超临界流体技术.ppt
超临界流体技术,高分子化学教科组,超临界流体技术,超临界流体的概念、特性 超临界流体的应用,超临界流体萃取 超临界流体喷涂 超临界流体发泡 超临界流体清洗 超临界流体制备超细微粒 超临界流体聚合,超临界流体,气体、液体和超临界流体的性质,很强的溶剂化能力，良好的传质性能，溶解性能随压力变化,常用超临界流体的临界性质表,超临界二氧化碳,CO2临界温度和压力都较低，易于工业化。CO2不可燃、无毒、化学稳定性好、易分离，不 会产生副反应并且廉价易得。CO2来源于化工副产物，应用过程中易于回收，能够减少温室气体的排放。超临界CO2的溶解能力可通过流体的压力来调节。超临界CO2处理后的产物易纯化、无溶剂残留。超临界CO2对高聚物有很强的溶胀和扩散能力。超临界CO2对含氟和硅聚合物具有优良的溶解性。,超临界二氧化碳,应用：萃取 材料加工 喷涂 发泡 增塑 清洗 制备超细微粒聚合反应介质,超临界二氧化碳的应用萃取,萃取原理,超临界流体具有选择性溶解物质的能力，并随着临界条件（T，P）而变化。超临界流体可从混合物中有选择地溶解其中的某些组分，然后通过减压，升温或吸附将其分离析出。,超临界流体萃取的应用,医药工业,化学工业,食品工业,化妆品香料,中草药提取酶，纤维素精制,金属离子萃取烃类分离共沸物分离高分子化合物分离,植物油脂萃取酒花萃取植物色素提取,天然香料萃取化妆品原料提取精制,（1）极性小，分子量小的物质 超临界CO2直接萃取，20-70，8-40MPa（2）极性大，分子量适中的物质 超临界CO2+共溶剂（用量在5%以下）（3）极性大，分子量大的亲水化合物 超临界CO2+表面活性剂+水（超临界流体包水核的微乳液体系）,超临界流体萃取的方法,二 氧 化 碳 气 瓶,贮 罐,夹带剂罐,萃 取 釜,解 析 釜,解 析 釜,分 离 柱,箱冷,计量流,泵压高,泵压高,超临界流体萃取的流程,溶剂萃取和超临界萃取的对比,超临界二氧化碳的应用喷涂,涂料溶液：成膜物（聚合物、助剂等粘结成膜的物质）液体溶剂（活性溶剂和稀释剂）活性溶剂：醇、酮、酯等 溶解成膜物质，降低溶液黏度，喷涂过程、中提供成膜流平（快速、中速和慢速）稀释剂：苯、二甲苯等,超临界二氧化碳的应用喷涂,超临界CO2喷涂体系：成膜物 超临界CO2 10%-50%（稀释剂）慢速挥发性溶剂（聚凝性、流平性、再流平性）超临界CO2喷涂的适用范围：各类热固性、热塑性聚合物配的清漆、色漆、闪光漆填料：钛白、炭黑、铝粉、碳酸钙、硅石和瓷土聚合物与填料同CO2相容,超临界二氧化碳的应用喷涂,喷涂温度：40-70喷涂压力:8.511MPa,设备：改进型无气喷涂系统（喷枪、气料混合装置、气瓶）喷枪：流量阀和压力阀控制流量、压力、喷射角度和速度 控温性能好，使用过程中不会降温；关闭射流不引起阀和喷嘴的颤动；喷嘴中压力下降不要过大,超临界二氧化碳的应用喷涂,丙烯三聚氰酰胺 清漆,超临界二氧化碳的应用喷涂,工业应用实例：100%的全固分汽车面漆（VOC含量为零，减少对金属的腐蚀）汽车外用塑料件的单组分导电底漆（一次喷涂就可以达到要求，操作简便，上漆率高，用量少）粘稠的聚氨酯涂料（外观好，提高防缩孔性，防桔皮性和抗酸蚀性，上漆率高）醇酸树脂涂料（上漆率由45%提高到70%，废水处理成本降低65%，VOC下降60%）,超临界二氧化碳的应用喷涂,优点：（1）经济效益 节约涂料；步骤简化，节约劳动力；烘烤温度低，节约能量；减少有机溶剂的使用，降低成本；上漆率高，固体废物的排放费用减少（2）涂层性能 涂膜均匀；干燥较好；防腐蚀性优良（3）环境与安全 减少VOC排放，减少易燃溶剂的储存和使用缺点：相关知识和工艺的积累；现有设备需改造；涂料配方设计,超临界二氧化碳的应用清洗,特点：极低的表面张力，较低的黏度和高扩散性，易渗入深孔、细 缝等处 强的溶解能力，可有效清除弱极性的有机污染物 无毒害、无腐蚀 不用水，不需干燥是一种环保、高效的清洗技术,超临界二氧化碳的应用清洗,电子电器：印刷线路板、硅晶片、微电子器件等精密机械：精密轴承、微细传动组件、燃油喷嘴等国防工业：仪表轴承、航空电子、航空组建等光学工业：激光镜片、隐形眼镜、光纤组件等医疗器械：心律调整器、血液透析管、外科用具等（杀菌和清洗）食品行业：食用米（去除农药，杀死细菌和虫卵）,超临界二氧化碳的应用发泡,热诱导相分离法：孔在淬火过程中易粗化超临界发泡：环境友好，泡孔密度高、直径小,（1）形成均匀的聚合物/CO2饱和体系（2）气核形成 压力骤降或温度升高时形成过饱和体系，产生气核（3）气泡增长 过饱和气体扩散入气核使其增长（4）微孔结构定型 通过淬火等方法使泡孔生长的热动力消失,超临界二氧化碳的应用发泡,优点：无需有害溶剂，环境友好；无溶剂残留，不影响产品；对界面的浸润性好，利于微孔表面的修饰黏度低，不会阻塞孔道；传质速率快，节能主要发泡产品：高抗冲聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺等为基体的发泡材料,超临界二氧化碳的应用发泡,饱和温度40，发泡温度120 饱和温度60，饱和压力20MPa,超临界二氧化碳的应用发泡,饱和温度40，发泡温度120 饱和温度152，饱和压力20MPa,超临界二氧化碳的应用发泡,PU 发泡,超临界CO 2的应用超细微粒制备,超临界溶液快速膨胀法（RESS）（1）溶质溶于超临界流体（2）在极短时间内通过特制喷嘴减压膨胀（3）溶液高度过饱和，形成大量晶核，并迅速完成生长,超临界CO 2的应用超细微粒制备,超临界CO2快速膨胀法在药物微粒方面的应用,超临界CO 2的应用超细微粒制备,超临界溶液抗溶剂法（GAS）超临界流体使有机溶剂体积膨胀，降低对溶质的溶 解性，成为抗溶剂（1）溶液在釜中，后加入抗溶剂 微粒出现在液相中（2）抗溶剂在釜中，将溶液喷入 微粒出现在抗溶剂中,
