Разработка и изучение на основе научных исследований усовершенствованного антиадгезионного покрытия, обладающего повышенными термическими и механическими свойствами, повышенной адгезией к подложке и отсутствием токсичности

Антиадгезионные покрытия, применяемые в пищевой промышленности. Светопропускание оксидов металла. Метод распыления пульверизатором из спиртовых растворов. Методика измерения оптической плотности и мутности пластин и пленок из полимерных материалов.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 11.06.2017
Размер файла 548,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

8. Вносим кирпич в муфельную печь. И оставляем остывать печь до низкой температуры (150-200 °C).

Данный тип нанесения является простым с технологической части и надёжным со стороны выполнения, но имеет недостаток при напылении в лабораторных условиях. Так как напыление происходит из ручного распылителя при резком падении температуры, то и степень равномерности очень мала и на поверхности образцов наблюдаем радужное покрытие, что и свидетельствует о большой неравномерности. Термин, характеризующий данную реакцию называют иризация.

Иризация ? это совокупность физико-химический процессов, в результате которых на поверхности стекла образуются оксиды металлов, что приводит к интерференции света, то есть к радужному покрытию.

Данный недостаток будет убран при нанесении покрытия в промышленной установке.

3.3.1 Измерения краевого угла смачивания методом растекающейся капли (сидячая капля)

На данном этапе исследования необходимо изучить способность покрытий смачивается жидкостью. Для этого необходимо провести эксперименты с разными типами жидкости (вода и глицерин). Эксперимент проходит по пункту 2.2.3 Метод растекающейся капли (сидячая капля).

Данные после измерения, методом лежачей капли с нанесённой водой, вносим в таблицу 2.

Таблица 2 ? результаты измерений по пункту 2.2.3

Вода, сидячая капля

образцы

ширина d, мм

высота h, мм

Контроль

4,7

0,4

Контроль

5,4

0,8

SnCl4Ч5H2О

2,8

1,05

SnCl4Ч5H2О

3,74

1,1

CuCl2+SnCl4

3

0,62

CuCl2+SnCl4

2,4

0,7

ZnCl2+SnCl4

2,5

0,93

ZnCl2+SnCl4

2,485

0,9

CdCl2+SnCl4

2,5

0,89

CdCl2+SnCl4

2,3

0,8

MnCl2+SnCl4

1,8

0,8

MnCl2+SnCl4

2,15

0,8

KMnO4+SnCl4

1,98

0,73

KMnO4+SnCl4

2,585

1,12

По формуле (21) рассчитываем краевой угол, среднее значение и вносим в таблицу 3.

Таблица 3 ? результаты вычислений по формуле (21)

Вода, сидячая капля

образцы

cos

краевой угол ,°

Контроль

1,131027614

44,80310881

Контроль

1,552208505

48,93499625

Среднее

76,86905253

SnCl4Ч5H2О

1,54

88,23550045

SnCl4Ч5H2О

1,863979239

86,7981435

Среднее

87,51682197

CuCl2+SnCl4

1,213555556

69,53161154

CuCl2+SnCl4

1,149722222

65,87423095

Среднее

67,70292124

ZnCl2+SnCl4

1,311364

75,13562261

ZnCl2+SnCl4

1,285322762

73,64356955

Среднее

74,38959608

CdCl2+SnCl4

1,285156

103,63401482

CdCl2+SnCl4

1,156068053

106,23782026

Среднее

104,93591754

MnCl2+SnCl4

0,849876543

48,69433903

MnCl2+SnCl4

1,086187128

62,23393821

Среднее

55,46413862

KMnO4+SnCl4

0,989179971

56,67583754

KMnO4+SnCl4

0,903512384

56,14491405

Среднее

71,41037579

Из таблицы 3 видим, что все образцы хуже смачиваются водой. Наименьшее максимальное значение краевого угла, а следовательно, наименьшая адгезия к воде у покрытия SnCl4Ч5H2О и CdCl2+ SnCl4.

Повторим этот же опыт, заменив воду глицерином. Данный опыт проведём по методу растекающейся капли (лежачей). По завершению измерения внести в таблицу 4.

Таблица 4 ? результаты измерений по пункту 2.2.3

Глицерин, сидячая капля

образцы

ширина d, мм

высота h, мм

Контроль

3,4

0,48

Контроль

2,8

0,3

SnCl4Ч5H2О

2,05

0,8

SnCl4Ч5H2О

2,8

0,8

CuCl2+SnCl4

2,1

0,9

CuCl2+SnCl4

2,3

0,65

ZnCl2+SnCl4

2,315

0,7

ZnCl2+SnCl4

2,11

0,7

CdCl2+SnCl4

2,41

0,8

CdCl2+SnCl4

1,9

0,6

MnCl2+SnCl4

1,85

0,6

MnCl2+SnCl4

2,1

0,51

KMnO4+SnCl4

2,3

0,9

KMnO4+SnCl4

2,4

0,8

По формуле (21) рассчитываем краевой угол, среднее значение и вносим в таблицу 5.

Таблица 5 ? результаты вычислений по формуле (21)

Глицерин, сидячая капля

Образцы

cos

Краевой угол ,°

Контроль

1,150676817

55,92892518

Контроль

1,044081633

59,82147102

Среднее

57,8751981

SnCl4Ч5H2О

1,030838786

79,06271182

SnCl4Ч5H2О

1,313469388

75,25625244

Среднее

77,15948213

CuCl2+SnCl4

1,075306122

61,6105025

CuCl2+SnCl4

1,103029301

63,1989236

Среднее

62,40471305

Глицерин, сидячая капля

Образцы

cos

Краевой угол ,°

ZnCl2+SnCl4

1,124275478

64,41623991

ZnCl2+SnCl4

1,049758316

60,14672103

Среднее

62,28148047

CdCl2+SnCl4

1,199236239

78,71117514

CdCl2+SnCl4

0,961108033

75,06743396

Среднее

76,88930455

MnCl2+SnCl4

0,939254931

53,81534341

MnCl2+SnCl4

1,024181633

58,68128501

Среднее

56,24831421

KMnO4+SnCl4

1,197523629

68,61304984

KMnO4+SnCl4

1,195555556

68,50028751

Среднее

68,55666867

Из таблицы 5 делаем вывод. Наименьшее максимальное значение краевого угла, а следовательно, наименьшая адгезия к глицерину у покрытия SnCl4Ч5H2О и CdCl2+SnCl4. Эти показатели совпадают с результатами из таблицы 3. Образцы покрыты CdCl2+SnCl4 и SnCl4Ч5H2О имеют наилучшие антиадгезионные свойства по сравнению с контролем.

3.3.2 Измерения краевого угла смачивания методом прикреплённого пузыря (висячая капля)

На данном этапе исследования необходимо изучить способность покрытий смачивается жидкостью. Для этого необходимо провести эксперименты с разными типами жидкости (вода и глицерин). Эксперимент проходит по пункту 2.2.4 Метод прикреплённого пузыря (висячая капля).

Данные после измерения, методом прикреплённого пузыря с нанесённой водой, вносим в таблицу 6.

Таблица 6 ? Результаты измерений по пункту 2.2.4

Вода, висячая капля

образцы

ширина d, мм

высота h, мм

Контроль

-

-

Контроль

4,7

0,5

SnCl4Ч5H2О

3,05

0,9

SnCl4Ч5H2О

3

0,75

CuCl2+SnCl4

2,49

0,58

CuCl2+SnCl4

2,35

0,45

ZnCl2+SnCl4

1,82

0,75

ZnCl2+SnCl4

2,82

0,75

CdCl2+SnCl4

2,25

0,7

CdCl2+SnCl4

2

0,79

MnCl2+SnCl4

1,885

0,7

MnCl2+SnCl4

1,7

0,7

KMnO4+SnCl4

1,99

0,585

KMnO4+SnCl4

2,85

0,79

По формуле (20) рассчитываем краевой угол, среднее значение и вносим в таблицу 7.

Таблица 7 ? Результаты вычислений по формуле (21)

Вода, висячая капля

образцы

cos

краевой угол ,°

Контроль

-

-

Контроль

1,204730647

69,02598154

Среднее

69,02598154

SnCl4Ч5H2О

1,461706531

83,74961508

SnCl4Ч5H2О

1,3125

85,20071061

Среднее

84,47516285

CuCl2+SnCl4

1,119371242

64,1352479

CuCl2+SnCl4

1,055827297

60,49444804

Среднее

62,31484797

ZnCl2+SnCl4

0,883234211

70,6055926

ZnCl2+SnCl4

1,279566546

73,31376269

Среднее

71,95967765

CdCl2+SnCl4

1,102839506

83,18804918

CdCl2+SnCl4

1

87,29577951

Среднее

85,24191435

MnCl2+SnCl4

0,938388436

53,76569692

MnCl2+SnCl4

0,811799308

46,51267416

Среднее

50,13918554

KMnO4+SnCl4

0,996551911

87,09821856

KMnO4+SnCl4

1,316756202

85,44457302

Среднее

76,27139579

Из таблицы 7 делаем вывод. Наименьшая адгезия у покрытия SnCl4Ч5H2О и CdCl2+SnCl4. Эти показатели совпадают с результатами из таблицы 6.Образцы покрыты CdCl2+SnCl4, SnCl4Ч5H2О и KMnO4+ SnCl4 имеют наилучшие антиадгезионные свойства по сравнению с контролем.

Повторим этот же опыт, заменив воду глицерином. Данный опыт проведём по методу растекающейся капли (лежачей). По завершению измерения внести в таблицу 8.

Таблица 8 ? Результаты измерений по пункту 2.2.4

Глицерин, висячая капля

образцы

ширина d, мм

высота h, мм

Контроль

2,6

0,4

Контроль

2,75

0,3

SnCl4Ч5H2О

1,9

0,7

SnCl4Ч5H2О

2,45

0,6

CuCl2+SnCl4

1,95

0,65

CuCl2+SnCl4

2,02

0,55

ZnCl2+SnCl4

2,18

0,7

ZnCl2+SnCl4

1,95

0,68

CdCl2+SnCl4

1,8

0,65

CdCl2+SnCl4

3

0,97

MnCl2+SnCl4

1,9

0,7

MnCl2+SnCl4

1,7

0,62

KMnO4+SnCl4

1,8

0,8

KMnO4+SnCl4

2

0,65

По формуле 20 рассчитываем краевой угол, среднее значение и вносим в таблицу 9.

Таблица 9 ? Результаты вычислений по формуле (21)

Глицерин, висячая капля

образцы

cos

краевой угол ,°

Контроль

1,023668639

58,65189264

Контроль

1,042396694

59,72493116

Среднее

59,1884119

SnCl4Ч5H2О

0,780858726

84,73990938

SnCl4Ч5H2О

0,933511037

83,48624255

Среднее

83,11307597

Глицерин, висячая капля

образцы

cos

краевой угол ,°

CuCl2+SnCl4

0,570428994

32,68317387

CuCl2+SnCl4

0,888324919

50,8972687

Среднее

41,79022129

ZnCl2+SnCl4

1,077576803

61,74060293

ZnCl2+SnCl4

0,946949638

54,25621769

Среднее

57,99841031

CdCl2+SnCl4

0,632376543

106,23250699

CdCl2+SnCl4

1,7809

102,0380537

Среднее

104,13528036

MnCl2+SnCl4

1,091108033

62,5158853

MnCl2+SnCl4

1,0244

58,69379653

Среднее

60,60484092

KMnO4+SnCl4

0,64

36,66929889

KMnO4+SnCl4

0,7825

44,83394747

Среднее

40,75162318

Из таблицы 9 делаем вывод. Наименьшая адгезия у покрытия SnCl4Ч5H2О и CdCl2+SnCl4. Эти показатели совпадают с результатами из таблиц 8 и 5. Образцы покрыты CdCl2+SnCl4, SnCl4Ч5H2О и KMnO4 имеют наилучшие антиадгезионные свойства по сравнению с контролем.

3.3.3 Измерение светопропускания покрытий оптическим методом

Для производства стёкол для автомобилей необходимо соблюдать требования гост 8.829-2013 на светопропускание. Для этого производим измерения наших покрытий на предметном стекле. Перед измерением выполнить Измерение производим по пункту 2.2.5.

В таблице 10 указаны результаты измерения 7 образцах.

Таблица 10 ? Результаты измерения оптической плотности при длинах волн 350-720 нм

Длина волны, нм

Оптическая плотность

MnCl2

PbCl2

CuCl2

CdCl2

AgNO3

ZnCl2

SnCl4

350

0,043

0,112

0,145

0,091

0,01

0,117

0,018

360

0,046

0,105

0,126

0,074

0,015

0,1

0,018

370

0,051

0,093

0,113

0,061

0,019

0,085

0,018

380

0,054

0,079

0,102

0,051

0,026

0,077

0,018

390

0,062

0,069

0,086

0,044

0,041

0,072

0,017

400

0,065

0,062

0,077

0,039

0,058

0,067

0,017

410

0,066

0,053

0,068

0,036

0,054

0,063

0,017

420

0,063

0,052

0,061

0,038

0,038

0,052

0,019

430

0,065

0,051

0,056

0,042

0,022

0,044

0,017

440

0,062

0,048

0,05

0,045

0,018

0,04

0,017

450

0,066

0,047

0,047

0,041

0,014

0,045

0,017

460

0,069

0,046

0,045

0,043

0,011

0,046

0,015

470

0,068

0,047

0,044

0,046

0,01

0,039

0,016

480

0,069

0,048

0,042

0,048

0,009

0,043

0,014

490

0,069

0,05

0,042

0,052

0,009

0,043

0,015

500

0,069

0,051

0,043

0,05

0,008

0,046

0,015

510

0,069

0,053

0,044

0,052

0,009

0,047

0,014

520

0,069

0,055

0,046

0,052

0,007

0,048

0,014

530

0,068

0,057

0,046

0,053

0,008

0,049

0,014

540

0,067

0,057

0,046

0,053

0,004

0,05

0,014

550

0,067

0,058

0,048

0,054

0,004

0,053

0,014

560

0,065

0,06

0,05

0,056

0,004

0,056

0,014

570

0,064

0,061

0,051

0,052

0,006

0,059

0,014

580

0,064

0,062

0,054

0,059

0,006

0,061

0,013

590

0,062

0,063

0,055

0,054

0,007

0,064

0,014

600

0,063

0,064

0,056

0,061

0,006

0,064

0,013

610

0,06

0,067

0,059

0,059

0,006

0,064

0,013

620

0,06

0,067

0,059

0,05

0,005

0,064

0,014

630

0,058

0,069

0,06

0,062

0,005

0,064

0,012

640

0,058

0,067

0,061

0,063

0,006

0,066

0,011

650

0,055

0,068

0,063

0,065

0,005

0,068

0,013

660

0,053

0,069

0,063

0,064

0,005

0,069

0,012

670

0,05

0,07

0,064

0,065

0,005

0,069

0,011

680

0,049

0,071

0,067

0,064

0,006

0,07

0,012

690

0,048

0,068

0,066

0,07

0,005

0,07

0,012

700

0,047

0,07

0,068

0,064

0,005

0,07

0,012

710

0,048

0,068

0,068

0,063

0,004

0,07

0,011

720

0,046

0,069

0,069

0,063

0,004

0,074

0,011

Проанализировав результаты из таблицы 10 делаем выводы. Минимальное разница между контролем SnCl4Ч5H2О говорит о тонком и ровном слое.

По результатам оптической плотности и длины волны строим график.

Рисунок 3.1 - График зависимости оптической плотности к длине волны

По результатам построенного графика Рисунок 3.1 делаем вывод. Образец AgNO3 имеет пик на длинах волн 390-410 нм. По графику видно, в видимом свете (400-700 нм) образцы не имеют «искажений». Из этого следует наличие на поверхности стекла полупроводниковой плёнки так как, пик находится в районе ультрафиолетовое излучении (до 350) нм. Этот результат мы видим у следующих образцов: ZnCl2, PbCl2, CuCl2, CdCl2.

3.3.4 Измерение сопротивления с помощью ВИК ? УЭС

Для данного измерения необходимо очистить предметные стекла по методу указанных в пунктах 2.2.1.1, 2.2.1.2 и 2.2.1.3.

Далее проводим измерение по пункту 2.2.6 Метод определения сопротивления ГОСТ 31770-2012.

При измерении выставляем тумблер на «20к» это обозначает 20 КОм.

Измерение производим по пункту 2.2.6 Метод определения электропроводности ГОСТ 31770-2012.

Данные и среднее значение заносим в таблицу 11.

Таблица 11 ? измерение электропроводности с помощью ВИК ? УЭС

Образец

Сопротивление, ОмЧм2

Контроль

нет результатов

CdCl2

86906

CuCl2

нет результатов

ZnCl2

нет результатов

PdCl2

нет результатов

SnCl2

130540

Из таблицы 11 видим, что сопротивление присутствует у образца CdCl2 и SnCl2. Возможные причины отсутствия сопротивления у остальных образцов связаны с неравномерным нанесением покрытия. У прибора ВИК ? УЭС расстояние между щупами составляет 150 мм. Так как нанесение покрытия происходит с помощью пульверизатора, то равномерность невозможно контролировать. Само покрытие располагается локально по поверхности подложки. По данной причине мы не видим результаты у образцов CuCl2, ZnCl2, PdCl2.

Вывод по главе 3

Проведя опыты по методам указанные в пунктах 2.2.2, 2.2.3 и 2.2.4 и проведя анализ, мы выявили образец (CdCl2) который является по заявленным характеристикам лучше, чем SnCl2. Покрытие с CdCl2 имеет большую антиадгезию, результаты указаны в таблице 4, 6 и 8. Также образец CdCl2 хорошую светопропусканию способность и имеет электропроводность. CdCl2 является более предпочтителен, чем SnCl2, по выше перечисленным факторам.

Заключение

1. Теоретически обоснована и практически доказана целесообразность использования покрытия из оксидов металлов для придания антиадгезионных свойств.

2. Разработана технология нанесения покрытия из оксидов металлов нестехиометрического состава на поверхность предметного стекла, включающая подготовку поверхности форм, контроль качества подготовки поверхности, нанесение покрытий. Параметрами, определяющими работоспособность разработанных покрытий, являются их краевой угол смачивания, оптическая плотность и электропроводность.

3. На поверхности покрытого предметного стекла наблюдаем процесс иризация. Это связанно с не соблюдением техники напыления. Установка пульверизатора в муфельную печь решает данную проблему.

5. Показана возможность использования в качестве показателя антиадгезионных свойств покрытий краевого угла смачивания водой его поверхности. Этот параметр также может использоваться в качестве показателей антиадгезионных свойств покрытия.

6. Косвенный показатель равномерности это оптическая плотность. Исследования показали, что покрытия не имеет цвета в видимом спектре. Необходимо провести исследования в отношения оптической плотности к толщине.

7. Измерение поверхностного сопротивления данных покрытий выявило непостоянство толщины покрытия. Данный опыт необходим в доработке. Эта проблема легко устранима при использовании промышленных установок для нанесения покрытий.

Список использованной литературы

1. Пятигорская, Л.В. Сергиенко Т.Е., Сачкова Л.А., Губанова М.И., Семенов Г.В. Антиадгезионные и антипригарные покрытия для пищевых производств. // Пищевая промышленность, 1998, № 12. - 470 с.

2. Ризаева М.Д., Вяселева Г.Я., Барабанов В.П., Коноплева А.А., Кадыров И.А. Комбинированные покрытия на основе фторпластов. // Лакокрасочные материалы и их применение, 1990, № 5. - 320 с.

3. Пятигорская Л.В., Сергиенко Т.Е., Сухарева Л.А., Сачкова Л.А., Губанова М.И. Термостойкие антиадгезионные покрытия для формующей технологической тары. // Мясная индустрия, 1996, № 2 - 410 с .

4. Фрейдин А.С., Турусов Р.А. Свойства и расчет адгезионных соединений. - М.: Химия, 1990. - 255 с.

5. Абразиметры, соответствующие нормам PEI (норма UNI M7 / европейская норма EN 154) / Руководство к пользованию. - Welko, Milan, 1999 - 455 c.

6. Шоркин В.С. Контроль дефектности тонкопленочных покрытий. / Труды 5-й международной конференции «Пленки и покрытия ` 1998». Под ред. проф. д-ра техн. наук, академика НАН В.С. Клубникина. - СПб.: Полиплазма, 1998. - 397 с.

7. Матюхин С.И., Фроленков К.Ю., Антонов О.Н., Игошин В.М. Поверхностное натяжение и адгезионные свойства тонкопленочных покрытий. / Труды 6-й международной конференции «Пленки и покрытия ` 2001». Под ред. проф. д-ра техн. наук, академика НАН В.С. Клубникина. - СПб.: СПбГТУ, 2001. ? 581 с.

8. Антонов О.Н., Игошин В.М., Фроленков К.Ю. Антиадгезионные покрытия на основе пленок сложных оксидов. // Хранение и переработка сельхозсырья, 2000, № 3. - 480 с.

9. Зимон А.Д. Адгезия и адгезионная прочность теста. // Хранение и переработка сельхозсырья, 1996, № 6. - 240 с.

10. Зимон А.Д. и др. / Заводская лаборатория. 1991, Т. 53, № 3.

11. Зимон А.Д. Адгезия теста на шероховатых поверхностях. // Хранение и переработка сельхозсырья, 1995, № 4.

12. Стекло безопасное для наземного транспорта. Общие технические условия [Текст]: ГОСТ 32565-2013. - Взамен ГОСТ 5727-88; введ. 01.01.15.

13. Методика измерения оптической плотности (коэффициента пропускания) и мутности пластин и пленок из полимерных материалов [Текст]: ГОСТ 8.829-2013. ? Изд. сент.2013.

14. Малышева, Ж.Н. Теоритическое и практическое руководство по дисциплине «поверхностные явления и дисперсные системы»: учеб. пособие / Ж.Н. Малышева, И.А. Новикова; ВолгГТУ. ? Волгоград, 2007. ? 344 с.

15. Метод определения электропроводности (с Поправкой) [Текст]: ГОСТ 31770-2012. . ? Изд. окт.2013.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.