设执行所需的时间长度。

2 提高可行性研究报告及初步设计编写质量的建议

2.1 端正态度,加强管理

1) 为保证可行性研究报告的科学性、客观性和公正性,有效地防止错误和遗漏,在可行性研究中,必须站在客观公正的立场上进行调查研究,做好基础资料的收集工作。对于收集的基础资料,要按照客观实际情况进行论证评价,如实地反映客观经济规律,从客观数据出发,通过科学分析,得出项目是否可行的客观结论。

2) 咨询设计单位建立质量管理体系。由业务负责人担当质量管理工作负责人,对单位所有可行性研究报告及初步设计等咨询设计成果进行质量监督。每个项目设置一个项目负责人,重点对所负责的项目进行全方位的质量管理,注重方案优化和比选,对项目的每一环节进行严格把关,做到精益求精。由各设计室建立质量管理评估小组,业务骨干担任小组负责人。小组之间进行咨询设计成果的校对与审核,以保证咨询设计成果的质量。

3) 咨询设计单位建立咨询服务质量审查制度。由主管院领导担任总负责人,负责对所管处室的服务质量、工作运行等情况进行内部监督审核,定期对服务质量评估的结果进行回馈与评比,并对评比结果优秀的处室及个人给予奖励。

4) 为保证可行性研究报告及初步设计的编写质量,应保证咨询设计单位有足够的工作周期。

2.2 提高咨询设计人员自身素质

咨询设计人员自身素质的高低决定工程咨询和设计服务的质量水平。编写农业建设项目可行性研究报告及初步设计,是政策性、技术性都很强的综合性工作。咨询设计人员要有较高的政策水平、技术水平和综合分析能力;要熟悉各项标准、政策、法规,针对需要解决的不同问题,灵活准确地加以利用;要了解农业生产规律、农产品经营销售方式、农产品生产工艺技术;具备建筑设计能力以及财务分析能力。因此,作为咨询设计人员,需要通过不断的学习来提高自身素质和能力,同时经常关注各项标准、政策、法规的变化以及行业动态。

2.3 遵守相关标准、政策、法规

编写农业建设项目可行性研究报告及初步设计,必须以相关标准、政策、法规为依据,不得主观更改。主要依据的标准、政策、法规有:《中华人民共和国农业法》《农业基本建设项目管理办法 》《农业基本建设项目申报审批管理规定》《农业基本建设项目可行性研究报告编制内容及深度要求》《农业建设项目初步设计文件编制规范》《农业基本建设项目招标投标管理规定》《建设项目经济评价方法与参数》《基本建设财务管理规定》《固定资产投资项目节能评估及审查指南》,以及相关的国家农业行业标准。编写农业建设项目可行性研究报告及初步设计还应符合国家土地管理、城市规划、工程建设强制性标准、政策、法规要求,遵循行业主管部门颁布的建设标准、估算指标、造价定额、技术规范、产品质量检验与检测标准等。此外,具体的项目还有相对应的政策及管理办法,如《国家农业综合开发产业化经营项目申报指南》《保护性耕作工程建设规划》《全国农产品质量安全检验检测体系建设规划》等。

3 结语

农业建设项目可行性研究报告是项目建设前期工作的重要步骤,是建设项目立项的基础,是建设项目决策的依据。农业建设项目初步设计是项目前期立项工作成果的进一步深化和反映,也是进行后续工作的主要技术、经济指导文件。因此,做好可行性研究报告和初步设计编写工作对农业建设项目的顺利实施,以及充分发挥其经济效益、社会效益、环境效益具有重要意义。

参考文献

[1] 孟广文,历兰伯.浅谈如何提高可行性研究报告的编制水平[J].交通科技.2004(2):72-73.

[2] 方松.如何编好农业建设项目可行性研究报告[J].发展.2007(11):82.

[3] 张建民,陈雅娟.编制项目使用林地可行性报告应该注意的几个问题[J].河北林业科技, 2008(5): 58-59.

Abstract: The article summarized the problems meeting in the writing of feasibility study report on preparation of agricultural construction project and preliminary design based on many years' experiences, made suggestions for improving the writing quality for it, and provided a reference for raising working efficiency for related agricultural staff.

Key words: agricultural construction project; feasibility study; preliminary design; writing quality

篇4:高热导率氮化铝陶瓷的研究进展

氮化铝具有高热导率、良好的电绝缘性、低介电常数、无毒等性能,应用前景广阔,特别是作为基板材料和电子封装材料。高热导率是氮化铝最突出的性能,为了制备高热导率的氮化铝陶瓷,国内外研究者做了大量工作,也取得了很多成果。

本文对AlN陶瓷的导热机理和影响因素及高热导率氮化铝陶瓷制备过程中添加剂选择、烧结方法、热处理等提高热导率的措施进行了简要介绍。

1 影响AlN陶瓷热导率的因素

氮化铝陶瓷通过晶格振动进行热的传导,量子力学中声子作为晶格振动的能量量子传导热量,这是AlN陶瓷的导热机理。热导率是AlN陶瓷最重要的性能指标,其理论热导率可达320 W/(m·K),但由于AlN中存在杂质和缺陷,造成实际产品的热导率远达不到理论值。声子的散射是影响AlN陶瓷热导率的重要因素,声子散射对热导率k的影响关系式为:

式中:c为单位体积热容,v为声子运动速度,λ为声子的平均自由程。

AlN粉末中的杂质会在AlN晶格产生各种缺陷,这些缺陷对声子的散射会减小声子平均自由程,降低热导率[1]。AlN对氧有强烈的亲和作用,致使氧元素成为AlN陶瓷中的主要杂质元素。研究表明[2],氧元素对AlN陶瓷热导率的影响极大,氧元素固溶进AlN晶格产生氧缺陷,增强了声子散射。氧杂质在AlN中的固溶是形成缺陷的主要原因[3],其缺陷反应方程式为:

除了AlN晶格缺陷的影响外,显微结构对AlN陶瓷热导率也有影响。显微结构包括晶粒尺寸、形貌和晶界第二相的含量及分布等。Hiromi Nakano等[4]研究发现,晶界第二相越少,热导率越高。这是因为:一方面,第二相的热导率远低于AlN晶粒的热导率;另一方面,第二相含量越高,AlN晶粒间的直接接触越少,热导率越低。Yingda Yu等[5]发现晶界第二相不管是沿晶粒分布还是在三角晶界处,都对热导率有很重要的影响。F. Boey等[6]通过建立模型研究发现,随着晶界第二相含量增加,第二相分布在三角晶界处时热导率比沿晶界分布高。

Koji Watari等[7]研究了晶粒尺寸与热导率的关系,如果声子在晶界处散射,那么声子平均自由程必定跟晶粒尺寸一个级别,但是如表1所示,声子平均自由程远小于晶粒尺寸,所以晶粒尺寸与热导率没有直接关系。

2 提高AlN陶瓷热导率的措施

2.1 烧结添加剂的选择

引入添加剂主要有两方面作用:(1) 促进AlN陶瓷致密化。氮化铝是共价化合物,具有熔点高、自扩散系数小的特点,一般难以烧结致密,使用添加剂可以在较低温度产生液相,润湿晶粒,从而达到致密化。(2) 净化晶格。氮化铝对氧有很强的亲和力,晶格中经常固溶了氧,产生铝空位,降低了声子的平均自由程,热导率也因此降低。合适的添加剂可以有效与晶格中氧反应生成第二相,净化晶格,提高热导率。

Hiromi Nakano等[8]以Y2O3为烧结助剂,在N2气氛下烧结20 h,得到热导率为220 W/(m·K)的AlN陶瓷,Y2O3和AlN固溶体从液相结晶,在晶粒边缘形成晶间层。Xinrui Xu等[9]以Sm2O3为添加剂,研究发现,第二相只有Sm4Al2O9,AlN的热导率随着保温时间延长而增加,不埋粉烧结的AlN陶瓷热导率为166 W/(m·K)。A.L. Molisani等[10]研究了CaCO3对AlN陶瓷致密化的影响,发现添加少量CaCO3会形成较高熔点的钙铝酸盐(主要是CaO·Al2O3),这使液相烧结的起始温度升高,但是致密化速度很快;添加较大量CaCO3时,液相在较低温度下形成,但最初致密化缓慢。乔梁等[11]以CaF2和YF3作为添加剂在1750 ℃制备了热导率高于170 W/(m·K)的AlN陶瓷,并指出当使用CaF2和YF3作为添加剂时,微结构对热导率的影响很小,AlN的热导率主要由晶格氧缺陷浓度决定。黄小丽等[12]研究了掺杂CaO、Y2O3热压烧结和常压烧结AlN陶瓷的性能和显微结构。结果表明:热压烧结AlN陶瓷的第二相为Y3A15O12,常压烧结AlN陶瓷的第二相为Y3A15O12和Ca3Y2O6,热导率为170 W/(m·K);热压烧结AlN的第二相体积分数和晶格氧含量均低于常压烧结;热压烧结AlN陶瓷的微观结构良好,其热导率达到200 W/(m·K)。Koji Watari等[13]以Y2O3、CaO和Li2O为烧结助剂,发现烧结温度可以降低到1600 ℃以下,在1600 ℃保温6 h得到了热导率为135 W/(m·K)的AlN陶瓷,Li2O降低了烧结过程中液相温度,并在1300~1600 ℃挥发。

到目前为止,AlN陶瓷的烧结助剂依然以稀土元素和碱金属元素为主,但是衍生物种类较多,如异丙醇钇[14]、Ca3Al2O6[15]、CaC2[16]和CaN2[17]等。硼和碳[18]也可以作为添加剂来提高致密度。此外,添加纳米颗粒提高AlN陶瓷热导率的研究也越来越多。Jinyu Qiu等[19]在平均粒径为0.9 μm的AlN粉料中添加1.89%(质量分数)纳米级(<0.1 μm)AlN粉、3.53% (质量分数)Y2O3和2.0%(质量分数) CaO,在1600 ℃、N2气氛下制得了完全致密的AlN陶瓷,热导率为133 W/(m·K)。

2.2 烧结方法

2.2.1 无压烧结

由于AlN具有很强的共价性,故在无压烧结时需要的烧结温度很高。烧结温度与AlN粒度、添加剂种类及含量等因素都有关系。无压烧结AlN陶瓷的研究集中在素坯成型方法和低温烧结。

素坯成型方面,主要有干压成型、等静压成型,还有流延成型[20]、注射成型[21]、高磁场中注浆成型[22]、电泳沉积的方法成型[23]等。

低温烧结方面,主要通过复合添加剂来降低烧结温度。Chih-Peng Lin等[24]在AlN中添加1%(质量分数)Y2O3和1%(质量分数)CaO,在MoSi2加热元件中1700 ℃烧结3 h,获得的AlN陶瓷的热导率为110 W/(m·K),维氏硬度为1053 kg·mm-2。乔梁等[25]研究了CaF2-YF3体系烧结助剂,在1750 ℃保温4 h,制得了热导率为180 W/(m·K)的AlN陶瓷,并指出低于1650 ℃时陶瓷出现收缩是由于产生了液相(Ca,Y)F2和Ca12Al14O32F2,当温度升至1750 ℃时,液相CaYAlO4对致密化起主要作用。乔梁等[26]还研究了CaF2-Y2O3-Li2CO3体系,在1650 ℃制备出热导率高于170 W/(m·K)的AlN陶瓷,发现CaF2-Y2O3作添加剂时,液相对晶粒润湿性较差,不利于AlN晶格纯化,热导率的增加主要来自致密度的提高。而Li2O的加入则改善了液相的润湿性,从而促进AlN晶格纯化,有利于热导率的提高,而且降低了烧结温度。

2.2.2 热压烧结和高压烧结

热压烧结和高压烧结同样可以降低AlN陶瓷的烧结温度,而且对AlN陶瓷的致密化效果很好,除氧能力强,但是缺点是设备昂贵,而且只能制备形状简单的样品。

匡加才等[27]用自蔓延合成的AlN粉以Y2O3-B2O3-CaF2和YF3-B-CaF2体系为烧结助剂,在1750 ℃、30 MPa、N2气氛下热压烧结2 h,制备了相对密度为98.8%、热导率为95 W/(m·K)的AlN陶瓷。F.M. Xu等[28]以Y(NO3)3·6H2O为烧结助剂热压烧结得到的AlN陶瓷具有优良的力学性能,强度最高达383 MPa,断裂韧性最高达3.1 MPa·m1/2。李小雷等[29,30,31]用国产六面顶压机,在5.0 GPa、1300~1800 ℃、无烧结助剂的情况下制备了热导率为115 W/(m·K)的AlN陶瓷。他们还以La2O3为烧结助剂高压(5.0 GPa)烧结,烧结温度最低可达1300 ℃,发现晶格参数减小约0.09%,有剩余压应力,但是AlN的六方晶格没有改变。王利英等[32]以直接氮化的微米级AlN粉添加3%(质量分数)的CaC2,在5 GPa的压力下烧结30 min。研究表明,在1500~1800 ℃范围内,温度升高使AlN陶瓷内部晶粒尺寸均一,晶型饱满,晶界相减少,利于热导率的提高。李丹等[33]将掺杂不同质量分数的Y2O3的AlN陶瓷在4.4×103 MPa、1500 ℃烧结1 h,发现高压烧结AlN陶瓷有着较好的微观结构,热导率可达到130 W/(m·K),掺杂不同比例烧结助剂的AlN陶瓷的第二相均为Al5Y3O12。

2.2.3 微波烧结

微波烧结已成为一门新型的陶瓷烧结技术,它利用整体性自身加热,使材料加热的热效率提高,升温速度加快,保温时间缩短,这有利于提高致密化速度并可以有效抑制晶粒生长,获得独特的性能和结构[34]。

T. Yoshioka等[35]用28 GHz的微波在N2/H2混合气氛下1700 ℃烧结2 h,制备的AlN陶瓷热导率超过200 W/(m·K),并指出具有如此高的热导率是因为微波烧结的AlN陶瓷的晶界层很薄,几乎没有。卢斌等[36]在不添加烧结助剂的情况下,采用高纯微米级AlN粉,1700 ℃微波烧结2 h,制备了透明度较高的AlN陶瓷。

2.2.4 放电等离子烧结(SPS)

放电等离子烧结系统利用脉冲能、放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬间高温场来实现烧结过程。SPS升温速度快、烧结时间短、能在较低的温度下烧结,通过控制烧结组分与工艺能实现温度梯度场,可用于烧结梯度材料及大型工件等复杂材料。放电等离子烧结体内每个颗粒均匀的自身发热使颗粒表面活化,因而具有很高的热导率,可在短时间内使烧结体致密化。

李美娟等[37]以Sm2O3为添加剂在1800 ℃ SPS烧结5 min得到热导率为130 W/(m·K)的AlN陶瓷,并研究了Li2O对SPS烧结AlN陶瓷致密化、显微结构和导热性的影响。结果表明Li2O影响AlN晶粒的发育,使液相润湿性提高,晶界相分布均匀,增加了晶粒界面上的声子散射,对AlN材料的热导率产生不利影响。戴忠旗等[38]用燃烧合成法制备的AlN粉在无烧结助剂、1600 ℃的条件下SPS烧结,燃烧合成AlN粉自身的高化学活性和SPS产生的等离子体活化作用使得AlN粉以自身的分解-再结晶-凝聚机制进行致密化。X. He等[39]研究了SPS烧结AlN陶瓷的显微结构和热导率的关系,发现SPS烧结AlN陶瓷的热导率主要受晶粒生长和第二相分布的影响。

2.3 热处理

热处理是AlN陶瓷调整结构、改善性能的重要措施,最主要的作用是减少晶界第二相,从而提高热导率。文献[40]中报道,以5%(质量分数)Y2O3为烧结助剂的AlN陶瓷在1850 ℃、N2气氛下烧结1 h,钇铝酸盐完全润湿晶粒,第二相分布均匀。通过在1800 ℃热处理50 h,AlN晶粒各向同性生长,第二相集中到三角晶界处,晶界层消失,第二相孤立存在。

图1、图2和图3分别为AlN平均晶粒尺寸、晶界层厚度和三角晶界处Y2O3颗粒尺寸随热处理时间变化关系。晶粒尺寸逐渐变大,晶界相含量逐渐减少是热处理的显著结果。

到目前为止,除了热处理的时间,热处理的温度、气氛和压力等也有不少研究报道。Sang-Kee Lee等[41]采用长时间烧结的方法制备消除晶界相的AlN陶瓷,在还原性N2气氛下以Y2O3为添加剂1900 ℃烧结100 h,致密和抛光表面的热导率为219~318 W/(m·K)。Shoichi Kume等[2]采用缓慢冷却的方式热处理AlN-Y2O3(0.25%~1.25%,摩尔分数)陶瓷,在流动N2气氛下以1 ℃/min从1900 ℃降到1750 ℃,然后以10 ℃/min降到970 ℃,最后在970 ℃热处理4 h,得到第二相只有Y3Al5O12的AlN陶瓷,热导率大于160 W/(m·K)。K.F. Cai等[42]先用添加0.5%(质量分数)CaO的反应合成AlN粉在1800℃、Ar气氛下烧结1 h,然后在同样设备、温度和气氛下保温10 h,发现热导率由55 W/(m·K)增加到122 W/(m·K)。李小雷等[43]将高压烧结制备的AlN(Y2O3)陶瓷在5.0 GPa、970 ℃热处理2 h后,发现晶粒尺寸显著增大,晶粒形状越发规整,热导率达到173.2 W/(m·K),是未经热处理试样的2.2倍。但是,将高压热处理时间延长到4 h,AlN陶瓷气孔率增大,出现反致密化现象,热导率也降低到80.9 W/(m·K)。

反致密化现象是热处理过程中的一个问题,热处理时间越长,第二相含量越少,但是,随着第二相含量的减少,气孔率增加,材料的致密性受到影响。一种有效克服反致密化的办法是热处理过后再进行热等静压,使其重新致密,但是这又增加了成本。其他简单有效的方法还有待研究。

3 结束语

篇5:高磁导率软磁材料项目可行性研究报告

【关键词】项目;可行性报告;水中油分析仪;能源;石油

当前,水中油已经成为石油生产、使用过程中,破坏周围自然环境,威胁人类生活、生产的严重危害现象,不仅给周边生态环境造成严重影响,同时造成极大经济损失。为此,实现对水中油成分以及含量进行精确测量,对水中油现象进行监控与检测是非常有必须要的。而水中油分析仪作为专业测量、检测仪器,可以有效满足上述要求,本文就结合水中油分析仪,对其项目可行性报告进行探究与讨论。

1.水中油形式及特点

1.1来源

在当前生活、生产中,水中油主要源自以下几种情况:石油生产、加工过程,比如储运设备、炼油装置因故泄漏,生产车间冲洗水;机械运行过程中润滑泄漏,比如转动机械轴封以及汽轮机润滑油等等;居民日常生活,比如日常餐饮清洗、油脂厂泄漏、倾倒等等;金属加工,比如防锈、除锈以及切削;采油、输油,比如管道泄漏以及油轮泄漏等等。水中油依据其自身含有成分差异,划分为矿物油、生物油以及合成油脂等几类。

1.2存在形式、特点

1.2.1溶解态

一般讲,溶解态形式的水中油存在量最少,基本不会对水物理特性造成其它影响,且无法凭借肉眼观察到水质变化。这类存在形式的特点是在纯水中矿物油溶解最差,一旦水中存有表面活性剂或者是有机溶剂时,就会增强矿物油溶解性。

1.2.2悬浮态

其存在量要远多于溶解态,且水界面与油滴清晰可见,长时间处于一种静置可分离状态,并受流动状态、温度以及混合强度等方面影响,该种形态其油滴颗粒大小变化较大,分离相对容易。特点是该水中油往往以固态颗粒或者微小液态存于水中,颗粒直径也会随着水流动及其混合状态产生不同变化,进而致使水物质的光传导特性产生变化,散射、投射以及折射等会因悬浮油滴大小而发生诸多改变。

1.2.3浮华态

这种形式的水中油也要远多于溶解态,水、油之间并不存在明显界面,且因表面活性剂以及油脂本身就存有乳化作用,所以分离起来相对困难。该种形式特点:乳化是因为油脂极性与表面活性剂相互作用或者是同机械混合作用而形成的,所以该种乳化态形式下水中油颗粒相对较小,且存在明显界面,而且稳定性要远优于悬浮态。

1.2.4游离态

这种形态的水中油存在量很大,多以聚集或者是漂浮形式存留于水中或者水面上,该类油污同空气相接触后,会随着时间而不断加重、加深其组成颜色。该种形态的水中油是当前最为常见的一种存在形式,往往在水中会以明显明显的聚集状态存在。

2.水中油分析仪

所谓水中油分析仪是专门为测试水中的微量油浓度而设计制造的。它通过紫外-荧光检测技术来对水中油进行实时监测。作业中无需其它辅助药剂,无需消耗品亦不会对环境造成污染,是相对环保、安全的在线检测仪器。水中油分析仪依据其形态可划分成为台式、在现式以及便携式,当前我国中石油、中石化以及中海油等大型石油石化企业都用来其检测炼化污中石油类污染的排放限量。

3.水中油分析仪项目可行性报告用途及事项

这种可行性报告多用在新建或者扩建内资企业中的水中油分析仪项目,方便日后企业于发改委处申请立项或者是申请专项贷款。需注意的是,该类可行性报告需加盖相应的工程咨询章才算生效。

依据国家发改委所制定颁布的《企业投资项目备案管理暂行办法》,所有企业在实施该项目前必须至该项目建设所在地发改委提交相应的“水中分析仪项目可行性研究报告”,以申请立项。利用外资或者是不设计政府专项资金的企业在制定投资项目时需依据备案制立项。此外还需企业提交“水中油分析仪项目可行性研究报告”、公司资质材料、备案请示以及项目建设地址图等等资料,且配合好发改委做好相应的项目立项备案表。

在项目备案的同时,还需对该项目节能以及办理环境进行评估、评价。并依据结合编制相应的环境影响报告以及节能评估报告。需注意的是这两种报告在制定过程中均需研究、参考“水中油分析仪项目可行性研究报告”。

4.水中油分析仪项目可行性报告

从以下几个方面进行简单介绍:

4.1项目经济及社会效益

单从项目收益方面看,该项目拥有广阔前景,且优势明显,顺应了国家当前的产业政策发展,同时带来一定社会效益以及经济效益。该项目产品起点较高,且拥有先进技术设备。此外,该项目启动、投产之后,能从一定程度上推动我国未来有关水中油分析仪产品的研究、生产及供应能力,促进该行业的进一步发展,并实现产品质量与市场竞争力的有效提高。另外项目实施后还可促进当地经济的迅速增长。

4.2项目建设背景

行业政策背景利好。该行业已经拥有了较为完善、合理的基础条件,且社会经济环境良好,市场空间广阔,较为系统的工业配套体系,国家关注度与重视度较高,已经制定相关引导或者是鼓励性政策,促进行业进一步发展。

4.3项目优势

4.3.1节能

通过合理选择电压,可改变降低变压级次;能改善电压质量以及功率因数;从一定程度上降低高次谐波对电网带来的影响;通过选择精选变压器以及节能型变压器位置确定变配电室位置,从而使得变配电室处在负荷中心,有效的缩短了电缆长度及其能源损失;选用节能型变压器实现节能减排;选用无功就地补偿电动机,以降低项目运行过程中的总电流,并控制变压器损耗及其线路损耗。同时实现输电线路以及变压器利用率的提高,线路末端电压的提高。同传统的几种补偿相比较,至少降低一半损耗;选用高效节能工具,结合建筑的实际照明情况以及各类电光源照度标准,该项目应最好选择使用T5节能灯。通过对多种照明产品进行参数对比,得出相同照度下,选用T5荧光灯单灯功率仅为31W,而T8荧光灯单灯功率仅是39W,两者功率相差约为20%。

4.3.2环境影响评价

主要从以下几方面对该项目实施环境进行评价:项目建设所在地周围环境质量评价;项目建设期间周围环境质量评价;项目建成后环境影响评价;总体环境影响评价结论。

5.总结

近些年,随着科技的不断进步以及生产技术的日益成熟,水中油分析仪开始逐渐的被推广应用开来,从一定程度程度上推动该行业发展。文章主要结合水中油形式、特点以及水中油分析仪对水中油分析仪项目可行性研究报告进行了简单介绍与讨论,为日后进一步做好水中油分析仪项目可行性研究报告的研究工作提供了一定理论支持。 [科]

【参考文献】

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[3]吴邦春,彭晓彤,周怀阳,萧蕴诗,何斌.基于海底观测网的深海化学监测系统的设计[J].仪器仪表学报,2011(05).

[4]邸亚男,潘卫,徐国宾.血液荧光测定仪性能评价及其在IDA诊断中的应用[J].中国实验诊断学,2011(06).

[5]李建超,邓琥,武志翔,尚丽平,王顺利.水中油在线荧光检测系统的标定研究[J].自动化与仪表,2012(04).

[6]赵友全,邹瑞杰,陈玉榜,房彦军.近红外散射法测定水中矿物油含量研究[J].光谱学与光谱分析,2012(05).

篇6:高阻隔膜材料研究进展

【关键词】阻隔;包装;环保;复合

引言

近年来,高阻隔膜材料因阻隔性能优异,且成本低廉、使用方便、透明度好、印刷适应性强、机械性能好等优点,在市场上广泛应用于食品、药品、化学品等产品包装,电子器件封装及燃料电池隔膜等领域,并飞速发展。

优异的阻隔性是高阻隔膜材料的重要特性,包含良好的阻气性、阻湿性、阻油性、保香性等。早期的阻隔膜材料以乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH),聚酰胺(PA),聚偏二氯乙烯(PVDC),聚乙烯醇(PVA)等薄膜为代表。随着食品饮料、医疗、化学品等领域产品强劲的需求推动,对包装阻隔性的要求也越来越严格,现已开发出多种性能优异的高阻隔膜材料,包含多层聚合物复合膜,真空蒸镀复合膜,聚合物/层状纳米复合膜等,本文就各种高阻隔膜材料的阻隔性能、生产技术和应用发展等进行总结和分享。

1.多层聚合物复合膜

由于各种聚合物在性能方面各有其优势和弱点,单一聚合物膜材料很难满足众多产品对多功能性的要求,因此利用多层薄膜复合技术,将两种及以上的单一聚合物薄膜进行复合形成多层聚合物复合膜,使各种聚合物性能优势互补,不仅能提高膜材料的阻隔性能,还可改善热封性、耐热性、机械性能、抗紫外线性能等其他性能。目前研究发展的多层膜复合技术主要有共挤出复合、涂布复合、自组装复合等。

1.1共挤出复合膜

共挤出复合膜是利用多台挤出机对各聚合物进行加热熔融,通过一个多流道复合机头共挤出生产的多层复合薄膜。共挤出复合技术主要用于具有相容性的热塑性聚合物复合,不使用溶剂,环境污染小,生产工序少,生产成本低,在薄膜生产企业中得到广泛应用。

目前共挤出复合膜材料取得新的研究进展,汪若冰等[1]以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龙6(PA)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)四种聚合物作为原料进行熔融共挤,制备五层复合膜材料,其中EVOH和PA6为复合膜的阻隔层,PE为复合膜的热封层。五层共挤复合膜具备高阻隔性和良好的力学性能,是理想的高阻隔包装材料。梁晓红等[2]将EVOH与PE、PA共混改性,制备PE/PA/EVOH/PA强韧性高阻隔复合膜,综合性能优异,具有良好的应用前景。

1.2涂布复合膜

涂布复合膜是将阻隔性聚合物溶解在溶剂中形成涂布液,利用涂布设备将涂布液涂布于基膜表面,干燥熟化后形成的多层复合膜。涂布复合技术可用于难以单独加工成膜的聚合物,如PVDC, PVA等,工艺简单,生产成本低,阻隔性能好,但可能有有机溶剂残留,造成环境污染。

目前涂布复合膜研究取得了很多新进展,桑利军等[3]在PP、PE、CPP(流延聚丙烯)、PET(聚酯)薄膜上涂布2-4um PVDC的复合薄膜,其透气性和透湿性显著降低,应用于制造药品复合包装袋。舒心等[4]以双向拉伸PP、双向拉伸PET、双向拉伸PA或PE等薄膜作为基膜,经电晕处理后,将改性丙烯酸酯类聚合物BARILAYER高阻隔涂布液涂布于基膜电晕面,经5-6小时的室内40-50℃完全干燥熟化后,在涂层面印刷,再复合一层聚烯烃薄膜,最后得到新型高阻氧性塑料软包装薄膜,产品原料易得,价格低廉,阻隔性优于PVDC,且不受相对湿度影响,BARILAYER可降解,燃烧仅产生CO2和H2O,具有环保创新性。

1.3逐层自组装(Layer-by-Layer)复合膜

逐层自组装复合膜是特定聚合物、量子点、纳米粒子、生物分子等,在互补性相互作用下(静电相互作用、氢键结合,配位键和、共价结合等)交替沉积形成的多层复合膜。通过改变沉积周期、PH、温度、分子量、离子强度等条件,获得性能优异的复合膜材料,广泛应用于阻燃、抗菌、气体阻隔等。

当前逐层自组装复合膜也取得了新的研究进展,Fangming Xiang等[5]将聚丙烯酸(PAA)和聚环氧乙烷(PEO)通过氢键结合作用,逐层自组装制备韧性气体阻隔复合膜,当调整PH为3时, PAA/PEO双分子层自组装20层形成高阻隔复合膜,涂覆于1.58mm厚天然橡胶片上,使得天然橡胶片的氧气透过率降低89.6%,阻氧性优异,且氢键结合强度弱于离子键合,制得的高阻隔复合膜具有一定韧性,适合高应变应用。Chungyeon Cho等[6]将聚醚酰亚胺PEI,PAA,PEO进行逐层自组装沉积,通过PEI/PAA离子键合作用和PAA/PEO氢键结合作用,形成PEI/PAA/PEO/PAA复合膜,当调整PH为3,PEI/PAA/PEO/PAA四分子层自组装20层形成高阻隔韧性复合膜,涂覆于1mm厚聚氨酯橡胶片,使得聚氨酯橡胶片的氧气透过率降低93.3%,适用于轮胎等充气用品的气体阻隔。

1.4其他复合膜

除上述多层膜复合技术外,研究还采用逐层浇铸复合、化学接枝复合、共混挤出复合等创新方法,制备阻隔性能优异的多层聚合物复合膜。

董同力嘎等[7]采用逐层浇铸法制备三层可降解左旋聚乳酸PLLA/聚乙烯醇PVA/左旋聚乳酸PLLA复合膜,其中中间层PVA为阻隔层,两侧疏水性的PLLA为保护层。PVA阻隔层显著提高了PLLA的阻隔性,当PVA含量占复合膜比重20%时,阻氧性较PLLA单膜提高了272倍,同时力学性能也有所提升。PLLA/PVA/PLLA复合膜实际应用性更强,且完全符合环境友好型复合膜的开发趋势。

Yuehan Wu等[8]将壳聚糖CS接枝到氧化纤维素OC基体上,化学接枝过程改变了基体微观结构,OC/CS复合膜兼具两种聚合物的性能优势,具有优异的阻水阻氧性、抗菌性、高透明性和良好的机械性能,是安全、可生物降解、性能优异的包装材料。

呼和等[9,10]将EVOH与PA6进行共混挤出后制备丙烯酸乙基己酯EHA薄膜,再与PE膜复合,得到EHA/PE复合膜,研究证明,EHA薄膜阻氧性能很高,EHA/PE复合膜的阻水阻氧性能优于PA膜、EVOH膜和PA6/PE复合膜,适用于冷藏保鲜包装。

2.真空蒸镀复合膜

利用真空镀膜工艺将金属(如铝Al)或者无机氧化物(如氧化硅SiO2,氧化铝Al2O3,氧化钛TiO2)蒸镀在塑料膜表面,制备真空镀铝膜或真空蒸镀陶瓷膜,阻隔性能优异、生产效率高、成本低廉、使用方便,广泛应用于食品包装,甚至电子产品封装领域。陶瓷膜透光率高且绿色环保,是目前高阻隔膜研究热点。

齐小晶等[11]利用等离子体增强化学气相沉积法在聚己内酯(PCL)膜基材表面蒸镀SiOx层,可以提高薄膜的阻隔性能,且不受温度湿度影响,同时符合开发环境友好型材料的需求。

赵子龙等[12]经等离子化学气相沉积法在PLLA薄膜表面上沉积SiOx层,并利用溶液涂布法在SiOx层上涂覆PVA层,制备新型PLLA/SiOx/PVA复合膜,其阻隔性能与PA/PE复合膜相似,柔韧性也得到改善,加上可生物降解的环保优势,可替代PA/PE复合膜应用于食品包装领域,前景十分可观。

朱琳等[13]采用射频磁控共溅射的方法在PP基底膜表面蒸镀TiNx/CFy薄膜,TiNx的体积分数为0.28时,复合薄膜的阻隔性能和柔韧性能最好,解决了传统陶瓷膜的裂纹问题。

3.聚合物/层状无机物纳米复合膜

聚合物/层状无机物纳米复合膜是将能形成纳米尺寸结构微区的层状无机填料分散到聚合物中,形成纳米复合膜。填料的纳米片层结构可以阻挡气体渗入,提高材料气密性,显著改善聚合物的阻透性能。目前层状纳米填料如蒙脱土(MMT)、层状双氢氧化物(LDHs)和石墨烯(GNSs)以其独特结构和优异性能,成为备受关注的研究前沿和热点。

Ray Cook等[14]利用熵增原理制备自组装高度有序有机/无机纳米复合膜,使用喷墨打印机,将0.1-0.2%体积分数的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)水溶液打印为聚合物膜层,将0.2wt%体积分数的MMT分散液打印为纳米层,聚合物层和纳米层通过离子键合自组装为PVP/MMT双分子膜层,当在PET基体上打印5层PVP/MMT双分子膜层后,阻氧性能优于高阻隔性金属PET,且具有高透明性,又安全环保,在食品包装领域具有广阔应用前景。

张思维等[15]以氧化解压多壁碳纳米管的方法,制备氧化石墨烯纳米带(GONRs),然后用异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)对GONRs进行化学修饰制得功能氧化石墨烯纳米带(IP-GONRs)。采用溶液成形的方法在涂膜机上制备功能氧化石墨烯纳米带(IP-GONRs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合薄膜。当IP-GONRs含量为3.0wt%,TPU氧气透过率降低67%,阻隔性能明显提高,在食品包装和轻量气体存储器领域存在潜在应用。

豆义波等[16]采用简易抽滤成膜法,制备柔性透明聚乙烯醇(PVA)/水滑石(LDH)复合自支撑薄膜,该复合膜良好的二维有序结构有效抑制了氧气扩散,提升了薄膜阻氧性能,在阻隔性要求极高的电子器件封装及原料电池隔膜等领域有较好的前景。

总结

当前,在食品、药品、化学品产品的强劲市场需求推动下,包装膜材料持续快速发展,产品对膜材料的要求更高,要求开发高阻隔性、保鲜性、耐热性、抗菌性等多功能性膜材料,其中高阻隔膜材料发展迅速。同时随着资源越来越紧缺和人们环保意识增强,开发环境友好高阻隔膜材料也成为热点。未来几年,我们应当继续将高阻隔膜材料作为研究开发重点,缩短与国外高阻隔膜技术差距,满足日益增长的市场发展需求。

参考文献

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[14]Ray Cook, Yihong Chen, Gary W Beall. Highly Ordered Self-Assembling Polymer/Clay Nanocomposite Barrier Film[J]. Applied Materials & Interfaces, 2015, 7: 10915-10919.

[15]张思维,赵文誉,李长,等.功能氧化石墨烯纳米带/热塑性聚氨酯复合材料薄膜的制备及阻隔性能[J].高分子材料科学与工程, 2016, 32(1): 151-157.

[16]豆义波,潘婷,刘晓西,等.聚乙烯醇/水滑石复合薄膜的制备及其氧气阻隔性能研究[C].中国化学会第九届全国无机化学学术会议论文集——D无机材料化学, 2015.

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