一、芳纶纤维在电池隔膜浆料中的作用
(一)提高机械强度
芳纶纤维以其高强高模的特性著称,将其添加到电池隔膜浆料中,能够显著增强隔膜的机械强度。在电池的使用过程中,无论是受到外部冲击还是内部压力变化,芳纶纤维都能有效防止隔膜破裂,从而提高电池的安全性和可靠性。例如,通过湿法成形技术制备的芳纶纤维隔膜,其拉伸强度和刺穿强度均显著高于传统的聚烯烃隔膜。
(二)增强热稳定性
芳纶纤维还具有优异的耐高温性能,这使得电池在高温运行时,隔膜不会发生收缩或变形,从而避免了电池内部短路的风险。例如,芳纶纤维隔膜在300℃的高温下仍能保持结构和尺寸稳定,而传统的聚丙烯隔膜在相同温度下会迅速失效。
(三)改善电解液润湿性
芳纶纤维可以提高隔膜对电解液的润湿性,从而提高离子的传输效率。良好的润湿性有助于电解液在隔膜中的均匀分布,减少离子传输的阻力,提高电池的电化学性能。例如,芳纶纤维与天丝原纤化纤维复合制备的隔膜,其电解液吸液率和离子电导率均显著高于商业化聚丙烯隔膜。
(四)抑制锂枝晶生长
芳纶纤维可以作为锂枝晶的物理屏障,防止锂枝晶穿透隔膜,从而提高电池的安全性和循环寿命。芳纶纤维的高强度和韧性使其在与锂枝晶接触时能够有效抵抗刺穿力。例如,芳纶纤维与还原氧化石墨烯复合制备的隔膜,能够有效抑制锂枝晶的生长,提高锂金属阳极的稳定性。
二、芳纶纤维粉碎的意义
(一)提高分散性
将芳纶纤维粉碎成更细的颗粒,可以显著提高其在浆料中的分散性。细小的纤维颗粒更容易均匀分布在浆料中,从而提高隔膜的均匀性和一致性。例如,通过PFI磨浆机对天丝纤维进行原纤化处理后,再加入芳纶纳米纤维进行抄造,可以制备出孔隙率高、电解液吸液率高的隔膜。
(二)增强界面结合
粉碎后的芳纶纤维表面积增大,与浆料中的其他成分(如粘结剂、填料等)的接触面积也增大,从而增强界面结合力。这有助于提高隔膜的整体性能,包括机械强度和热稳定性。
(三)优化孔隙结构
细小的芳纶纤维颗粒可以更好地填充浆料中的孔隙,优化隔膜的孔隙结构。这不仅提高了隔膜的孔隙率,还改善了离子的传输路径,从而提高电池的电化学性能。例如,芳纶纳米纤维与天丝原纤化纤维复合制备的隔膜,其孔隙率高达58.3%,离子电导率达到0.79 mS/cm,锂离子迁移数为0.69,显著优于商业化聚丙烯隔膜。
三、芳纶纤维粉碎的难点
(一)纤维的物理特性
芳纶纤维具有高强高模的特性,难以通过常规的机械方法进行粉碎。需要使用特殊的设备和技术,如PFI磨浆机、超声波处理等,才能有效地将其粉碎成细小的颗粒。例如,PFI磨浆机通过剪切和摩擦作用将天丝纤维进行原纤化处理,但这种方法对设备的要求较高,且处理时间较长。
(二)纤维的化学惰性
芳纶纤维表面光滑且化学惰性高,缺乏与有机聚合物紧密结合的化学功能基团。这使得在粉碎过程中,纤维颗粒容易团聚,影响其在浆料中的分散性。例如,纳米Al₂O₃在芳纶纤维浆料中容易团聚,导致涂层表面出现团聚体,影响隔膜的均匀性和性能。
(三)粉碎过程中的纤维损伤
在粉碎过程中,芳纶纤维可能会受到机械损伤,导致其强度和韧性下降。这不仅影响隔膜的机械性能,还可能降低其耐高温和耐化学腐蚀的性能。例如,过度的机械处理可能会使芳纶纤维的分子链断裂,降低其强度和模量。
(四)成本和效率
芳纶纤维的粉碎过程需要高精度的设备和技术,成本较高。同时,粉碎过程中的效率较低,可能会影响大规模生产的可行性。例如,PFI磨浆机的处理时间较长,且设备价格昂贵,这在大规模生产中可能会增加成本。
四、依肯的芳纶粉碎新工艺
芳纶纤维客观上存在剪切难题,依肯的双入口式分散机是上海依肯应对两相不能直接接触的问题研发而成的高新产品,有些物料水相和油相不能直接接触,接触之后会立即生产新的物质,出现固化现象,再想细化物料的粒径就十分困难,然而有了双入口乳化机的存在,避免了这种现象的发生。
五、结论
综上所述,芳纶纤维在电池隔膜浆料中具有多方面的重要作用,能够显著提高电池的安全性、可靠性和电化学性能。然而,芳纶纤维的粉碎过程也面临诸多挑战,包括其高强高模的物理特性、化学惰性、粉碎过程中的纤维损伤以及成本和效率问题。通过优化粉碎技术和设备,可以有效提高芳纶纤维在隔膜中的应用效果,从而提升电池的整体性能。未来,随着技术的不断进步,这些问题有望得到更好的解决,进一步推动芳纶纤维在电池隔膜领域的应用。
润滑脂是一种半固体润滑剂,广泛应用于机械设备、电气设备等领域,起到减少摩擦、降低磨损、延长使用寿命、绝缘防护、防腐防锈、密封填充等作用。在特殊领域,如化妆品和医疗器械,润滑脂也发挥着重要作用,确保产品质量和安全性。本文将详细介绍润滑脂的分类、常见工业润滑脂型号及其应用,以及润滑脂的生产工艺流程。
一、润滑脂的分类
润滑脂的种类繁多,按所用的稠化剂不同,可分为以下几类:
(一)钙基脂
钙基脂具有良好的抗水性,但耐热性较差,最高使用温度为60℃。它主要用于汽车、拖拉机、水泵、中小型电动机等各种工农业机械的滚动轴承和易与水或潮气接触部位的润滑。由于其价格低廉,因而在对耐热性要求不高的场合应用广泛。
(二)钠基脂
钠基脂的耐热性较好,但不抗水,最高使用温度为120℃。它适用于高温环境下的润滑,但由于其不抗水的特性,在潮湿环境下使用时需谨慎。
(三)锂基脂
锂基脂综合性能优异,耐热性、抗水性和防锈性均较好,使用温度范围为-20℃至120℃。它是一种通用型润滑脂,广泛应用于卡车各种润滑部位,以及负荷较高的机械设备和轴承及齿轮的润滑。与钙钠基润滑脂相比,锂基脂的稠化剂量可以降低约1/3,而使用寿命可以延长一倍以上。
(四)复合钙基脂
复合钙基脂适用于较高温及潮湿条件下摩擦部位的润滑。它在高温和潮湿环境下的性能优于普通钙基脂,能够满足更为苛刻的润滑需求。
(五)复合锂基脂
复合锂基脂在耐热性、抗水性、防锈性、机械安定性和极压性方面表现出色,最高使用温度可达160℃。这类润滑脂一般用于钢铁企业大型设备的高温润滑,以及部分特殊用途的机械设备与卡车的润滑。
(六)铝基脂
铝基脂适用于高速、低摩擦系数的高温环境。它在高速运转的设备中能够保持良好的润滑性能,同时在高温条件下也不会轻易失效。
(七)膨润土脂
膨润土脂适用于高温、高压环境。其独特的结构使其在高温和高压条件下仍能保持稳定的润滑性能,适用于一些极端工况下的润滑需求。
(八)硅胶脂
硅胶脂同样适用于高温、高压环境,具有优异的耐热性和机械安定性。它在高温环境下能够保持良好的润滑性能,不会因高温而分解或失效。
(九)聚脲脂
聚脲脂也适用于高温、高压环境,具有良好的耐热性、抗水性和机械安定性。它在高温和高压条件下能够保持稳定的润滑性能,适用于一些特殊设备的润滑需求。
二、常见工业润滑脂型号及其应用
(一)钙基润滑脂
钙基润滑脂抗水性好,但耐热性差,最高使用温度为60℃,价格低廉。主要用于汽车、拖拉机、水泵、中小型电动机等各种工农业机械的滚动轴承和易与水或潮气接触部位的润滑。使用温度范围为-10℃~60℃,转速在3000r/min以下的滚动轴承有部分使用。
(二)锂基润滑脂
锂基润滑脂耐热性好、抗水性、防锈性好,使用温度范围为-20℃至120℃,价格适中。与钙钠基润滑脂相比,稠化剂量可以降低约1/3,而使用寿命可以延长一倍以上。通用型润滑脂广泛应用于卡车各种润滑部位,具有良好的高温润滑性能,满足大多数卡车的使用要求,也是市场上最容易买到的产品。
(三)通用锂基润滑脂
通用锂基润滑脂耐热性好、抗水性、防锈性好,极压性能好,最高使用温度120℃,适用于负荷较高的机械设备和轴承及齿轮的润滑,价格适中。加有抗氧化剂、防锈剂和极压剂之后,长寿命通用润滑脂的使用范围与性能更适合车用润滑脂技术要求。
(四)极压复合锂基润滑脂
极压复合锂基润滑脂耐热性、抗水性、防锈性、机械安定性、极压性好,最高使用温度160℃,价格较高。这类润滑脂一般用于钢铁企业大型设备的高温润滑,以及部分特殊用途的机械设备与卡车的润滑。
三、润滑脂的生产工艺流程
以锂基润滑脂为例,其生产过程大致可分为以下步骤:制皂、急冷、调合、均质、脱气和成品分装。首先,用氢氧化锂和脂肪酸进行皂化反应,生成锂皂。锂皂做好后升温溶化为皂溶液,然后往皂液里加入急冷油(基础油)进行冷却。调合之后就成为锂基润滑脂,但此时的润滑脂外观粗糙,需要再进行后处理,即均质和脱气,最终得到成品锂基润滑脂。
在润滑脂的生产过程中,均质机和乳化机发挥着至关重要的作用。均质乳化机通过高速旋转的转子和定子产生强大的剪切力,将物料撕碎成微小颗粒,使其均匀分布在连续相中,形成乳(膏)状均相物。这种设备能够确保润滑脂的均匀性和细腻度,提高产品的质量和稳定性。例如,在锂基润滑脂的生产中,均质机和乳化机可以确保锂皂和基础油的充分混合,形成均匀的润滑脂。
均质乳化机的特点包括高效均质、细腻乳化、防止气泡和灵活可调。它能够在短时间内将物料均匀混合,达到良好的均质效果,并通过强大的剪切力和综合效应将物料细化成微小颗粒,形成细腻的乳(膏)状产品。此外,真空乳化过程有助于防止搅拌过程中气泡的产生和混入,提高产品的质量和稳定性。
在润滑脂生产中,合理的配方体系和严格可行的生产工艺及能方便控制的生产设备是关键。润滑脂的生产有时比配方还重要,同一款配方在不同的反应釜中生产出来的都可能有差异。因此,对温度、升温速度、加料时间、降温等要有严格的控制,这点和润滑油有很多的区别。不同类型的润滑脂生产工艺千差万别,需要根据具体情况进行调整和优化。
在阿达帕林凝胶的生产过程中,高速分散机的使用是至关重要的。
高速分散机的关键作用:
(一)确保原料的均匀分散
阿达帕林具有难溶性,因此在水性凝胶中通常以混悬形式存在。高速分散机能够将阿达帕林等原料均匀分散在基质中,确保凝胶剂的均一性和稳定性。例如,通过高速分散机的高速剪切作用,可以将阿达帕林原料粉碎后干法检测d50不大于10um,d90不大于30um,从而符合粒度要求。
(二)提高药物的吸收效率
高速分散机通过高速剪切和混合,能够将药物颗粒细化,增加药物与皮肤接触的表面积,从而提高药物的吸收效率。这对于提高阿达帕林凝胶的临床治疗效果至关重要。
(三)改善制剂的外观和肤感
高速分散机的使用可以确保凝胶剂的均匀性和细腻度,改善制剂的外观和肤感。这对于提高患者的使用体验和依从性具有重要意义。
(四)适应大规模生产
高速分散机的高效性和稳定性使其能够适应大规模生产的需求。通过优化工艺参数,可以确保在大规模生产中保持产品的质量和一致性。
高速分散机在阿达帕林凝胶的生产中发挥着关键作用,通过确保原料的均匀分散、提高药物的吸收效率、改善制剂的外观和肤感,以及适应大规模生产,高速分散机为阿达帕林凝胶的高质量生产提供了有力保障。未来,随着技术的不断进步,高速分散机的应用将更加广泛,进一步推动阿达帕林凝胶的生产和应用。
二氧化硅高含量浆料因其独特的物理和化学性质,如高稳定性、高硬度、高耐磨性和良好的化学惰性,在多个行业中有着广泛的应用。以下是一些主要的应用行业:
1.半导体和电子行业
芯片制造:二氧化硅浆料用于半导体芯片的化学机械抛光(CMP)工艺,能够实现芯片表面的高平整度和光洁度,这对于提高芯片性能和可靠性至关重要。
封装材料:在电子封装中,二氧化硅浆料可以作为填充材料,提高封装的绝缘性和散热性能。
2光伏行业
太阳能电池制造:二氧化硅浆料用于太阳能电池片的表面处理,能够提高电池片的光吸收效率和抗反射性能,从而提升电池的转换效率。
3.涂料和油墨行业
高性能涂料:在涂料中添加二氧化硅浆料可以提高涂料的硬度、耐磨性和耐候性,同时还能改善涂料的流变性能和附着力。
油墨制造:二氧化硅浆料在油墨中作为分散剂和增稠剂,能够提高油墨的稳定性和印刷性能。
4.塑料和橡胶行业
塑料改性:二氧化硅浆料可以作为填充剂,提高塑料的刚性和韧性,同时还能改善塑料的加工性能和耐热性。
橡胶制品:在橡胶中添加二氧化硅浆料可以提高橡胶的强度和耐磨性,同时还能改善橡胶的抗老化性能。
5.纺织行业
功能化纺织品:二氧化硅浆料用于生产具有防紫外、抗菌消臭、抗老化等功能的纺织品,能够提高纺织品的附加值和市场竞争力。
6.农业和食品行业
种子处理剂:二氧化硅浆料可以作为农业种子处理剂,提高种子的发芽率和抗病能力,从而增加农作物的产量和质量。
食品包装:在食品包装材料中添加二氧化硅浆料可以提高包装的保鲜性能和安全性。
7.其他行业
航空航天:二氧化硅浆料用于航空航天材料的制造,能够提高材料的耐高温性能和抗腐蚀性能。
锂电池:在锂电池中,二氧化硅浆料可以作为绝缘体,提高电池的安全性和稳定性。
医药和化妆品:二氧化硅浆料在医药和化妆品中作为载体和填充剂,能够提高产品的稳定性和功效。
综上所述,二氧化硅高含量浆料因其优异的性能,在半导体、光伏、涂料、塑料、橡胶、纺织、农业、食品等多个行业中有着广泛的应用,为这些行业的发展提供了重要的材料支持。
在药品产业化进程中,研发部门与生产部门的技术认知差异,往往导致从实验室到车间的关键跨越成为"死亡之谷"。这种矛盾本质上是两种专业逻辑的冲突:
▌研发端的典型困境
"样品成功即告胜利"的思维模式,可能埋下三类隐患:
• 参数放大失真:实验室手动操作的批次式超高速剪切(如10,000rpm),在工业设备放大时因机械结构限制,实际剪切效率往往大幅衰减
• 设备适配陷阱:小试阶段表现优异的乳化头结构,放大后常因机械振动、流场变化等因素导致乳化均匀度劣化
• 合规性缺口:实验室常用开放型设备,难以满足GMP要求的在位清洗(CIP)与灭菌(SIP)验证
▌生产端的现实拷问
"看似完美的工艺包,可能隐藏着三类技术债务":
① 不可控操作要素:依赖人工干预的实验室特殊操作(如倾斜容器辅助混合),在车间放大后演变为重大偏差风险源
② 清洁验证盲区:复杂设备结构中难以清洁的死角,可能导致微生物污染或交叉污染
③ 动态环境失控:小试忽略的微量温度波动,在车间级流体系统中可能形成梯度累积效应
▌质量体系的降维打击
当研发端的"理想数据"遭遇生产端的"动态环境",常见矛盾表现为:
✓ 实验室烧杯的静态混合 VS 车间管道的动态剪切
✓ 研发关注的微观指标 VS 生产必需的宏观控制
✓ 学术导向的参数极值 VS 质量要求的稳定区间
▌产业化设备选型的三大核心考量
1. 参数放大一致性
实验室设备(如10000rpm剪切机)直接放大到工业规模时,转速下降导致的剪切力变化会直接影响乳化效果。依肯管线式设备通过保持线速度与剪切速率恒定,实现实验室到生产的参数无缝衔接。
2. 流量动态匹配
工业级流量需计算:
(单批体积×均质次数)÷(生产周期+罐体切换时间)
依肯设备提供从实验室到生产的全系机型,流量范围覆盖0.5-125,000 L/h,确保工艺可扩展性。
3. 全域温度控制
针对生产中的管路温控难点,依肯设备配置:
夹套循环控温系统
▌为什么选择入喜?
• 参数无损放大:实验室与工业设备采用相同工作原理,避免重复工艺验证
• 行业适配性强:在医药、化工、食品等行业均广泛应用
• 合规性保障:设备材质与结构设计符合GMP清洁验证要
典型应用场景
▶ 替代传统搅拌机:缩短90%粉液混合时间
▶ 替代砂磨机:粒径分布D90最小控制在5μm以下
▶ 解决乳化分层:批次间粘度差异<5%
研发阶段即可免费预约设备适配性测试
通常情况下,工业化生产的过氧苯甲酰呈现为类似雪珠的颗粒,直径在0.01至0.5厘米之间;或者类似食盐大小的颗粒,直径在60至150微米范围内。当这类颗粒尺寸的过氧苯甲酰被用于凝胶或乳膏剂时,其粒径大小显然不符合要求,需要通过粉碎手段将其减小至50微米以下。然而,在粉碎过程中,过氧苯甲酰容易因摩擦或温度升高而引发爆炸,从而导致安全事故。IKN管线式湿磨机提供了一种安全且高效的湿磨替代方案,用以取代传统的干磨工艺。
在干磨过程中,会产生大量粉尘,因此需要配备合适的过滤系统。尤其是当研磨的粉尘与空气中的氧气混合后可能形成爆炸性混合物时,这一点显得尤为重要。为了达到规定的安全等级,通常需要精心设计的技术解决方案,例如除尘和惰性气体覆盖系统,而这些过滤系统的成本往往远高于研磨机本身。
采用转子-定子装置进行湿磨具有以下优势:
- 研磨得到的细颗粒能够直接融入悬浮液中,从一开始就避免了粉尘的产生。
- 与干磨系统不同,被研磨的物质在整个过程中都保持在系统内部,大幅减少了物料损失。因此,湿磨特别适合用于有机化学品,尤其是高价值物质或有毒物质的研磨。
- 与干磨相比,湿磨的产品进料和计量更为简便。
- 湿磨在医药工业中被广泛应用于多种场合,并取得了良好的效果,尤其适用于活性药用成分(API)的研磨。
- RUXI分散机可以直接整合到物质合成过程中,使得湿磨过程与其他工序同步进行,从而省去了后续的工步。这不仅节省了时间,而且大幅减少了所需的系统数量和产品接触的表面积。管线式湿磨机非常适合进行CIP(现场清洗)或SIP(现场灭菌)操作。湿磨机的优势使其成为一个具有吸引力的投资项目。
RUXI湿磨机基于转子-定子原理,具有较大的输入剪切能,能够实现10微米及以下粒度的研磨。IKN湿磨机能够处理宽粘度范围的产品。鉴于其强大的处理能力,IKN湿磨机被广泛应用于多种应用场合,如药物API、动物皮、内脏组织、各类化工原料,织物涂料、油漆、造纸颜料和润滑脂等的湿磨。
