材料导报 ２０１５年１１月第２９卷专辑２６ 红外热波无损检测用聚乙烯醇复合膜的制备 杨国超，褚雯，方健，周佳乐 （北京林业大学材料科学与技术学院，北京１０００８３） 摘要 采用流延方式制备以聚乙烯醇（ＰＶＡ）为主要原料，以甘油及淀粉改性的红外热波无损检测外包膜。探 究不同的ＰＶＡ、甘油、淀粉浓度对ＰＶＡ复合膜力学性能的影响，建立了拟合方程，并利用热重（ＴＧＡ／ＤＴＧ）、扫描电 子显微镜（ＳＥＭ）手段对ＰＶＡ复合膜进行了表征，同时将复合膜应用于红外热波无损检测，进行实际使用性能评价。 结果表明，淀粉浓度为０．５ ｇ／１００ｍＬ、甘油浓度为２．０ ｍＬ／１００ ｍＬ、ＰＶＡ浓度为２５ ｇ／ｌＯ０ ｍＬ时ＰＶＡ复合膜的综合 力学性能达到最佳，拉伸强度为３８．０２ ＭＰａ、断裂伸长率为２２５．６０ ，其厚度为２３ ｍ。ＴＧＡ／ＤＴＧ测试结果表明通 过淀粉和甘油改性的ＰＶＡ复合膜在１１０￣２００℃质量减少量大于纯ＰＶＡ膜，氢键在此温度区间断裂；ＳＥＭ检测可 得淀粉、甘油与ＰＶＡ相容性较好，同时两者的加入也使得膜内部分布更加规则，从而增强了其力学性能；红外热波无 损检测试验表明ＰＶＡ复合膜满足检测要求。 关键词ＰＶＡ复合膜红外热波无损检测拉伸强度断裂伸长率 中图分类号：Ｏ６９ 文献标识码：Ａ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｆｉｌｍｓ Ｕｓｅｄ ｆｏｒ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｗａｖｅ Ｎ０ｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ＹＡＮＧ Ｇｕｏｃｈａｏ，ＣＨＵ Ｗｅｉ１，ＦＡＮＧ Ｊｉａｎ，ＺＨｏＵ Ｊｉａｌｅ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｉｌｍｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ａ ｃａｓｔｉｎｇ ｗａｙ ｕｓｉｎｇ ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ（ＰＶＡ）ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａ１，ｇｉｙｃｅｒｏｌ ａｎｄ ｓｔａｒｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｍａｔｅｒｉａ１．Ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｗａｙｅ ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ． Ｔｈｉｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＰＶＡ，ｇｌｙｃｅｒｏｌ，ｓｔａｒｃｈ Ｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＰＶＡ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｉｌｍ．Ｔｈｅ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏ ｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ（ＴＧＡ／ＤＴＧ），ｔｈｅ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔＯ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＰＶＡ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｉｌｍｓ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｉｌｍｓ ｗｅｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｗａｖｅ ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｕｓｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ：ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｓｔａｒｃｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｓ ０．５ ｇ／１００ ｍＩ ，ｇｌｙｃｅｒｏｌ ｅｏｎｃｅｎ— ｔｒａｔｉｏｎ ｉＳ ２．０ ｍＥ／１００ ｍＬ，ａｎｄ ＰＶＡ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉＳ ２５ ｇ／１００ ｍＩ ，ｔｈｅ ＰＶＡ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｉｌｍ ｉＳ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｍ ｉｓ ２３／，ｍ，ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｓ ３８．０２ ＭＰａ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｔ ｂｒｅａｋ ｉｓ ２２５．６０ ．ＴＧＡ／ ＤＴＧ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｔａｒｃｈ ａｎｄ ｇｌｙｃｅｒｏｌ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＰＶＡ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｉｌｍ ａｔ ｌｌＯ℃ｔｏ ２００℃ｑｕａｌｉｔｙ ｒｅｄｕｃｅｓ ｗｅｉｇｈｔ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｐｕｒｅ ＰＶＡ ｆｉｌｍ，ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｂｏｎｄｓ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｔｅｒｖａ１．Ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｈｅｒｍａ１ ｗａｖｅ ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＰＶＡ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｉｌｍ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｂｒｅａｋ ＰＶＡ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｉｌｍ，ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｗａｖｅ ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｔｅｓｔｉｎｇ，ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｔ ０引言 红外热波无损检测目前具有较为广阔的应用前景 ］。 国内在应用中多为定性分析，存在人为因素，故红外热波无 损检测必向标准化方向发展ｌ２］。在检测工艺中对低发射率 表面（如大部分金属表面）进行检测时，根据《ＧＢ／Ｔ２６６４３— ２０１１无损检测闪光灯激励红外热像法导则》中介绍，测试者 涂水溶性黑漆不仅工艺繁琐，而且易堵塞测试件裂纹细孔而 造成测试误差，因此对于一些表面不能被污染的特殊材料或 结构的被测试件则需其他方式处理。同时试件表面被污染 也会造成测试结果误差［３］。为了解决此类问题，本工作提出 制备一种全黑色薄膜包裹在被测试件外面来解决此问题。 由《ＧＢ／Ｔ２６６４３—２０１１中Ｃ附录》可知薄膜厚度越薄，测试准 确度越大，故为了达到力学性能与测试准确性两者共同的要 可对被测物品表面喷涂水溶性黑漆进行二次加工。由于喷 求，薄膜厚度应控制在合理区间。 ＊北京高等学校青年英才计划（ＹＥＴＰ０７６１）；北京市大学生科学研究与创业行动计划（ｓ２０１４１００２２０５１） 杨国超：男，１９９２年生，研究方向为高分子材料 Ｅ ｍａｉｌ：ｓｕｐｅｒｙｇｃ＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ方健：通讯作者，女，１９７８年生，博士，副教授，硕士 生导师，研究方向为功能材料Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｊ５１５＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ 红外热波无损检测用聚乙烯醇复合膜的制备／杨国超等 ＰＶＡ为环境友好型人工合成的高分子材料，由于其具 ・ １１９ ・ 将１２０ ｍｍ×１５ ｍｌＴｌ样品液氮脆断后对断面进行扫描。 有易成膜、成膜工艺简单且在红外波段发射率较高的特点， 因此选用ＰＶＡ作为主要成膜物质。红外热波无损检测时， 为了提高其检测准确性，包裹在被试件上的薄膜应尽量薄。 同时为达到较好的拉伸强度和断裂伸长率，在制膜过程中需 要添加增强剂与增塑剂。ＰＶＡ分子中含有大量羟基，而淀 粉也为多羟基高分子化合物，因此二者间具有一定的相容 性 ；以淀粉为增塑剂的ＰＶＡ复合膜不仅具有良好的生物 降解性，其拉伸强度与断裂伸长率也明显提高＿５］。淀粉和 ＰＶＡ通过一定方式交联，具有优良的力学性能和耐水性ｌ６］。 甘油的分子结构中含有羟基基团，使得其更易插入和键合到 ＰＶＡ分子中，使得ＰＶＡ分子之间的相互作用力被破坏，增 强了ＰＶＡ分子的柔顺性［７］。同时ＰＶＡ的融化和结晶行为 与甘油含量有关联性，证明了其对于ＰＶＡ的增塑作用 ］。 本实验添加淀粉作为增强剂及甘油作为增塑剂来改性 ＰＶＡ，并探索其干燥成膜工艺。 １ 实验 １．１主要材料及仪器 聚乙烯醇１７９９型，日本和光纯药工业株式会社；可溶性 淀粉，天津市光复精细化工研究所；丙三醇：分析纯，北京化 工厂；乙酸：分析纯，北京化工厂；着色剂；ＸＬＷ（Ｌ）一ＰＣ型智 能电子拉力机，济南兰光机电技术有限公司；ＩＸ；一ＨＪＹＯ４Ａ电 脑测控厚度紧度仪，四川长江造纸仪器有限责任公司； ＪＡ２０Ｏ３Ｎ电子天平，上海精密科学仪器有限公司；ＤＺＴＷ调 温电加热套、ＤＺＦ～６０５０型干燥箱，北京鸿达天矩试验仪器有 限公司；ＪＪ一１精密增力电动搅拌器，北京市永光明医疗仪器 厂；ＴＰ—ｃ８小型搅拌脱泡机，北京东方泰阳系统技术有限公 司；手动刮膜机，天津市博跃机械加工厂；ＴＧＡ＿Ｑ５０热重分 析仪，ＴＡ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＵＳＡ；Ｓ－４３Ｏ０扫描电子显微镜，日本 Ｈｉｔａｃｈｉ公司；ＳＣ３０００热像仪及闪光灯激励系统，彼岸（珠海） 航空器材制造有限公司。 １．２复合膜的制备 采用ＰＶＡ为主要成膜物质，将一定质量的ＰＶＡ母料溶 解于１００ ｍＩ 去离子水中，温度控制在９０￣１００℃之间，并加 入淀粉，保温搅拌１ ｈ后使ＰＶＡ及淀粉充分溶解并混合均 匀，滴加甘油及着色剂搅拌均匀调节ｐＨ值至５，抽真空除去 浆液内气泡并冷却。冷却后将浆料在流延机上流延成约为 Ａ４纸大小的薄膜，在干燥箱中５５℃恒温干燥。待其成膜后 取出放人自封袋中待用。试样制备采用流延试验方法，控制 ＰＶＡ、淀粉、甘油加入量。 １．３复合膜表征及力学性能测试 ＰＶＡ复合膜拉伸强度及断裂伸长率测定的试验条件按 ＧＢ／Ｔ１Ｏ４Ｏ．３－２００６要求，每个试验样品中裁取３个长为１５０ ｍｍ、宽为１２．５ ｍｍ的矩形试样，复合膜厚度为２３ ｍ。 在Ｎ 环境下，对最佳配比复合膜样品１及纯ＰＶＡ膜样 品２以１Ｏ℃／ｒａｉｎ的升温速率自室温２７℃加温到６５０℃进 行ＴＧＡ／ＤＴＧ测试。 样品膜的表面形貌采用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）分析，并 采用最佳配比样品１及纯ＰＶＡ薄膜样品２包裹在被测 试件表面，使用ＳＣ３０００热像仪及闪光灯激励系统，加热能量 ９６ ｋＪ，采集频率６Ｏ Ｈｚ，采集时间１５ Ｓ。 １．４数据处理 采用Ｍａｔｌａｂ７．０和Ｑｒｉｇｉｎ７．５对试验数据进行处理分 析。 ２结果与讨论 ２．１力学性能分析 ２．１．１单因素分析 在淀粉浓度０．５ ｇ／１００ ｍＬ、ＰＶＡ浓度１２ ｇ／ｌｏｏ ｍＬ、甘 油浓度２ ｍＬ／１００ ｍＩ 的基本配比下，分别对ＰＶＡ、淀粉、甘 油进行单因素分析，建立单因素与拉伸强度和断裂伸长率的 拟合方程。 日 薄 山 垂 唾 是 豁 图１淀粉含量变化与拉伸强度、断裂伸长率的关系 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｓｔａｒｃｈ ｃｏｎｔｅｎｔ ｎａｄ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ２ ｆａｃｔｏｒｓ：ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｔｈｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｔ ｂｒｅａｋ 宴 越 避 憩 是 嫱 趟 甘油／ｍＬ 图２甘油含量变化与拉伸强度、断裂伸长率的关系 ｉＦｇ．２ Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｇｌｙｃｅｒｏｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ２ ｆａｃｔｏｒｓ．ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ， ｈｔｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｔ ｂｒｅａｋ 图１中淀粉浓度变化与拉伸强度、断裂伸长率的拟合方 程为：Ｙ１１一一３９．６８６×Ｘ ＋３９．３１６×Ｘ＋２５．９６４、Ｙ】２一 一１００．９５ｘＸ ＋２７．２９７ｘＸ＋１４２．７１， １极值点为０．４９３， 而ｙ ｚ下降趋势在０～Ｏ．５ ｇ／１００ ｍＬ缓慢；故综合考虑在淀 粉为０．４９３ ｇ／１００ ｍＬ处出现综合性能理论最佳值。 ・ １２０ ・ 材料导报 ２０１５年１１月第２９卷专辑２６ 由图２分析可知在制备薄膜的浆液中随着甘油加入量 的提高，拉伸强度及断裂伸长率均出现了先增加后减小的现 ０．１８７、０．４１１、０．４０１；Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３的权重分别为０．１６８、 象。甘油含量与拉伸强度、断裂伸长率的拟合曲线为：Ｙ２ 一 ０．２４５、０．５８８。由此可知对复合膜影响程度由大到小的顺序 依次为ＰＶＡ浓度、甘油浓度、淀粉浓度。 设定３个因素对ＰＶＡ薄膜两项性能的综合性能评价影 响程度由权重的相对大小决定，探究每项性能的两因素之间 的相互关系，方程为： Ｚｌ一０．３１３ＸＹｌ１４－０．６８７×Ｙ２ｌ Ｚ２—０．３１８×ｙｌ】４－０．６８２×ｙ３１ ４．０４７２×Ｘ ＋１３．４６×Ｘ＋２５．７２９、Ｙ２２一一２５．４８１×Ｘ。＋ ４７．９３×Ｘ＋２．３２８５，拟合曲线极值点分别为１．６６３ ｍＩ ／１００ ｍＬ、２．９０３ ｍＬ／１００ ｍＩ 处，综合考虑可以选区问１．６６３～ ２．９０３ ｍＩ ／ｌＯＯ ｍＩ 。 由图３可知，随着ＰＶＡ浓度不断增加，薄膜拉伸强度不 断增加并最终趋于平衡，断裂伸长率先上升后下降。其拟合 出的拉伸强度与断裂伸长率方程为：Ｙ。 一一０．０８１８×Ｘ ４－ Ｚ３—０．５０６×Ｙ２１４－０．４９４Ｘｙ。ｌ Ｗ１—０．４０７ＸＹ１２４－０．５９３×Ｙ２２ ４．６０８８×Ｘ一１８．５９１、 ２一一１．０８４６×Ｘ ４－３８．７３１×Ｘ一 １３４．０６，Ｙ。。极值点为１７．８Ｏ ｇ／ｌＯ０ ｍＬ处，而ｙ３１持续上升并 在１８ ｇ／１００ ｍＬ处以后趋于平缓；综合考虑得ＰＶＡ浓度在 ｌ７．８Ｏ ｇ／ｌＯＯ ｍＩ 时出现综合性能理论最大值。 ２２０ ２００ ｌ８０ １６０ 槲１４０ ｌ２（】 １００ 螽８Ｏ ６０ ４０ ２Ｏ 图３ ＰＶＡ含量变化与拉伸强度、断裂伸长率的关系 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ＰＶＡ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ２ ｆａｃｔｏｒｓ：ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｔｈｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｔ ｂｒｅａｋ 综上，单因素试验方法下成品综合性能最好的成膜配比 为每１００ ｍＩ 去离子水中淀粉０．４９３ ｇ、甘油２．０ ｍＬ、ＰＶＡ ］７．８０ ｇ，力学性能理论最佳值为拉伸强度３７．５３ ＭＰａ、断裂 伸长率２１１．７５ 。 ２．１．２ 因素间交互作用分析 变异系数法是直接利用各个指标所包含的信息，通过计 算得到指标的权重，是一种客观赋权的方法，利用各指标的 变异系数来衡量各项指标取值的差异程度。各项指标的变 异系数公式为： 一立ｉ一１，２，…，＂ ）［ 式中： 是第ｉ项指标的变异系数；ａ 是第ｉ项指标的标准 差 是第ｉ项指标的平均数。各项指标的权重为： ｗ 一 ∑Ｖ 一 １设定ＰＶＡ膜拉伸强度综合性能评价量Ｚ、ＰＶＡ膜断裂 伸长率综合性能评价量ｗ、淀粉浓度为变量ｘ 、甘油浓度为 变量Ｘ 、ＰＶＡ浓度为变量Ｘ。，对应综合评价为 、Ｚｚ、 ； ｗ 、ｗ。、ｗ。采用变异系数法对各个指标进行赋权。按上述 方法对综合评价进行计算得到Ｘ 、ｘ 、ｘ。的权重分别为 Ｗ２—０．２２２×Ｙ１２４－０．７７８×Ｙ３２ Ｗ３一Ｏ．２９４×Ｙ２２＋０．７０６ＸＹ３２ 由Ｍａｔｌａｂ７．０软件建立三维立体模型（见图４一图６），可 得出每种性能与每两个因素之间的关系，以此确定最佳成分 配比。 图４拉伸长度（ａ）和断裂伸长率（ｂ）与淀粉浓度、甘油 浓度两因素之间的三维立体关系图及等高线 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ３Ｄ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ（ａ），ｔｈｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｔ ｂｒｅａｋ（ｂ）ａｎｄ ｔｈｅ ｔｗｏ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ：ｔｈｅ ｇｌｙｃｅｒｏｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｔｈｅ ｓｔａｒｃｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ； ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｔｏｕｒ （ａ） 【ｂ） 图５拉伸强度（ａ）和断裂伸长率（ｂ）与淀粉浓度、ＰＶＡ 浓度两因素之间的三维立体关系图及等高线 Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ ３Ｄ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ（ａ），ｔｈｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｔ ｂｒｅａｋ（ｂ）ａｎｄ ｔｈｅ ｔｗｏ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ：ｔｈｅ ｓｔａｒｃｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ＰＶＡ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ； ｎａｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｔｏｕｒ 由变异系数法分析可得淀粉、甘油、ＰＶＡ浓度对复合膜 的影响程度依次增加；由建立的数学模型可知随着颜色加 深，综合评价不断提高，在等高线上对应各点性能相同。等 高线上的点对应的每两种成分浓度不同，但是成膜后的综合 评价相同，由此可得多种不同浓度比而达到相同的综合性 能，且可以得出最佳取值范围：淀粉（０．２０～０．６Ｏ ｇ／ｌＯ０ ｍＬ）、甘油（２．０～２．５０ ｍＩ ／１００ ｍＬ）、ＰＶＡ（２０．０～２５．０ ｇ／ ・ １３２ ・ 材料导报 ２０１５年１１月第２９卷专辑２６ 对比图４（ａ）、（ｃ）明显看出，由于微波焙烧的选择性加热使菱 铁矿单体与脉石矿物之间产生裂隙，同时矿物呈现疏松棉絮 状；对比图４（ｂ）、（ｄ）看出，焙烧精矿形成海绵状磁铁矿 参考文献 １褚永，李玉平．国际铁矿石资源市场均衡价格探讨［Ｊ］．金 属矿山，２００８（２）：１３ （Ｆｅ。Ｏ ）晶体，表明磁铁矿脱离嵌布的脉石矿物，以单晶聚合 体存在。焙烧效果良好时ＦｅＣＯ。完全消失，海绵状Ｆｅ。Ｏ 的 晶粒发育好，对弱磁选分选极为有利。同时焙烧精矿中出现 大量裂隙，疏松且多微孔，说明了微波对铁磁性的精矿粉比 脉石矿物有更为明显的加热焙烧效果。 由热重曲线分析、ＸＲＤ衍射图谱、透射电镜微观形貌综 ２牛福生，张晋霞，刘淑贤，等．铁矿石选矿技术［Ｍ］．北京： 冶金工业出版社，２０１２ ３王昆，戴惠新．菱铁矿选矿现状ＦＪ］．矿产综合利用，２０１２，２ （１）：２１ ４余永富．国内外铁矿选矿技术进展及对炼铁的影响＿Ｊ］．矿 冶工程，２００４，２４（１）：２６ 合确定：焙烧过程将弱磁性的菱铁矿热分解后转变为强磁性 的磁铁矿（Ｆｅ。Ｏ ）和磁赤铁矿（７一Ｆｅ Ｏ。）。菱铁矿从４００℃ 开始分解，其热分解过程中主要的化学反应有： ＦｅＣ（）３— Ｆｅ０＋ＣＯ２ ３ＦｅＯ十ＣＯ２— Ｆｅ３０４＋ＣＯ ５王德英．微波焙烧在难选铁矿中的应用前景［Ｊ］．矿产综合 利用，２０１３（２）：２５ ６ Ｚｎａｍｅｎｄｄｋｏｖｄ Ｉ。Ｌｏｖａｓ Ｍ，Ｍｏｃｋｏｖｃｉａｋｏｖｄ Ａ。ｅｔ ａ１．Ｍｏｄｉｆｉ— ｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｉｄｅｒｉｔｅ ｏｒｅ ｂｙ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ２Ｆｅ３０４十ＣＯ２— ３Ｆｅ２Ｏ。＋ＣＯ ２ＦｅＯ＋ＣＯ２一Ｆｅ２０３＋ＣＯ ３ＦｅＯ＋Ｈ，ｏ—Ｆｅ （） ＋Ｈ， ｅｎｅｒｇｙ［Ｊ］．Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌ，２００５，４３（２）： １６９ ７罗良飞，陈雯，严小虎，等．大西沟菱铁矿煤基回转窑磁化焙 烧半工业试验ＥＪ］．矿冶工程，２００６，２６（２）：７１ ４结论 （１）对０．１～０．２ ｉｌｌｍ菱铁矿进行微波焙烧试验，结果表 明：焙烧矿比磁化率为２３．８２×１０ ｍ。・ｋｇ一，使菱铁矿转 变为强磁性矿物，品位达到２５．Ｏ８ ，提高了４．２４ ，经磁选 品位达到４Ｏ．２１ ，回收率达到８９．５３ ，实现了菱铁矿的高 效回收。 （２）热重分析表明，该菱铁矿的热分解反应主要发生在 ４００￣６００℃，分解反应温度较低，属较易分解的矿物。 ８何威．菱铁矿磁化焙烧一磁选基础研究［Ｄ］．长沙：中南大学， ２Ｏ１２ ９庞永莉．菱铁矿流态化磁化焙烧技术的开发和研究［Ｄ］．西 安：西安建筑科技大学，２００６ １０刘小银，余永富，陈雯．大西沟菱铁矿闪速磁化焙烧一磁选探 索试验ＥＪ］．金属矿山，２００９（１０）：８４ １１薛生晖，陈启平，毛拥军．低品位菱褐铁矿回转窑磁化焙烧 工业试验研究［Ｊ］．矿冶工程，２０１０（３０）：２９ １２邱俊，吕宪俊，陈平，等．铁矿石选矿技术［Ｍ］．北京：化学工 业出版社，２００９ （３）ＸＲＤ衍射表明，对比焙烧前后矿样的ＸＲＤ衍射图 中各矿物成分的波峰强度值，发现焙烧过程中菱铁矿分解， 转变成强磁性的磁铁矿和磁赤铁矿。 （４）透射电镜分析表明，焙烧使得菱铁矿发生化学反应 形成海绵状磁铁矿（Ｆｅ。Ｏ ）晶体，微波的选择性加热使得呈 嵌布状的菱铁矿热解产生裂隙，疏松且多微孔。 、 １３黄柱成，罗勇，彭虎，等．铁矿石微波热风烧结点火研究ｌ－Ｊ］． 材料导报，２００７，２１（１１）：３０１ １４陈斌，易凌云．某褐铁矿微波磁化焙烧一弱磁选实验ＥＪ］．金 属矿山，２０１１（６）：７１ ≯（上接第１２１页） 应用化工，２００７，３６（４）：３７６ 参考文献 １赵璐．航空发动机涡轮叶片裂纹红外热波无损检测研究 ［Ｄ］．长春：长春理工大学，２０１０ ２戴景民，汪子君．红外热成像无损检测技术及其应用现状 ＥＪ］．自动化技术与应用，２００７，２６（１）：１ ７陈来鹏．聚乙烯醇吹塑薄膜的研究［Ｄ］．太原：中北大学， ２００６ ８ Ｊａｎｇ Ｊｙｏｎｇｓｉｋ，Ｌｅｅ Ｄｏｎｇ Ｋｗｅｏｎ．Ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｌｔｉｎｇ ａｎｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ［Ｊ］． Ｐｏｌｙｍｅｒ，２００３。２６（４４）：８１３９ ９郭亚军．综合评价结果的敏感性问题及其实证分析［Ｊ］．管 理科学学报，１９９８，７（３）：３０ ３李艳红．被检物表面条件对红外热波无损检测结果影响的 研究［Ｄ］．北京：首都师范大学，２００６ １Ｏ邹石龙，何吉宇，杨荣杰．聚乙烯醇增塑体系的性能［Ｊ］．高 ４熊汉国．淀粉基生物质材料的制备、特性及结构表征ＥＤ］．武 汉：华中农业大学，２００８ ５ Ｙｉｎ Ｙｅｐｉｎｇ，Ｌｉ Ｊｉａｎｆａｎｇ，Ｌｉｕ Ｙｉｎｇｃｈｕｎ，ｅｔ ａ１．Ｓｔａｒｃｈ ｃｒｏｓｓ— 分子材料科学与工程，２００８，２４（５）：８４ １１吴鹏．纳米纤维素增强聚乙烯醇膜的合成与表征［Ｄ］．哈尔 滨：东北林业大学，２０１３ １２王迅，金万平，张存林，等．红外热波无损检测技术及其进展 ｌｉｎｋｅｄ ｗｉｔｈ ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏ１）ｂｙ ｂｏｒｉｃ ａｃｉｄ［Ｊ］．Ａｐｐｌ Ｐｏｌｙｍ，２００５，４７（９６）：１３９４ ＿Ｊ］．无损检测，２００４，２７（１０）：４９７ ６董彦博，李培金．淀粉对水转印用ＰＶＡ膜的改性研究ＥＪ］．
