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降解手机壳是什么意思
目前,上对可生物降解且具有良好经济性的聚合物材料越来越重视,合成脂肪族聚酯由于其生物降解性和经济性,已成为当今国内外研究的热点之一,它的合成方法有生物发酵和化学合成法。前者主要用来合成羟基脂肪酸酯(PHA),其合成的聚合物成本较高;后者主要合成线型聚酯,采用开环和缩合法,且可对产品进行分子设计,成本较低。脂肪族聚酯因熔点都较低,不能单独作为塑料使用,其中聚草酸酯和聚丁二酸丁二醇酯则属例外。聚草酸酯由于难于达到较高相对分子质量和稳定性,实际应用困难,而聚丁二酸丁二醇酯因具有良好的热稳定性和可得到高相对分子质量的产品受到青睐。降解手机壳是指手机壳的材质可以降解,是降解材料。
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高黏度聚对苯二甲酸乙二酯(HVPET)属结晶型高分子聚合物,黏度高,具有优良的耐热、耐光、耐酸、耐低温、耐油、耐冲击等特性,产品具有结晶性、定向性好、重量轻、强度高、气密性好等特点,其制品表面光洁,透明无毒,卫生,可直接用于食品包装。
手机保护壳降解料具有优异的机械加工和生物降解性能,可胜任大部分合成塑料的用途,废弃后能完全降解,分解成二氧化碳和水,对环境不会产生污染,可代替部分石油基产品。迎合了21世纪发展循环经济、实现可持续发展的要求,被产业界认定为新世纪发展前景的新型“生态材料”。
可降解材料主要类型:
1.聚乳酸(PLA):PLA具有无毒无、良好的生物相容性、强度高、可加工性好,可生物降解等特点,制成的片材、纤维、薄膜经过热成型、纺丝等二次加工后广泛用于包装、纺织和医疗等领域,其废弃物可通过微生物分解成水和二氧化碳。
2.聚羟基脂肪酸酯(PHA):PHA是由EP(Elasto Plastic)即弹性塑料,是Shapeways公司研制的一种3D打印原材料,它能够避免用ABS打印的穿戴物品或可变形类产品存在的脆性问题。顾名思义,Elasto Plastic是一种新型柔软的3D打印材料,在进行塑形时和ABS一样均采用“逐层烧结”原理,但打印的产品却具有相当好的弹性,易于恢复形变。这种材料可用于制作像3D打印鞋、手机壳和3D打印衣物等产品。很多微生物合成的一种细胞内聚酯,是一种天然的高分子生物材料,同时具有良好的生物相容性、生物可降解性和塑料的热加工性能,可作为生物医用材料和生物可降解包装材料。
3.聚丁二酸丁二醇酯(PBS):PBS综合性能优异,性价比合理,用途极为广泛,可用于包装、餐具、化妆品瓶及品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农及化肥缓释材料、生物医用高分子材料等领域。
4.聚己内酯(PCL):PCL除了具有热塑性塑料易加工的特点外,还有生物可降解性、生物相容性、形状温控记忆性等特点,主要应用为可控释物载体,完全可降解塑料手术缝合线等医用材料。
pb缓冲液可以加热吗
3D打印,是根据所设计的3D模型,通过3D打印设备逐层增加材料来制造三维产品的技术。这种逐层堆积成形技术又被称作增材制造。3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多领域的前沿技术,是快速成型技术的一种,被誉为“第三次工业革命”的核心技术。可以。 PbS是一种性能良好的热电材料,在温发电领域具有很好的应用前景,而且因为 原材料廉价,受到广泛关注。
(1)饮料包装目前,PbS材料的制备方可以采用真空蒸发和磁控溅射技术制备选择吸收性能优良的涂层,但后者的设备比较简单,工艺控制方便,容易在大面积上获得均匀一致的涂层。目前,国内生产的全玻璃真空集热管和热管真空集热管都采用磁控溅射技术制备吸收涂层。法主要是熔融法,需要长时间的高温 加热才能得到纯相PbS材料,而且因为Pb和S的熔点相较大,S的沸点不到450°C,导致 反应过程中S的挥发损失,很难控制S的含量。所以熔融方法制备的样品存在制 备周期长、成本高、重复性不好等缺点。
3D打印材料大解析
PLA(Poly Lactic Acid)即聚乳酸可能是3D打印起初使用得的原材料,它具有多种半透明色和光泽质感。作为一种环境友好型塑料,聚乳酸可生物降解为活性堆肥。它源于可再生资源—玉米淀粉和甘蔗,而不是非可再生资源——化石燃料。新加坡南洋理工大学的Tan K H等在应用PLA制造组织工程支架方面的研究中,采用3D技术成型生物可降解的高分子材料,制造了高孔隙度的PLA组织工程支架,通过对该支架进行组织分析,发现其具有生长能力。3D打印材料大解析
3D打印制造技术主要由3个关键要素组成:
二是需要强大的成型设备;
三是需要满足制品性能和成型工艺的材料。
由于3D打印制造技术完全改变了传统制造工业的方式和原理,是对传统制造模式的一种,因此3D打印材料成为限制3D打印发展的主要瓶颈,也是3D打印突破创新的关键点和难点所在,只有进行更多新材料的开发才能拓展3D打印技术的应用领域。目前,3D打印材料主要包括聚合物材料、金属材料、陶瓷材料和复合材料等。
3D打印聚合物3D打印无人机
工程塑料
工程塑料指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。工程塑料是当前应用广泛的一类3D打印材料,常见的有--共聚物(ABS)、聚酰胺(PA)、 聚(PC)、聚苯砜(PPSF)、聚醚醚酮(PEEK)等。
ABS材料因具有良好的热熔性、冲击强度, 成为通过熔融沉积3D打印的工程塑料。 目前主要是将ABS预制成丝、粉末化后使用,应用范围几乎涵盖了所有日用品、工程用品和部分机械用品。近年来ABS不但在应用领域逐步扩大,而且性能不断提升,借助ABS强大的粘接性、强度通过对ABS的改性,使其作为3D打印材料在更广范围得到应用。
2014年空间站用ABS塑料3D打印机为其打印零件;世界上的3D打印机材料公司Stratasys公司研发的ABS材料ABS-M30,专为3D打印制造设计,机械性能比传统的ABS材料提高了67%, 从而扩大了ABS的应用范围。
2)PA
PA强度高,同时具有一定的柔韧性,因此可直接利用3D打印制造设备零部件。利用3D打印制造的PA碳纤维复合塑料树脂零件强度韧性很高,可用于机械工具代替金属工具。另外,由于PA的粘接性和粉末特性,可与陶瓷粉、玻璃粉、金属粉等混合,通过粘接实现陶瓷粉、玻璃粉、金属粉的低温3D打印。索尔维公司作为全球PA工程塑料的专家,基于PA的工程塑料进行3D打印样件,用于发动机周边零件、门把手套件、刹车踏板等。用工程塑料替代传统的金属材料,终解决了汽车的轻量化问题。
3)PC
PC具有优异的强度,其强度比ABS材料高出60%左右,因此适合于超强工程制品的应用。索尔维公司作为全球PA工程塑料的专家,基于PA的工程塑料进行3D打印样件,用于发动机周边零件、门把手套件、刹车踏板等。德国拜耳公司开发的PC2605可用于防弹玻璃、树脂镜片、车头灯罩、宇航员头盔面罩、智能手机的机身、机械齿轮等异型构件的3D打印制造。
4)PPFS
PPSF具有的耐热性、强韧性以及耐化学品性,在各种快速成型工程塑料材料之中性能,通过碳纤维、石墨的复合处理,PPSF显示出极高的强度,可用于3D打印制造高承受负荷的制品,成为替代金属、陶瓷的材料。
5)PEEK
6)EP
7)Endur
生物塑料
3D打印生物塑料主要有聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-二甲醇酯(PETG)、聚-羟基丁酸酯(PHB)、 聚-羟基戊酸酯(PHBV)、聚丁二酸-丁二醇酯 (PBS)、聚己内酯(PCL)等,具有良好的可生物降解性。
1)PLA
3D打印的PLA螺栓和螺母、PLA柠檬榨汁机推杆
PETG是采用甘蔗乙烯生产的生物基乙二醇为原料合成的生物基塑料。具有出众的.热成型性、坚韧性与耐候性,热成型周期短、温度低、成品率高。PETG作为一种新型的3D打印材料,兼具PLA和ABS的优点。在3D打印时,材料的收缩率非常小,并且具有良好的疏水性,无需在密闭空间里贮存。由于PETG的收缩率低、温度低,在打印过程中几乎没有气味,使得PETG在3D打印领域产品具有更为广阔的开发应用前景。
3)PCL
PCL是一种生物可降解聚酯,熔点较低,只有60℃左右。与大部分生物材料一样,人们常常把它用作特殊用途如物传输设备、缝合剂等,同时,PCL还具有形状记忆性。在3D打印中,由于它熔点低,所以并不需要很高的打印温度,从而达到节能的目的。在医学领域,可用来打印心支架等。
热固性塑料
热固性树脂如环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、芳杂环树脂等具有强度高、耐火性特点,非常适合利用3D打印的粉末激光烧结成型工艺。哈佛大学工程与应用科学院的材料科学家与Wyss生物工程研究所联手开发出了一种可3D打印的环氧基热固性树脂材料,这种环氧树脂可3D打印成建筑结构件用在轻质建筑中。
光敏树黑钴涂层脂
光敏树脂是由聚合物单体与预聚体组成,由于具有良好的液体流动性和瞬间光固化特性,使得液态光敏树脂成为3D打印耗材用于高精度制品打印的材料。光敏树脂因具有较快的固化速度,表干性能优异,成型后产品外观平滑,可呈现透明至半透明磨砂状。尤其是光敏树脂具有低气味、低性成分,非常适合个人桌面3D打印系统。
高分子凝胶
高分子凝胶具有良好的智能性,海藻酸钠、纤维素、动植物胶、蛋白胨、聚等高分子凝胶材料用于3D打印,在一定的温度及引发剂、交联剂的作用下进行聚合后,形成特殊的网状高分子凝胶制品。如受离子强度、温度、电场和化学物质变化时,凝胶的体积也会相应地变化,用于形状记忆材料;凝胶溶胀或收缩发生体积转变,用于传感材料;凝胶网孔的可控性,可用于智能物释放材生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。“纸”是一种典型的生物降解材料,而“合成塑料”则是典型的高分子材料。因此,生物降解塑料是兼有“纸”和“合成塑料”这两种材料性质的高分子材料。料。
3D打印金属
3D Systems为GE公司打印的航空金属构件(左)3D 打印奥斯卡“小金人”(右)
黑色金属
1)不锈钢
不锈钢是廉价的金属打印材料,经3D打印出的高强度不锈钢制品表面略显粗糙,且存在麻点。不锈钢具有各种不同的光面和磨砂面,常被用作珠宝、功能构件和小型雕刻品等的3D打印。
2)高温合金
高温合金因其强度高、化学性质稳定、不易成型加工和传统加工工艺成本高等因素,目前已成为航空工业应用的主要3D打印材料。随着3D 打印技术的长期研究和进一步发展,3D打印制造的飞机零件因其加工的工时和成本优势已得到了广泛应用。
有色金属
采用3D打印技术制造的钛合金零部件,强度非常高,尺寸,能制作的小尺寸可达1mm,而且其零部件机械性能优于锻造工艺。英国的Metalysis公司利用钛金属粉末成功打印了叶轮和涡轮增压器等汽车零件。此外,钛金属粉末耗材在3D打印汽车、航空航天和国防工业上都将有很广阔的应用前景。
2)镁铝合金
镁铝合金因其质轻、强度高的优越性能,在制造业的轻量化需求中得到了大量应用。在3D打印技术中,它也毫不例外地成为各大制造商所中意的备选材料。
日本佳能公司利用3D打印技术制造出了单反相机镁铝合金特殊曲面顶盖
3)镓
镓(Ga)主要用作液态金属合金的3D打印材料,它具有金属导电性,其黏度类似于水。不同于汞(Hg),镓既不含毒性,也不会蒸发。镓可用于柔性和伸缩性的电子产品,液态金属在可变形天线的软伸缩部件、软存储设备、超伸缩电线和软光学部件上已得到了应用。
3)镓-铟合金
北卡罗琳州立大学化学和生物分子工程的副Michael Dickey利用镓(Ga)与铟(In)的液态金属合金通过3D打印技术在室温下创造了一种三维的自立式结构,这一奇迹的诞生得益于镓-铟合金在空气中与氧气发生反应形成了一层能够保持零件形状的氧化膜。这一技术在3D打印中被用于连接电子部件。
3D打印的产品在时尚界的影响力越来越大。世界各地的珠宝设计师受益的似乎就是将3D打印快速原型技术作为一种强大,且可方便替代其他制造方式的创意产业。在饰品3D打印材料领域,常用的有金、纯银、黄铜等。
陶 瓷
硅酸铝陶瓷粉末能够用于3D打印陶瓷产品。3D打印的该陶瓷制品不透水、耐热(可达600°C)、可回收、无毒,但其强度不高,可作为理想的炊具、餐具(杯、碗、盘子、蛋杯和杯垫)和烛台、瓷砖、花瓶、艺术品等家居装饰材料。
复合材料
美国硅谷Arevo实验室3D打印出了高强度碳纤维增强复合材料。相比于传统的挤出或注塑定型方法,3D打印时通过控制碳纤维的取向,优化特定机械、电和热性能,能够严格设定其综合性能。由于3D打印的复合材料零件一次只能制造一层,每一层可以实现任何所需的纤维取向。结合增强聚合物材料打印的复杂形状零部件具有出色的耐高温和抗化学性能。 ;
太阳能吸热器涂层材料有哪些?
一是产品需要进行精准的三维设计,运用计算机辅助设计(CAD)工具对产品全方位精准定位;太阳能吸收涂层对太阳能利用的技术经济性能影响很大,为提高太阳能装置的效率、降低成本,各国太阳能科技工作者对研究、开发太阳能吸收涂层都十分重视,研制成多种涂层,有的已用于生产,取得了良好效果。
1电镀涂层
黑铬涂层
黑铬涂层的吸收比α和发射比ε分别为0.93—0.97和0.07—0.15,α/ε为6~13,具有优良的光谱选择性。黑铬涂层的热稳定性和抗高温性能也很好,适用于高温条件,在300℃能长期稳定工作。此外,黑铬涂层还具有较好的耐候性和耐蚀性。
但是,现在采用的电镀黑铬工艺,电流密度大(15~200A/dm2),溶液导电性,电镀时会产生大量的焦耳热,需要冷却和通风排气才能维持正常生产。另外,黑铬镀在非铜件上,需要先预镀铜,再镀光亮镍,镀黑铬,生产成本较高。
黑镍涂层
黑镍涂层大都是镍合金涂层,其组成随电镀液成份和沉积条件变化。黑镍的电镀液分为两类,即硫酸锌电镀液和含钼酸盐类电镀液。由类镀液获得的黑镍涂层,含镍40%~60%,含锌约为20%~30%。
黑镍涂层的吸收比α可达0.93~0.96,热发射比ε为0.08~0.15,α/ε接近6~12,其吸收性能较好。
黑镍涂层很薄,为了提高涂层与基体的结合力和耐蚀性,常采用中间涂层(如Ni,Cu,Cd)或双层镍涂层。
由于黑镍涂层的热稳定性、耐蚀性较,通常只适用于低温太阳能热利用。
黑钴涂层的主要成分是CoS,具有蜂窝型网状结构,其吸收比α可达0.94~0.96,发射比ε为0.12~0.14,α/ε为6.7~8。
2电化学表面转化涂层
铝阳极氧化涂层
铝及铝合金的阳极氧化可在硫酸介质中进行,但在太阳能热利用中,主要用磷酸介质。铝氧化涂层着色有多种工艺,其中电解着色工艺获得的涂层,具有牢固、稳定、耐晒优良特性,并且可进行大规模生产。
市太阳能研究所研制的铝阳极氧化涂层,先在磷酸溶液中获得氧化膜,再在NiSO4溶液中进行电解着色,其吸收比为0.92~0.96,法向发射比为0.1~0.2,具有良好的选择吸收特性。
铝阳极氧化涂层,耐蚀、耐磨和耐光照等该涂层制备简单,光学性能较好,但枝蔓状PbS会逐渐氧化变成白色PbSO4,从而失去光热转换功能。同时PbS的防锈能力也较,主要是因为涂层太薄(1mg/cm2以下)。如果采用钢板作基体时,喷涂前需先在金属上电镀一层防锈金属保护层。性能也相当好,在太阳热水器中已得到广泛应用。
CuO转化涂层
以阳极氧化法制取的CuO转化涂层,NaOH电解液的浓度为1mol/L,电流密度为2mA/cm2,温度为50~57℃。涂层的吸收比可达0.88~0.95,法向发射比为0.15~0.30。这种CuO涂层有一层黑色绒面,保护不好,会导致吸收比的降低。
钢的阳极氧化涂层
阳极氧化工艺,在钢的表面可形成阳极氧化涂层,其吸收比达0.92~0.94,发射比为0.31~0.32,抗紫外线和耐潮湿性能良好。
3真空镀涂层
4涂料型涂层
涂料型太阳吸收涂层是一种漫射的光学表面,由颜料和粘结剂两部分组成。 PbS涂层
以0.1μm枝蔓状晶体PbS为颜料,用乙丙橡胶或氟树脂作粘合剂,配制成涂料,喷涂于抛光的镀锌铁皮上,厚度约0.6mg/cm2,这种PbS涂层的吸收比约为0.85~0.,发射比约为0.23~0.40,耐热在280℃以上。
过渡金属复合氧化物涂层
用带羟基的树脂改性硅氧烷低聚物1)钛作粘结剂,以FeMnCuOx作颜料的涂层,太阳吸收比可达0.96,发射比约为0.4。
采用酞菁绿和自制的铁铜复合氧化物——Fe3CuO5为颜料,以树脂为粘合剂,以乙酸乙脂、乙酸丁脂和混合物为溶剂,采用多次喷涂法,在钢板底材上涂层厚度不超过3μm。该涂层的太阳吸收比为0.94~0.96,发射率比为0.37~0.39。该涂层成本低,性能较好,装饰性强,适合在太阳房和热水器上应用。
半导体材料(物理名词)详细资料大全
1)ABS半导体材料(semiconductor material)是一类具有半导体性能(导电能力介于导体与绝缘体之间,电阻率约在1mΩ·cm~1GΩ·cm范围内)、可用来制作半导体器件和积体电路的电子材料。
基本介绍 中文名 :半导体材料 外文名 :semiconductor material 分类 :电子材料 导电能力 :介于导体与绝缘体之间 电阻率 :1mΩ·cm~1GΩ·cm 作用 :可用来制作半导体器件和积体电路 特性 :半导体电导率随温度的升高而升高 ,主要种类,新型材料,实际运用,相关材料,特性信息,特性参数,特性要求,材料工艺,套用发展,早期套用,发展现状,战略地位, 自然界的物质、材料按导电能力大小可分为导体、半导体和绝缘体三大类。半导体的电阻率在1mΩ·cm~1GΩ·cm范围(上限按谢嘉奎《电子线路》取值,还有取其1/10或10倍的;因角标不可用,暂用当前描述)。在一般情况下,半导体电导率随温度的升高而升高,这与金属导体恰好相反。 凡具有上述两种特征的材料都可归入半导体材料的范围。反映半导体内在基本性质的却是各种外界因素如光、热、磁、电等作用于半导体而引起的物理效应和现象,这些可统称为半导体材料的半导体性质。构成固态电子器件的基体材料绝大多数是半导体,正是这些半导体材料的各种半导体性质赋予各种不同类型半导体器件以不同的功能和特性。半导体的基本化学特征在于原子间存在饱和的共价键。作为共价键特征的典型是在晶格结构上表现为四面体结构,所以典型的半导体材料具有金刚石或闪锌矿(ZnS)的结构。 由于地球的矿藏多半是化合物,所以早得到利用的半导体材料都是化合物,例如方铅矿(PbS)很早就用于电检波,氧化亚铜(Cu2O)用作固体整流器,闪锌矿(ZnS)是熟知的固体发光材料,碳化矽(SiC)的整流检波作用也较早被利用。硒(Se)是早发现并被利用的元素半导体,曾是固体整流器和光电池的重要材料。元素半导体锗(Ge)放大作用的发现开辟了半导体历史新的一页,从此电子设备开始实现电晶体化。的半导体研究和生产是从1957年首次制备出高纯度(99.999999%~99.9999999%) 的锗开始的。采用元素半导体矽(Si)以后,不仅使电晶体的类型和品种增加、性能提高,而且迎来了大规模和超大规模积体电路的时代。以(GaAs)为代表的Ⅲ-Ⅴ族化合物的发现促进了微波器件和光电器件的迅速发展。 半导体材料 主要种类 半导体材料可按化学组成来分,再将结构与性能比较特殊的非晶态与液态半导体单独列为一类。按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。 元素半导体 在元素周期表的ⅢA族至IVA族分布著11种具有半导性 的元素,下表的黑框中即这11种元素半导体,其中C表示金刚石。C、P、Se具有绝缘体与半导体两种形态;B、Si、Ge、Te具有半导性;Sn、As、Sb具有半导体与金属两种形态。P的熔点与沸点太低,Ⅰ的蒸汽压太高、容易分解,所以它们的实用价值不大。As、Sb、Sn的稳定态是金属,半导体是不稳定的形态。B、C、Te也因制备工艺上的困难和性能方面的局限性而尚未被利用。因此这11种元素半导体中只有Ge、Si、Se 3种元素已得到利用。Ge、Si仍是所有半导体材料中套用广的两种材料。 半导体材料 无机化合物半导体 分二元系、三元系、四元系等。 二元系包括:①Ⅳ-Ⅳ族:SiC和Ge-Si合金都具有闪锌矿的结构。②Ⅲ-Ⅴ族:由周期表中Ⅲ族元素Al、Ga、In和V族元素P、As、Sb组成,典型的代表为GaAs。它们都具有闪锌矿结构,它们在套用方面仅次于Ge、Si,有很大的发展前途。③Ⅱ-Ⅵ族:Ⅱ族元素Zn、Cd、Hg和Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物,是一些重要的光电材料。ZnS、CdTe、HgTe具有闪锌矿结构。④Ⅰ-Ⅶ族:Ⅰ族元素Cu、Ag、Au和 Ⅶ族元素Cl、Br、I形成的化合物,其中CuBr、CuI具有闪锌矿结构。⑤Ⅴ-Ⅵ族:Ⅴ族元素As、Sb、Bi和Ⅵ族元素 S、Se、Te形成的化合物具有的形式,如Bi2Te3、Bi2Se3、Bi2S3、As2Te3等是重要的温电材料。⑥第四周期中的B族和过渡族元素Cu、 Zn、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的氧化物,为主要的热敏电阻材料。⑦某些稀土族元素 Sc、Y、Sm、Eu、Yb、Tm与Ⅴ族元素N、As或Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物。 除这些二元系化合物外还有它们与元素或它们之间的固溶体半导体,例如Si-AlP、Ge-GaAs、InAs-InSb、AlSb-GaSb、InAs-InP、GaAs-GaP等。研究这些固溶体可以在改善单一材料的某些性能或开辟新的套用范围方面起很大作用。 半导体材料 三元系包括:族:这是由一个Ⅱ族和一个Ⅳ族原子去替代Ⅲ-Ⅴ族中两个Ⅲ族原子所构成的。例如ZnSiP2、ZnGeP2、ZnGeAs2、CdGeAs2、CdSnSe2等。族:这是由一个Ⅰ族和一个Ⅲ族原子去替代Ⅱ-Ⅵ族中两个Ⅱ族原子所构成的, 如 CuGaSe2、AgInTe2、 AgTlTe2、CuInSe2、CuAlS2等。:这是由一个Ⅰ族和一个Ⅴ族原子去替代族中两个Ⅲ族原子所组成,如Cu3AsSe4、Ag3AsTe4、Cu3SbS4、Ag3SbSe4等。此外,还有它的结构基本为闪锌矿的四元系磁控溅射制备的涂层,其性能与涂层的材料结构及工艺有密切关系。清华大学生产的全玻璃真空集热管,在管壁上沉积得到的是多层AL-N/AL选择性吸收涂层,其吸收比为0.92,法向发射比为0.06(100℃),性能十分良好。(例如Cu2FeSnS4)和更复杂的无机化合物。 有机化合物半导体 已知的有机半导体有几十种,熟知的有萘、蒽、聚、酞菁和一些芳香族化合物等,它们作为半导体尚未得到套用。 非晶态与液态半导体 这类半导体与晶态半导体的区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。 新型材料 其结构稳定,拥有卓越的电学特性,而且成本低廉,可被用于制造现代电子设备中广泛使用的场效应电晶体。 科学家们表示,研究有望让人造皮肤、智慧型绷带、柔性显示屏、智慧型挡风玻璃、可穿戴的电子设备和电子墙纸等变成现实。 昂贵的原因主要因为电视机、电脑和手机等电子产品都由矽制成,制造成本很高;而碳基(塑胶)有机电子产品不仅制造方便、成本低廉,而且轻便柔韧可弯曲,代表了“电子设备无处不在”这一未来趋势。 以前的研究表明,碳结构越大,其性能越优异。但科学家们一直未曾研究出有效的方法来制造更大的、稳定的、可溶解的碳结构以进行研究,直到此次祖切斯库团队研制出这种新的用于制造电晶体的有机半导体材料。 有机半导体是一种塑胶材料,其拥有的特殊结构让其具有导电性。在现代电子设备中,电路使用电晶体控制不同区域之间的电流。科学家们对新的有机半导体材料进行了研究并探索了其结构与电学属性之间的关系。 实际运用 制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求,包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。 所有的半导体材料都需要对原料进行提纯,要求的纯度在6个“9”以上,达11个“9”以上。提纯的方法分两大类,一类是不改变材料的化学组成进行提纯,称为物理提纯;另一类是把元素先变成化合物进行提纯,再将提纯后的化合物还原成元素,称为化学提纯。物理提纯的方法有真空蒸发、区域精制、拉晶提纯等,使用多的是区域精制。化学提纯的主要方法有电解、络合、萃取、精馏等,使用多的是精馏。由于每一种方法都有一定的局限性,因此常使用几种提纯方法相结合的工艺流程以获得合格的材料。 半导体材料 绝大多数半导体器件是在单晶片或以单晶片为衬底的外延片上作出的。成批量的半导体单晶都是用熔体生长法制成的。直拉法套用广,80%的矽单晶、大部分锗单晶和锑化铟单晶是用此法生产的,其中矽单晶的直径已达300毫米。在熔体中通入磁场的直拉法称为磁控拉晶法,用此法已生产出高均匀性矽单晶。在坩埚熔体表面加入液体覆盖剂称液封直拉法,用此法拉制、磷化镓、磷化铟等分解压较大的单晶。悬浮区熔法的熔体不与容器接触,用此法生长高纯矽单晶。水平区熔法用以生产锗单晶。水平定向结晶法主要用于制备单晶,而垂直定向结晶法用于制备、。用各种方法生产的体单晶再经过晶体定向、滚磨、作参考面、切片、磨片、倒角、抛光、腐蚀、清洗、检测、封装等全部或部分工序以提供相应的晶片。 在单晶衬底上生长单晶薄膜称为外延。外延的方法有气相、液相、固相、分子束外延等。工业生产使用的主要是化学气相外延,其次是液相外延。金属有机化合物气相外延和分子束外延则用于制备量子阱及超晶格等微结构。非晶、微晶、多晶薄膜多在玻璃、陶瓷、金属等衬底上用不同类型的化学气相沉积、磁控溅射等方法制成。 相关材料 单晶制备 为了消除多晶材料中各小晶体之间的晶粒间界对半导体材料特性参量的巨大影响,半导体器件的基体材料一般采用单晶体。单晶制备一般可分大体积单晶(即体单晶)制备和薄膜单晶的制备。体单晶的产量高,利用率高,比较经济。但很多的器件结构要求厚度为微米量级的薄层单晶。由于制备薄层单晶所需的温度较低,往往可以得到质量较好的单晶。具体的制备方法有:①从熔 体中拉制单晶:用与熔体相同材料的小单晶体作为籽晶,当籽晶与熔体接触并向上提拉时,熔体依靠表面张力也被拉出液面,同时结晶出与籽晶具有相同晶体取向的单晶体。②区域熔炼法制备单晶:用一籽晶与半导体锭条在头部熔接,随着熔区的移动则结晶部分即成单晶。③从溶液中再结晶。④从汽相中生长单晶。前两种方法用来生长体单晶,用提拉法已经能制备直径为200毫米,长度为1~2米的锗、矽单晶体。后两种方法主要用来生长薄层单晶。这种薄层单晶的生长一般称外延生长,薄层材料就生长在另一单晶材料上。这另一单晶材料称为衬底,一方面作为薄层材料的附着体,另一方面即为单晶生长所需的籽晶。衬底与外延层可以是同一种材料(同质外延),也可以是不同材料(异质外延)。采用从溶液中再结晶原理的外延生长方法称液相外延;采用从汽相中生长单晶原理的称汽相外延。液相外延就是将所需的外延层材料(作为溶质,例如GaAs),溶于某一溶剂(例如液态镓)成饱和溶液,然后将衬底浸入此溶液,逐渐降低其温度,溶质从过饱和溶液中不断析出,在衬底表面结晶出单晶薄层。汽相外延生长可以用包含所需材料为组分的某些化合物气体或蒸汽通过分解或还原等化学反应淀积于衬底上,也可以用所需材料为源材料,然后通过真空蒸发、溅射等物理过程使源材料变为气态,再在衬底上凝聚。分子束外延是一种经过改进的真空蒸发工艺。利用这种方法可以控制射向衬底的蒸气速率,能获得厚度只有几个原子厚的超薄单晶,并可得到不同材料不同厚度的互相交叠的多层外延材料。非晶态半导体虽然没有单晶制备的问题,但制备工艺与上述方法相似,一般常用的方法是从汽相中生长薄膜非晶材料。 半导体材料 宽频隙半导体材料 氮化镓、碳化矽和氧化锌等都是宽频隙半导体材料,因为它的禁频宽度都在3个电子伏以上,在室温下不可能将价带电子激发到导带。器件的工作温度可以很高,比如说碳化矽可以工作到600摄氏度;金刚石如果做成半导体,温度可以更高,器件可用在石油钻探头上收集相关需要的信息。它们还在航空、航天等恶劣环境中有重要套用。广播电台、电视台,的大功率发射管还是电子管,没有被半导体器件代替。这种电子管的寿命只有两三千小时,体积大,且非常耗电;如果用碳化矽的高功率件,体积至少可以减少几十到上百倍,寿命也会大大增加,所以高温宽频隙半导体材料是非常重要的新型半导体材料。 半导体材料 这种材料非常难生长,矽上长矽,上长GaAs,它可以长得很好。但是这种材料大多都没有块体材料,只得用其它材料做衬底去长。比如说氮化镓在蓝宝石衬底上生长,蓝宝石跟氮化镓的热膨胀系数和晶格常数相很大,长出来的外延层的缺陷很多,这是的问题和难关。另外这种材料的加工、刻蚀也都比较困难。科学家正在着手解决这个问题,如果这个问题一旦解决,就可以提供一个非常广阔的发现新材料的空间。 低维半导体材料 实际上这里说的低维半导体材料就是纳米材料,之所以不愿意使用这个词,发展纳米科学技术的重要目的之一,就是人们能在原子、分子或者纳米的尺度水平上来控制和制造功能强大、性能优越的纳米电子、光电子器件和电路,纳米生物感测器件等,以造福人类。可以预料,纳米科学技术的发展和套用不仅将改变人们的生产和生活方式,也必将改变格局和的对抗形式。这也是为什么人们对发展纳米半导体技术非常重视的原因。 电子在块体材料里,在三个维度的方向上都可以自由运动。但当材料的特征尺寸在一个维度上比电子的平均自由程相比更小的时候,电子在这个方向上的运动会受到限制,电子的能量不再是连续的,而是量子化的,我们称这种材料为超晶格、量子阱材料。量子线材料就是电子只能沿着量子线方向自由运动,另外两个方向上受到限制;量子点材料是指在材料三个维度上的尺寸都要比电子的平均自由程小,电子在三个方向上都不能自由运动,能量在三个方向上都是量子化的。 半导体材料 由于上述的原因,电子的态密度函式也发生了变化,块体材料是抛物线,电子在这上面可以自由运动;如果是量子点材料,它的态密度函式就像是单个的分子、原子那样,完全是孤立的 函式分布,基于这个特点,可制造功能强大的量子器件。 大规模积体电路的存储器是靠大量电子的充放电实现的。大量电子的流动需要消耗很多能量导致晶片发热,从而限制了集成度,如果采用单个电子或几个电子做成的存储器,不但集成度可以提高,而且功耗问题也可以解决。雷射器效率不高,因为雷射器的波长随着温度变化,一般来说随着温度增高波长要红移,所以光纤通信用的雷射器都要控制温度。如果能用量子点雷射器代替现有的量子阱雷射器,这些问题就可迎刃而解了。 半导体材料 基于GaAs和InP基的超晶格、量子阱材料已经发展得很成熟,广泛地套用于光通信、移动通讯、微波通讯的领域。量子级联雷射器是一个单极器件,是近十多年才发展起来的一种新型中、远光源,在自由空间通信、对抗和遥控化学感测等方面有着重要套用前景。它对MBE制备工艺要求很高,整个器件结构几百到上千层,每层的厚度都要控制在零点几个纳米的精度,在此领域做出了先进水平的成果;又如多有源区带间量子隧穿输运和光耦合量子阱雷射器,它具有量子效率高、功率大和光束质量好的特点,已有很好的研究基础;在量子点(线)材料和量子点雷射器等研究方面也取得了令同行瞩目的成绩。 半导体材料 材料中的杂质和缺陷 杂质控制的方法大多数是在晶体生长过程中同时掺入一定类型一定数量的杂质原子。这些杂质原子终在晶体中的分布,除了决定于生长方法本身以外,还决定于生长条件的选择。例如用提拉法生长时杂质分布除了受杂质分凝规律的影响外,还受到熔体中不规则对流的影响而产生杂质分布的起伏。此外,无论采用哪种晶体生长方法,生长过程中容器、加热器、环境气氛甚至衬底等都会引入杂质,这种情况称自掺杂。晶体缺陷控制也是通过控制晶体生长条件(例如晶体周围热场对称性、温度起伏、环境压力、生长速率等)来实现的。随着器件尺寸的日益缩小,对晶体中杂质分布的微区不均匀和尺寸为原子数量级的微小缺陷也要有所限制。因此如何精心设计,严格控制生长条件以满足对半导体材料中杂质、缺陷的各种要求是半导体材料工艺中的一个中心问题。 特性信息 特性参数 半导体材料虽然种类繁多但有一些固有的特性,称为半导体材料的特性参数。这些特性参数不仅能反映半导体材料与其他非半导体材料之间的别,而且更重要的是能反映各种半导体材料之间甚至同一种材料在不同情况下特性上的量的别。常用的半导体材料的特性参数有:禁频宽度、电阻率、载流子迁移率(载流子即半导体中参加导电的电子和空穴)、非平衡载流子寿命、位错密度。禁频宽度由半导体的电子态、原子组态决定,反映组成这种材料的原子中价电子从束缚状态激发到自由状态所需的能量。电阻率、载流子迁移率反映材料的导电能力。非平衡载流子寿命反映半导体材料在外界作用(如光或电场)下内部的载流子由非平衡状态向平衡状态过渡的弛豫特性。位错是晶体中常见的一类晶体缺陷。位错密度可以用来衡量半导体单晶材料晶格完整性的程度。当然,对于非晶态半导体是没有这一反映晶格完整性的特性参数的。 半导体材料 特性要求 半导体材料的特性参数对于材料套用甚为重要。因为不同的特性决定不同的用途。 半导体材料 电晶体对材料特性的要求 :根据电晶体的工作原理,要求材料有较大的非平衡载流子寿命和载流子迁移率。用载流子迁移率大的材料制成的电晶体可以工作于更高的频率(有较好的频率回响)。晶体缺陷会影响电晶体的特性甚至使其失效。电晶体的工作温度高温限决定于禁频宽度的大小。禁频宽度越大,电晶体正常工作的高温限也越高。 光电器件对材料特性的要求:利用半导体的光电导(光照后增加的电导)性能的辐射探测器所适用的辐射频率范围与材料的禁频宽度有关。材料的非平衡载流子寿命越大,则探测器的灵敏度越高,而从光作用于探测器到产生回响所需的时间(即探测器的弛豫时间)也越长。因此,高的灵敏度和短的弛豫时间二者难于兼顾。对于太阳能电池来说,为了得到高的转换效率,要求材料有大的非平衡载流子寿命和适中的禁频宽度(禁频宽度于1.1至1.6电子伏之间合适)。晶体缺陷会使半导体发光二极体、半导体雷射二极体的发光效率大为降低。 温电器件对材料特性的要求:为提高温电器件的转换效率首先要使器件两端的温大。当低温处的温度(一般为环境温度)固定时,温决定于高温处的温度,即温电器件的工作温度。为了适应足够高的工作温度就要求材料的禁频宽度不能太小,其次材料要有大的温电动势率、小的电阻率和小的热导率。 材料工艺 半导体材料特性参数的大小与存在于材料中的杂质原子和晶体缺陷有很大关系。例如电阻率因杂质原子的类型和数量的不同而可能作大范围的变化,而载流子迁移率和非平衡载流子寿命 一般随杂质原子和晶体缺陷的增加而减小。另一方面,半导体材料的各种半导体性质又离不开各种杂质原子的作用。而对于晶体缺陷,除了在一般情况下要尽可能减少和消除外,有的情况下也希望控制在一定的水平,甚至当已经存在缺陷时可以经过适当的处理而加以利用。为了要达到对半导体材料的杂质原子和晶体缺陷这种既要限制又要利用的目的,需要发展一套制备合乎要求的半导体材料的方法,即所谓半导体材料工艺。这些工艺大致可概括为提纯、单晶制备和杂质与缺陷控制。 半导体材料 半导体材料的提纯“主要是除去材料中的杂质。提纯方法可分化学法和物理法。化学提纯是把材料制成某种中间化合物以便系统地除去某些杂质,再把材料(元素)从某种容易分解的化合物中分离出来。物理提纯常用的是区域熔炼技术,即将半导体材料铸成锭条,从锭条的一端开始形成一定长度的熔化区域。利用杂质在凝固过程中的分凝现象,当此熔区从一端至另一端重复移动多次后,杂质富集于锭条的两端。去掉两端的材料,剩下的即为具有较高纯度的材料(见区熔法晶体生长)。此外还有真空蒸发、真空蒸馏等物理方法。锗、矽是能够得到的纯度的半导体材料,其主要杂质原子所占比例可以小于百亿分之一。 套用发展 早期套用 半导体的个套用就是利用它的整流效应作为检波器,就是点接触二极体(也俗称猫胡子检波器,即将一个金属探针接触在一块半导体上以检测电磁波)。除了检波器之外,在早期,半导体还用来做整流器、光伏电池、探测器等,半导体的四个效应都用到了。 半导体材料 从1907年到1927年,美国的物理学家研制成功晶体整流器、硒整流器和氧化亚铜整流器。1931年,兰治和伯格曼研制成功硒光伏电池。1932年,德国先后研制成功硫化铅、和碲化铅等半导体探测器,在二战中用于侦探飞机和船舰。二战时盟军在半导体方面的研究也取得了很大成效,英国就利用探测器多次侦探到了德国的飞机。 发展现状 相对于半导体设备市场,半导体材料市场长期处于配角的位置,但随着晶片出货量增长,材料市场将保持持续增长,并开始摆脱浮华的设备市场所带来的阴影。按销售收入计算, 日本保持半导体材料市场的地位。然而、ROW、韩国也开始崛起成为重要的市场,材料市场的崛起体现了器件制造业在这些地区的发展。晶圆制造材料市场和封装材料市场双双获得增长,未来增长将趋于缓和,但增长势头仍将保持。 半导体材料 美国半导体产业协会(SIA)预测,2008年半导体市场收入将接近2670亿美元,连续第五年实现增长。无偶,半导体材料市场也在相同时间内连续改写销售收入和出货量的记录。晶圆制造材料和封装材料均获得了增长,预计今年这两部分Stratasys公司推出一款全新的3D打印材料—Endur,它是一种先进的仿聚丙烯材料,可满足各种不同领域的应用需求。Endur材料具有高强度、柔韧度好和耐高温性能,用其打印的产品表面质量佳,且尺寸稳定性好,不易收缩。Endur具有出色的仿聚丙烯性能,能够用于打印运动部件、咬合啮合部件以及小型盒子和容器。市场收入分别为268亿美元和199亿美元。 日本继续保持在半导体材料市场中的领先地位,消耗量占总市场的22%。2004年地区超过了北美地区成为第二大半导体材料市场。北美地区落后于ROW(RestofWorld)和韩国排名第五。ROW包括新加坡、马来西亚、泰国等和地区。许多新的晶圆厂在这些地区投资建设,而且每个地区都具有比北美更坚实的封装基础。 晶片制造材料占半导体材料市场的60%,其中大部分来自矽晶圆。矽晶圆和光掩膜总和占晶圆制造材料的62%。2007年所有晶圆制造材料,除了湿化学试剂、光掩模和溅射靶,都获得了强劲增长,使晶圆制造材料市场总体增长16%。2008年晶圆制造材料市场增长相对平缓,增幅为7%。预计2009年和2010年,增幅分别为9%和6%。 半导体材料市场发生的重大的变化之一是封装材料市场的崛起。1998年封装材料市场占半导体材料市场的33%,而2008年该份额预计可增至43%。这种变化是由于球栅阵列、晶片级封装和倒装晶片封装中越来越多地使用碾压基底和先进聚合材料。随着产品便携性和功能性对封装提出了更高的要求,预计这些材料将在未来几年内获得更为强劲的增长。此外,金价大幅上涨使引线键合部分在2007年获得36%的增长。 与晶圆制造材料相似,半导体封装材料在未来三年增速也将放缓,2009年和2010年增幅均为5%,分别达到209亿美元和220亿美元。除去金价因素,且碾压衬底不计入统计,实际增长率为2%至3%。 战略地位 20世纪中叶,单晶矽和半导体电晶体的发明及其矽积体电路的研制成功,导致了电子工业革命;20世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs雷射器的发明,促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业,使人类进入了资讯时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功,改变了光电器件的设计思想,使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和套用,将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、纵和制造功能强大的新型器件与电路,深刻地影响着世界的、经济格局和军事对抗的形式,改变人们的生活方式。
生物降解塑料 是什么?
PEN新材料的快速发展受益于PEN原材料———对萘二甲酸(NDC)的工业化生产,这将归功于美国Amoco公司和日本三菱公司,以及开发生产PEN的公司。此外,由于PEN的优点,因而在饮料、啤酒、化妆品的包装方面亦有广阔前景。一 名词解释:
二 主要产品分类
生物降解塑料又可分为完全生物降解塑料和破坏性生物降解塑料两种。
1. 完全生物降解塑料主要是由天然高分子(如淀粉、纤维素、甲壳质)或农副产品经微生物发酵或合成具有生物降解性的高分子制得,如热塑性淀粉塑料铝阳极氧化涂层是一种多孔膜,孔隙率达22%,电解着色时金属易沉积在微孔中。用于电解着色的金属盐类有:镍盐、锡盐、钴盐和铜盐等。、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均属这类塑料。
2. 破坏性生物降解塑料当前主要包括淀粉改性(或填充)聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚PVC、聚PS等。
三 生物降解塑料代表产(3)PBS(聚丁二酸丁二(醇)酯)品
从原材料上分类,生物降解塑料至少有以下几种:
1. 聚己内酯(PCL)
2. 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚物
3. 聚乳酸(PLA)
4. 聚羟基烷酸酯(PHA)
5. 脂肪族芳香族共聚酯
6. 聚乙烯醇(PVA)
7. 二氧化碳共聚物
8. 聚-β-羟基丁酸酯(PHB)
四 产业发展:
在我国,随着对降解塑料理解的加深,已充分认识到这种材料及其产业对我国可持续发展的战略作用。可生物降解塑料的普及应用已是众望所归。我国人大于2004年通过了《可再生能源法(草案)》和《固废法(修订)》,鼓励再生生物质能的利用和降解塑料推广应用。在2005年的40号文件中,也明确要鼓励生物降解塑料的使用和推广。2006年,又启动了关于推广生物质生物降解材料发展的专项基金项目。
在行业内的代表性企业有:广州长康环保科技有限公司、广东上九、南京比澳格、广东金发、浙江鑫富、内蒙古蒙西等等,还有更多已在市场上大放异彩和在筹划中的企业,相信在不久的将来,生物降解塑料---我们人人都将用到。
反射式偏振片,有没有比如0°偏振光通过,但是90°偏振光被反射而不是被吸收的偏振片?是什么材料?谢谢
PEEK具有优异的耐磨性、生物相容性、化学稳定性以及杨氏模量接近人骨等优点,是理想的人工骨替换材料,适合长期植入人体。基于熔融沉积成型原理的3D打印技术安全方便、无需使用激光器、后处理简单,通过与PEEK材料结合制造仿生人工骨。PBS(Polarization beam spliter)-偏振分束棱镜 就是你要的东西,这是很常用的一种光学元件,是利用了晶体的双折射原理制作的,Google glass就是用到了这个东西。
(4)啤酱油等液状调味品是聚酯瓶的一个巨大潜在市场。PET瓶保香性好、质轻、不易破碎等特性是它在该领域应用的有利条件。早在1995年,日本在这方面的应用量就已超过3万t,占PET瓶总消耗量的13%。我国此类商品仍主要采用玻璃瓶包装,聚酯瓶的应用尚处于起步阶段。酒包装聚酯瓶是什么材料
摘要:聚酯瓶是什么材料?聚酯瓶是不是塑料瓶?聚酯瓶就是PET(对苯二甲酸乙二醇酯)所制做(吹塑)瓶,如我们平常所喝的可乐的塑料瓶,矿泉水瓶等。【聚酯瓶】聚酯瓶是什么材料聚酯瓶是不是塑料瓶?
聚酯瓶是什么材料
聚酯(Polyester)是以PET为代表的热塑性饱和聚酯的总称,包括PBT、PEN、PCT及其共聚物。其中,PET是开发早、产量、应用广的聚酯产品。在包装领域中,聚酯尤以包装容器的发展引人注目,现在已有20%以上的PET用于包装材料,且呈逐年上升的趋势。包装业已成为PET的第二大用户,仅次于合成纤维。
聚酯瓶是不是塑料瓶?
1、包装用聚酯家族的骨干
(1)PET(聚对苯二甲酸乙二4)稀酯)
由于PET可以方便地通过快速冷却的方法得到基本处于非晶态、高透明、易拉伸的PET制品,所以作为包装材料时,PET既可制成双向拉伸包装膜,又可由非晶态瓶坯得到高强度、高透明的拉伸吹塑瓶,还可以直接挤出或吹塑成非拉伸中空容器。PET薄膜具有透明、耐油、保香、卫生可靠和使用温度范围广等性能(高温蒸煮和冷冻包装均可),但热封闭性,必须与其他薄膜(热封层)复合使用,且价格较通用塑料薄膜高,限制了PET薄膜在包装上的应用。PET中空容器尤其是拉伸吹塑瓶,充分发挥了PET的性能,对内容物有良好的展示效果,且成本较低。因此,PET作包装材料时基本上都是采用拉伸吹塑成型的,其中应用多的是2L以下的小型瓶。
PET瓶以其优越的性能、较为低廉的成本及对环境保护的适应性,在和其他包装材料(玻璃、马口铁、PE、PVC等)瓶类的竞争中得到了迅速发展,但其耐热性、阻气性欠佳,限制了他在热灌装和要求气密性高的场合应用,并引起人们高度重视。在提高和改进其性能的过程中,聚酯包装获得了新的发展。一是改进耐热性。普通PET瓶不能用于果汁、茶等需热灌装的物品包装,目前通过研究已开发了3类实用的耐热聚酯瓶:热定型瓶,可达到85℃灌装的要求;PET/PEN合金瓶,PEN耐热性高,在普通注拉吹设备上可制得符合80℃以上热灌装要求的瓶子,倘若再经热定型处理,热灌装温度可达90℃以上;与耐热性聚芳酯等制成多层复合瓶,以提高耐热性。
二是提高阻气性。尽管PET的气体阻隔性远高于聚乙烯、聚丙烯、聚等塑料,但对于啤酒、白酒、香水等保鲜、保味要求较苛刻的产品仍然不能满足要求。提高阻气性的方法主要有3种。
(1)多层复合,以PET为主,加入PVDC、EVOH、MXD6、PEN等其他气密性好的材料做成3层或5层瓶;
(2)采用特殊处理方法,如在PET瓶内或外层涂布环氧阻隔层,或进行等离子体处理(ACTIS技术);
(3)用其他阻隔性树脂成型,以PEN或PEN与PET的共聚或共混物为原料,既提高了瓶子的阻气性,又提高了瓶子的耐热性,可满足啤酒保存3~6个月的要求;还可以碱洗消毒,重复使用,从而降低成本。因为前两种方法有透明性、回收处理困难、工艺复杂、设备要求特殊等问题,而且虽然气密性提高了,但耐热性较,只能适应无菌灌装的场合。我国啤酒行业大都采用灌装后巴氏消毒的技术,所以采用PEN或与PET的共聚、共混物为原料,通过现行PET瓶吹制设备和工艺进行成型,是适合我国国情的啤酒塑料包装发展方向,值得引起有关部门和企业的重视。
目前我国非纤维用PET(polyyleneterephtha2late)的生产能力为64.9万t/a,因此开发其他领域PET的应用成为目前行业关注的热点。由于PET目前在应用方面存在三大制约因素:①熔体强度;②结晶速度较慢;③尺寸稳定性,因而不能满足工业上快速注塑成型的需要。
在包装诸如优质汤、意大利面酱、苹果酱、果酱和果冻等食品的时候不再使用玻璃瓶,而是改用聚对2)PETG苯二甲酸乙二酯(PET)材料制成包装罐。这些包装罐使用安全而且不会破碎,为了方便取用,在这些塑料罐的侧面还带有模制的把手。在一次包装展示会上,包括施马尔巴赫鲁贝卡公司在内的几家公司展示了几款使用透明PET材料制成的牛奶瓶,这在质量上大大优于通常使用的不透明HDPE(高密度聚乙烯)材料制造的奶瓶。
(2)PEN(聚萘二甲酸乙二目前大多数3D打印耗材是塑料,而金属良好的力学强度和导电性使得研究人员对金属物品的打印极为感兴趣。醇酯)
1998年世界包坛上引人注目的是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)新型“聚酯”包装材料。这是由于PEN的分子结构与PET相似,只是以萘环代替了苯环,因此PEN比PET具有更优异的阻隔性,特别是阻气性和防紫外线性,耐热性好(普通非晶态PEN热变形温度达100℃,而PET仅为70℃)等。由于采用工业化生产PEN,不久的将来定会大量进入包装领域,必将引发PET之后的又一次包装革命。日本青木公司与Shell(壳牌)公司共同开发了婴儿食品用的PEN广口瓶,所用树脂为Shell公司生产的Hipertuf90000,生产设备为青木的100LL220注拉吹成型机。PEN瓶可承受低酸性食品要求的消毒条件(116℃、63min),货架寿命16个月以上,几乎与玻璃瓶无异。按照PEN/PET用量为10/90计算,每kg价格仅为2.00美元(而PEN价格每kg11美元),可见具有明显的价格优势。
清华大学化工系高分子研究所采用化学合成法成功合成了线型聚酯———聚丁二酸丁二醇酯。合成工艺包括酯化和后缩聚反应。后缩聚可在真空有扩链剂存在下在挤出机中进行,也可在高真空、高温下进行。采用该法合成的树脂,可直接挤出成型制品,生产效率可进一步提高。目前,该研究所已进行了以下工作:通过控制适宜的反应条件和合成或寻找新型催化剂,使产品具有较高的相对分子质量;研究了催化聚合反应及其生物降解机理;合成了多种扩链剂,探讨与预聚聚酯端羟基快速反应的扩链剂,使反应能在挤出机中完成;采用不同的共聚单体,使它们与丁二酸和丁二醇酯进行共聚反应,对线型聚酯进行分子设计,调节其力学性能和生物降解性,以满足不同领域的应用要求;研究了线型聚酯的结构与性能的关系以及在不同条件下的微生物降解性。目前聚丁二酸丁二醇酯仅在日本有小批量产品问世,清华大学研制的产品的相对分子质量已达到日本产品水平。现正在进行机理和应用开发研究,并进行中试和扩大生产。
2、聚酯应用的主要包装领域
在饮料包装中,聚酯瓶应用为成功的是碳酸软饮料(CSD),如可乐、雪碧等,CSD用瓶已占PET瓶总量的1/3。PET瓶具有外观漂亮、设计灵活、强度高、对二氧化碳密封性好和可靠的卫生性,使聚酯瓶成为CSD理想的包装容器,被CSD行业广泛采用。饮料工业协会1998年的统计资料表明,CSD包装中PET瓶占57.4%,其次是易拉罐和玻璃瓶,分别占31%和7%。
(2)食用油包装
PET瓶耐油性好、透明、无毒、无味、不易破碎,对氧气的阻隔性好,对紫外线亦有较好的遮蔽性,可保护食用油长期免受氧化而不变质。国外已得到成功应用,近年来国内对这方面的需求不断上升。
(3)调味类商品包装
我国是啤酒生产大国,2000年突破2140万t,居世界第二位。随着饮料业的高速增长,聚酯包装瓶行业发展前景十分光明。PET瓶具有质量轻、价格低、使用安全性高等优点,而且具有较好的环保节能特性,生产能耗还可降低50%左右。软饮料市场的快速增长,使PET瓶在过去5年中的年消费增长达到18%,已居塑料食品包装之首。特别是灌装饮料的热灌装PET瓶已成为PET瓶增长快的品种,年增长率超过50%。随着PET聚酯啤酒瓶的出现,更为它提供了广阔的发展空间。目前美、英、日等国已有部分啤酒生产厂采用聚酯瓶包装。若以我国2000年啤酒产量超过2000万t为基数,大约可消耗亿~300亿只啤酒瓶(包括回收再用),即使部分替代,其市场前景也不可估量。
(5)农、、日化产品包装
聚酯瓶可用于部分农包装,采用聚酯生产的低成本PET农瓶已在国内投入生产。PET瓶安全、卫生,有良好的防潮、隔氧和展示功能,使得PET瓶在包装领域得到了应用。化妆品、洗涤剂等日化产品,也是聚酯瓶应用的一个巨大市场。PBT、PEN瓶的良好耐化学品性、保香性、高透明、对紫外线的屏蔽性和造型设计的灵活性正是化妆品等日化产品所期望的特性。因此,聚酯瓶在日化产品包装上的应用相当广泛,尤其新型阻气、紫外线屏蔽的PEN树脂瓶在香水、化妆品包装上将占有一席之地。
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