2025年金属涂层工艺 碳化硅涂层工艺(4篇)
金属涂层工艺 碳化硅涂层工艺
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2025年金属涂层工艺 碳化硅涂层工艺(4篇)
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金属涂层工艺 碳化硅涂层工艺篇一
一、涂层剂介绍
涂层胶的分类方法很多，按化学结构分类主要有：
1.聚丙烯酸酯类（pa）；2.聚氨酯类（pu）； 3.聚氯乙烯类（pvc）；4.有机硅类；5.合成橡胶类(如聚氯丁橡胶等)。
此外，还有聚四氟乙烯、聚酰氨、聚酯、聚乙烯、聚丙烯和蛋白质类。目前主要应用的是聚丙烯酸酯类和聚氨酯类。
按在使用上采用的介质不同分为溶剂型和水系型两种。
油性涂层胶是以油性溶剂(甲苯、dmf、丁酮等）作为溶剂，将丙烯酸或聚氨酯溶解而成。其优点是成膜性好、牢度好，pu能贴热风胶，是当前普遍使用的涂层胶。缺点是由于使用了油性溶剂，所以环保方面欠缺一点，特别是现在石油涨价，导致油性溶剂价格一路彪升，大部分的涂层胶由于成本太高，所以使用了比较差的油性溶剂，导致环保不达标，另外随着各国环保标准的进一步提高，所以对涂层胶的环保要求越来越高。
水性涂层胶是以水作为溶剂将丙烯酸或聚氨酯树脂通过专门的乳化设备，乳化而成。其最大的优点是：品种多、环保、价格低廉，现在有很多涂层都是用水溶性胶，例如：一般的水溶性pa、水溶性pu还有皮膜胶、油感腊感、刮色浆料等功能性浆料。水溶性以其功能性、环保性、和价格低廉，将是今后涂层的方向。缺点是成膜性差、水洗牢度差、pu不能贴热风胶。
按涂层工艺及焙烘条件不同又有干式涂层胶和湿式涂层胶，低温交联涂层胶和高温交联涂层胶之分。干式和低温交联涂层胶因其涂层工艺简单，焙烘温度低，省力节能，它们是未来涂层织物发展的趋势。聚丙烯酸酯涂层胶（polyacrylate简称pa）亚克力
性能：耐日光和气候牢度好，不易泛黄；透明度和共容性好，有利于生产有色涂层产品；耐洗性好；粘着力强；成本较低。弹性差，易折皱；表面光洁度差；手感难以调节适度。聚氨酯涂层胶（polyurethane 简称pu）
聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是分子结构中含有—nhcoo—单元的高分子化合物，该单元由异氰酸基和羟基反应而成。聚氨酯涂层剂是当今发展的主要种类，它的优势在于：
涂层柔软并有弹性；涂层强度好，可用于很薄的涂层；涂层多孔性，具有透湿和通气性能；耐磨，耐湿，耐干洗。
其不足在于：
成本较高；耐气候性差；遇水、热、碱要水解。pu涂层剂分类
pu涂层剂按组成分类有：聚酯系聚氨酯；聚醚系聚氨酯；芳香族异氰酸酯系聚氨酯；脂肪族异氰酸酯系聚氨酯。
按使用上采用的介质分为溶剂类和水系类。
溶剂型pu涂层胶
溶剂类pu具有良好的强伸度和耐水性，但毒性大，易燃烧。从组分上来说，它还分为双组分类和单组分类。双组分产品由预聚物和交联剂组成，预聚物是将异氰酸酯与低聚多元醇反应生成的末端为羟基的预聚物。交联剂则是含有多个（三个以上）异氰酸酯基的化合物。溶剂型pu涂层胶大多使用dmf，或甲苯与异丙醇的混合物作为溶剂。为了达到防水透湿的效果，溶剂型涂层整理剂一般采用湿法涂层工艺加工织物。
水系型pu涂层胶
水系型又分为水溶性和水分散型两种。水系pu用于织物涂层整理，量大面广，并有较好的防水性。水系pu涂层胶通常用于干法涂层。为提高涂层产品的耐水性、柔软性和耐久性，应进行前、后防水整理。
从防水涂层的看，pvc防水虽好，但冬天会发硬，变脆，容易产生折痕或断裂，重量也大于pu涂层。pu涂层不仅能克服pu的缺陷，防水也很不错。硅类涂层类似于pu，但是有更好的延展性，且在涂抹厚度很小的情况下能达到pu多次涂层的效果。
二、复合膜介绍 ptfe复合膜 聚四氟乙烯(ptfe)复合织物是集防水、透湿、防风等性能于一体的高功能织物。多微孔的ptfe薄膜形态结构易受粉尘和汗液中油脂的污染,堵塞微孔，而且变形回复性较差，是第一代core-tex防水透湿面料。
第二代core-tex防水透湿面料，在拒水的ptfe膜的一面涂覆亲水拒油的聚氨醋(pu)类防水透湿涂层。这层亲水层防止了微孔膜的污染，使core-tex织物保持更长久的防水透湿性能，不利之处是织物的透湿性能有所下降。
ptfe复合膜与各类织物复合后可广泛用于：
防寒服面料:如防寒服，极地防护服，沙摸防护服，恶劣气候防护服等。
特种防护服面料:消防服，防生化服，浸水作业服，防寒抗浸服，农药作业防护服，酸碱防护服，手术服等。
运动服装:登山服，跑步服，高尔夫球服，滑雪服，钓鱼服，狩猎服等。鞋，帽，手套、睡袋，帐篷、雨具等。pu复合膜
tpu复合膜，即热塑亲水性聚氨酯薄膜的透湿原理首先是亲水性链段吸收人体体温散发的湿气,藉亲水性链段的运动,将湿气由内部迅速向外层扩散(即由高压向低压扩散),然后将湿气向外界大气中蒸发。即利用热塑性聚氨酯的特殊分子结构,由亲水性基团将水分子逐一传递出去,达到高透湿性的目的。其次,由于它表面无孔,其雨水风雪不能渗入,一般耐水压可达9.8×104 pa(10000mm h2o)以上。tpu可水洗,耐低温可达-30℃,质地轻软,是一种较理想的价格又不高(与ptfe膜比)的层压薄膜材料。
产品待性：绿色环保、极好的透气透湿性；绝对防水性、防血污、抗菌；防风且耐寒、防绒、滑爽；耐久性、超泼水整理；易去污整理，可正常水洗。
适用范围： 野战军服、消防、军队特用服装；防护用品、军队用帐蓬、睡袋及邮政包；登山、滑雪、高尔夫等运动用衣；鞋帽用材、箱包、遮光窗帘、防紫外线伞布；防雨、透气的雨披、休闲风衣；医保用品。
产品规格： 门幅宽度：1500mm ；产品厚度：0.012~0.025mm 1）低透透明膜、低透雾面膜、低透乳白膜
2透湿指标：大于1000g/m*24hrs（astme96bw2000版）耐静水压指标：大于10000mmh2o（aatcc127）2）中透透明膜、中透雾面膜、中透乳白膜
2透湿指标：大于3000g/m*24hrs（astme96bw2000版）耐静水压指标：大于10000mmh2o（aatcc127）3）高透透明膜、高透雾面膜、高透乳白膜
2透湿指标：大于5000g/m*24hrs（astme96bw2000版）耐静水压指标：大于10000mmh2o（aatcc127）
适合针织、机织、无纺布等各种不同面料贴合，现在市场上做的最多的tpu复合面料主要为：
四面弹+tpu+摇粒绒，就是人们常叫的softshell。四面弹主要为75d(做女装)和100d(做男装)，摇粒绒主要为75d/72f和100d/144f两种。可以有平纹、斜纹、格子等很多风格。由于其防水、透湿、防风、保暖，使用范围现在已经不局限于普通的户外运动服装，很多国外大型公司将其作为员工的工作服。
化纤机织布+tpu+tricot(涤纶经编网眼布)。机织布主要春亚纺、塔丝隆、牛津布、桃皮绒、尼丝纺等。普通的如228t塔丝隆可以作为冲锋衣的主要面料；而尼龙迷彩印花的面料就可以做军队服装；荧光类的面料可以做警察服等工装；
微孔性pu复合膜，透气性好。
亲水性和微孔性结合的pu复合膜，能结合两者的优点 ptfe与tpu结合的复合膜，能克服ptfe的一些弱点。
ptfe复合膜、tpu复合膜、pu复合膜各种延伸产品，有色、无色、彩色膜等。pvc薄膜产品
三、复合涂层产品赋予面料的特点
（一）风格复合涂层 光感涂层
光泽感涂层,不仅赋予产品靓丽、多彩的外观，同时由于其采用涂层的加工方式，其所用涂层剂的成膜使该类产品同时具有表面光洁、反光隔热、抗酸碱、耐老化、防风防水、防钻绒等性能，根据处理工艺的不同还可具有遮光、抗紫外线及反射红外线等特点。在树脂中渗人金属粉末，形成金属层，反射人体的辐射热，向人体辐射远红外线，提高织物保暖性，并促进人体微循环的功能。产品手感柔软、有弹性、尺寸稳定。
光泽感涂层产品主要体现在视觉效果上，通过在涂层剂中添加各种无机物粉末和金属粉末以涂层的方式施加到织物上，增加了织物亮丽的时尚元素，穿着时具有活力和光艳的新鲜感，尤其适合于年轻人穿着、携带及其用在舞台服饰上，具有很强的视觉冲击力和光泽感的艺术效果。
这类产品包括珠光、铜粉、镭射片、银粉涂层类产品等，主要用于服装加工。
除用于服装领域外，大量用于装饰和雨具，如遮阳伞、遮光窗帘、雨伞等，更能显现其独特的功效。皮膜涂层
无光皮膜涂层(哑光型皮膜)，一般以涤棉、纯棉布为基布，斜纹亦可。膜感强，手感柔软细腻达到仿真皮效果，使织物身价倍增。可作高档服装。
绒毛感涂层，视觉上似磨毛之绒面，而非磨毛工艺而成。触觉上带油滑性绒感，超柔软手感，达到较好的仿鹿皮效果。
油蜡涂层，涂层视觉和触觉有油感或腊感.或二者兼有。可作成皮膜型，也可保存布纹，甚至露底可分有色或透明。
高弹挺括涂层，采用仿氨纶高弹涂层胶涂层，使织物产生仿氨纶般的高回弹性、高伸长率的风格特点，手感挺括，柔软滑爽，若增加水洗或砂洗后整理工艺，能使低档面料使用价值大为提高。适用于纯棉、涤棉、丝绸、人棉、麻类服装面料涂层。
乳感皮膜、色胶皮膜等。透明涂层
透明涂层处理主要达到保护织物本身的染色牢度，使织物挺括；同时还具有防水、防风等功能，透明涂层增加了色彩的亮度，使产品看上去光鲜亮丽。
透明涂层产品保留了原来织物的色彩和风格，迎合了现代年轻人时尚、求新、求异的口味，更为独特的是，其具有反常规纺织品要求的柔软悬垂感、无声无息的特性，产品挺括纸感、穿着沙沙作响。因此，一经问世在国际上就引起广泛关注，成为目前的时尚面料之一。
无膜感防钻绒涂层，用作涤弹春雅纺、涤塔夫绸等涂层。可获得特柔软、滑爽的独特风格，且可获得优异的耐水压，达到理想的防钻绒效果。
（二）功能型复合涂层 防水透湿、防风
采用亲水性或微孔性高分子功能材料涂覆各种基布或采用透湿薄膜与织物层压复合，实现织物防水与透湿功能的统一。防水透湿产品具有防水、防风、透湿的独特功能，表现为人穿着时不会感到闷热，并且能适量地调节体温，保持身体内部的干爽和舒适。防水透湿产品是21世纪科技的重大突破，亦称为“可以呼吸的全功能面料”。目前国产产品也可达到很高的防水透湿性，一般耐水压10000-30000mm，透湿量21500-10000g/(m.24hr)。
加工方式：直接涂层、或复合贴膜。直接复合用的涂层剂有：亲水性pu，聚四氟乙烯、微孔pu；复合贴膜：聚四氟乙烯膜、亲水性pu膜
按需要可加工不同档次如高防水低透湿型、低防水高透湿型等产品，产品用于普通服装、运动服装、军用服装、医用服装和特种职业服包括警服、消防服、通信、建筑、交通、航空、野外作业服等领域。作为医用服装能有效防止病人血液、体液感染医务人员；作为军用服装具有重量轻，使用温度在-40℃时性能不变的优点。抗紫外涂层
采用pa ,pu ,pvc和橡胶等涂层给予超细陶瓷或金属氧化物如氧化锌、氧化钦和氧化铁等混合后进行涂层整理。使紫外线屏蔽剂与涂层剂牢固地粘合在织物上，制成抗紫外线织物。产品具有紫外线屏蔽性，防护紫外线对人体带来的伤害，如皮肤炎、色素杏干皮症、皮肤癌、免疫功能低下、诱发白内障等。在臭氧层破坏的区域如澳大利亚，人们穿着它尤为重要。定向反光涂层产品
定向反光产品也称回归反射产品俗称反光产品，它是将反光元器件如玻璃微珠（珠光粉）施加于织物上，利用光线在玻璃微珠内折射反射后回归的光学原理，使反射光按人射光方向大部分地返回光源方向。这种产品是一种具有安全功能的产品。当在夜间或黑暗处活动的人员穿着或携带此种回归反射安全材料，在遇有光线照射时，由于回归反射的功能，会产生醒目的效果，提高自身的能见度，从而使处于光源处的人员很快地发现目标，有效地避免事故的发生，保证人身的安全。远红外涂层产品
远红外涂层产品是将远红外纳米级陶瓷粉末制成涂层浆料利用涂层的办法施加到纺织品上。用此种材料制作的远红外线服装的功能有:使服装内的温度比普通织物更高，具有保暖功能；穿这种服装有一种轻松舒适的感觉，具有消除疲劳、恢复体力的功能;对神经痛、肌肉痛等疼痛症状具有缓解的功能；对关节炎、肩周炎、气管炎、前列腺炎等炎症具有消炎的功能;对肿瘤、冠心病、糖尿病、脑血管病等常见病具有一定的辅助医疗功能；具有抗菌、防臭和美容的功能。记忆特性涂层
采用随温度、湿度变化的形状记忆聚氨酯进行涂层，使涂层能随温度、湿度变化而发生变化，从而让人感觉更加舒适。
另外，在涂层整理剂中加入与之配备的阻燃剂、抗菌剂等可开发出各类功能型产品。而且，涂层整理剂还可应用在棉织物防皱免烫、针织物的形态固定、羊毛的防缩、机可洗加工等。
四、各种涂层加工介绍
类似涂层的后整理大致分为:浸扎、干法涂层（包括发泡涂层）、湿法涂层、复合(ptfe,tpu,pu)、tpu或pvc压延、其中干法涂层的种类最多，不易区分。涂层加工介绍
1、pa涂层，又叫ac胶涂层，即聚丙烯酸涂层，是目前最普通最常见的一种涂层，涂后可增加手感，防风，有垂感。
2、pu涂层，即聚氨酯涂层，涂后织物手感丰满，有弹性，表面有膜感。
3、防绒涂层，即指防羽绒涂层，涂后能防止羽绒跑绒，适合做羽绒服面料。但现在涂层中凡有水压要求的pa涂层也叫防绒涂层。
4、pa白胶涂层，即在织物表面涂一层白色的丙烯酸树脂，能增加布面的遮盖率，不透色，并使布面颜色更鲜艳。
5、pu白胶涂层，即在织物表面涂一层白色聚氨酯树脂，作用基本同pa白胶，但是pu白胶涂后手感更丰满，织物更有弹性，牢度更好。
6、pa银胶涂层，即在织物表面涂一层银白色胶，使织物具有遮光，防辐射的功能，一般多用于窗帘、帐篷、服装。
7、pu银胶涂层，基本功能同pa银胶涂层。但pu涂银织物具有更好的弹性、更好的牢度，对于帐篷等要求高水压的面料，pu涂银相对pa涂银更好。
8、珠光涂层，通过对织物表面珠光涂层，使织物表面具有珍珠般光泽，有银白色和彩色的。做成服装非常漂亮。也有pa珠光和pu珠光之分，pu珠光比pa珠光更加平整光亮，膜感更好，更有“珍珠皮膜”的美称。
9、油光涂层，涂后表面光滑油亮，一般适用做台布桌布。
10、有机硅高弹涂层，又叫纸感涂层。对于薄型棉布很适合做衬衣面料，手感丰满，很脆又富有弹性，具有很强的回弹性，抗皱。对于厚型的面料，弹性好，牢度好。
11、皮膜涂层，通过对织物表面进行压光和涂层，使织物表面形成皮膜，完全改变织物的风格。一般皮膜面做成服装的正面，有皮衣的风格。有亚光和有光两种，并可在涂层中添加各种颜色做成彩色皮膜，非常漂亮。
12、阻燃涂层，通过对织物浸轧或涂层处理，使织物具有阻燃效果。并可在织物表面涂成颜色或银色。一般用做窗帘、帐篷、服装等。
13、特富龙三防处理，通过对织物用杜邦特富龙处理，使织物具有防水、防油和防污的功能。
14、抗紫外线涂层，通过对织物进行抗紫外线处理，使织物具有抗紫外线的功能，即阻止紫外线穿透的能力。一般浅色较难做，深色比较容易达标。
15、耐水压涂层，常规有600-20000之间，根要求结合pa、pu多层涂刮。
16、pvc涂层，涂后表面光滑油亮，一般适用做台布桌布等。
17、发泡涂层，需要单独的发泡机来预制浆料，常用于窗帘布、有手感柔软厚实、遮光等特色。
18、还有专门针对棉布的涂层，如：棉布刮色涂层、纸感涂层、洗旧涂层、隐纹涂层、油感涂层、腊感涂层、彩色皮膜涂层等等。复合加工介绍 热熔复合，（热熔胶复合）
布贴膜，各类纺织面料贴ptfe、pu、tpu膜（有透明、雾面、白膜、加色、彩膜等）。产品具有高透湿、高耐水压，ptfe膜还具有耐高温性能。手感舒适柔软、防风耐寒、防绒、滑爽，且还可赋予抗紫外等多功能，可膜做面，雾面或特亮风格、有镜面效果。适合做登山、滑雪、高尔夫等运动服装、特殊工装、休闲服、防护服、医用品。
布贴布，各类有弹力面料复合。具有厚重感、防风、保暖、透气，风格种类多，手感柔软、舒适。适合休闲服装、汽车坐垫、装饰面料及家纺类。
三合一，各类纺织面料贴防水透湿膜后，再贴各种规格底布或其他面料网布等。产品具有高耐水压、透湿、防风保暖、手感柔软、穿着舒适、牢度优异。可广泛应用于高级运动系列、防护系列、医用及户外用品。
胶点复合（用水胶复合）
各类纺织面料相互复合，根据应用范围可分为家纺系列和服装面料系列。
家纺系列：手感挺括、丰满、耐水洗、抗皱、有高固纱效果。适用于：各类沙发面料、艺布及高级装饰材料、汽车坐垫等。
服装面料系列：手感柔软、厚实、耐水洗、干洗、砂洗、保暖性好、抗皱。可用于：冬季各类时装、休闲装、保暖服、风衣等。
五、防水透湿功能测试 a．透湿测试标准： 1.控制杯法
1.1 水蒸气透过法 1.1.1正杯法
a,中国国家标准:gb/t12704-91 b b,美国材料实验协会标准：astm e96 produce b and d c,日本工业标准：jis l-1099 a2 d,加拿大标准：(cgsb)-4.2 no.49-99 e,英国标准:bs 7209-1990 1.1.2倒杯法(也叫吸湿法)a，美国材料实验协会标准：astm e96 bw(1995版和2000版)1.2 干燥剂法 1.2.1正杯法
a，中国国家标准：gb/t 12704-91 a b，日本工业标准：jis l-1099 a1 c，美国材料试验学会标准：astm e-96 a、c、e 1.2.2倒杯法
a，日本工业标准：jis l-1099 b1、b2 b，美国材料试验学会标准：astm e-96 c，比利时ucb公司标准：ucb 法 d，英国标准:b.t.t.g法
最常用的方法：astm e96 bw，美国材料试验学会标准，水蒸气倒杯法。
由于美国在这个行业一直处于领先地位，而且该国的市场也非常的大，该方法测试的数据也相对较高，astm标准自然而然成为最常用的方法。现在大部分客户都采用该方法做检测。
测试原理如下：将被测试的织物覆盖在盛有蒸馏水的透湿杯上，固定后倒置，用精度为0.001g的顶加载天平称其重量，并将其安置在风洞排的位置上。在杯子进入温度为23℃、相对湿度50%、风速2.5m/s的环境室进行称量之前，记录环境的温度和相对湿度。每个杯子的重量和称量的时间都记录下来。将3h，6h，9h，13h，23h，26h，30h时的重量记录下来，用wvt=24*△m/(s*t)公式计算水蒸气传递速度。6个样品的平均值作为测试的结果，平均值乘以24转换为以g/m2*24h为单位的结果。
需要特别指出的是，astm e96 bw法有1995版和2000版，95版的测试条件不成熟，测试的相对数据较高，现在基本上采用的都是2000版。
测试结果最高的方法：jis l-1099 b1、b2 日本工业标准。
测试原理如下:用醋酸钾作为干燥剂。将ptfe薄膜用橡皮环箍在塑料杯上制成一个水蒸气通透杯子。在将薄膜包覆在杯子上之前，将足够的醋酸钾溶液放入到水蒸气通透杯子中，充满杯子容积约2/3。从每一织物上取出20cm*30cm见方的3块样品。每一样品放置在测试支撑架上。所有涂层或层压织物用橡皮环固定在支撑架上，并且涂层或层压面朝外。样品支撑系统的安装以能够漂浮在23℃水温的水槽中为准。在薄膜朝上方向测试完测试杯质量(包括试样、干燥剂和薄膜)后，迅速将测试杯倒过来并放入样品支撑架中。这一装配方式被放置在恒温30℃±2℃装置中。15min后，将测试杯取出恒温装置，将其倒置过来并测定其重量。水蒸气通透性按wvt=24*△m/(s*t)公式计算。
在透湿测试中，日本的干燥剂倒杯法似乎更收到生产商的青睐，因为它可以迅速在较小试样上进行测试，不需要对环境中的相对湿度进行控制，而且测试装置和耗材较为便宜。
2、出汗热盘法，也称皮肤模型法 a，iso标准：iso 11092 b，消防防护服测试：nfpa 1971 c，美国材料试验学会标准：astm f 1868-98 b d，德国标准：din 54 010 t01-a iso 11092 出汗热盘法是一种用来测试模拟紧贴皮肤所发生的传热传质过程的装置。从测试原理来看，出汗热盘测试方法属于蒸发热转移阻抗法，是用于测量不同类型织物对水蒸气的阻抗(水蒸气阻抗是指织物两侧的蒸气压力差值除以压力梯度方向单位面积总的蒸发热流量)。蒸发阻抗越高，织物的呼吸性越差；蒸发阻抗越低，则透水汽性能越好，或者说出汗热盘法测试的是蒸气热传递阻力。蒸发阻力测试值(ret值)范围一般为148.7～3.9m2pa/w。
ret值小于6时，认为是极端透气，在高运动水平时穿着舒适；在6与13之间时为非常透气，在高运动水平时穿着舒适程度一般，但在一般运动水平时穿着舒适；在13与20之间时为透气，在高运动水平时穿着不舒适，但在一般运动水平时穿着舒适；在20与30之间时，为低透气，在高运动水平时穿着非常不舒适，但在低运动水平时一般舒适；高于30时为不透气，在所有运动水平时穿着都不舒适。
出汗热盘法由于其更加合理性，正被越来越多的业者所采用。但是，国内面临最大的问题是现在还没有一家测试机构能够做该测试。b．耐静水压测试标准：
2表示静水压的单位有n /m、kpa和水柱高度m。换算关系为1m水柱高度等于9.82 kpa。(1)低压测试方法：
中国国家标准gb /74744-1997《纺织织物抗渗水性测定静水压试验》;中国行业标准fz/t01004-1991《涂层织物抗渗水性测定静水压试验》中的低压法;加拿大标准(cgsb)-4.2no.26.3-1995《纺织织物抗渗水性测定静水压试验》;国际标准iso1420-1987《橡胶和塑料涂层织物抗渗水性测定静水压试验》;日本工业标准j is l-1092《纺织品抗水性静水压试验a》;美国纺织化学家和染色家协会标准aatcc 127《纺织品抗水性静水压试验》;美国标准测试法(或美国材料实验协会标准)astm d751-1995《涂层织物抗水性测定b》等方法。(2)高压测试方法：
fz/t 01004-1991《涂层织物抗渗水性测定静水压试验》中的高压法;iso 1420-1987《橡胶和塑料涂层织物抗渗水性测定静水压试验》;jis l-1092《纺织品抗水性静水压试验b 》;astm d751std-191a 5512 和astm d3393《涂层织物防水性标准说明》等方法
2国内常用yg812型水压仪测防水指标。按照gb4744-1984标准,试样以100 cm圆面积夹紧在仪器的夹头上,用(20±2)℃的水或(27±2)℃的水,(65±2)%相对湿度环境,在(980±50)pa/min或(5880±295)pa/min等速增加水压的情况下,观察试样表面,当出现三处渗水水珠时表示试样已透水。国外静水压测试仪一般按照能承受的静水压值的大小分为静压头试验仪和牧林水压测试仪,它们能承受的最大压力分别为99.9 kpa和1103.0kpa。
六、其他后整理加工
双色仿旧涂层整理--刮色涂层
随着人们对生活时尚的追求，服装面料也在发生着越来越多的变化。仿旧服装面料已不再局限于单一的牛仔布，提花织物经双色涂层、水洗后应用于服 装，更是别具一番风格。怎样能保证面色洗除30％-40％，从而恰到好处地露出底色，形成双色效果且具有仿旧风格，是最为要害的问题。
面料的选择要点：以布面纹理效果突出、明显为佳，这样更能体现色彩的鲜明对比和现代气息的风格。布面质量：整洁、要求无毛屑、断纱等疵点，从而保证成品布面的美观性。前处理要均匀、透彻，吸湿性要好，以免成衣水洗后产生色花、阴阳面等不良现象，有利于涂层色浆均匀、充分地渗入纤维，进而有利于水洗后颜色效果的体现。
工艺流程：落水定型——涂层——烘干（——涂层——烘干——）成衣——水洗 轧纹
漂白、印花或染色织物，经过树脂浸轧和适当烘干以后，用刻有花纹的金属辊进行热轧处理，使织物轧有凹凸花纹，再经高温焙烘固着树脂，使所轧凹凸纹具有耐洗耐穿性能，形成具有新颖凹凸风格的产品。此种工艺方法称为拷花或轧花。主要用于棉、合成纤维及混纺织物的加工。烫金
鉴于烫金工艺的环保性，烫金已应用到越来越多的日常生活用品当中，它具有油墨无法取代的高光泽、具有较强的水洗牢度，且烫印后的布料可耐洗多次不掉色，使服装（布料）显得更加高贵和新潮，已博得越来越多人的青睐。使用方法：
（1）将配套之烫金浆用30t-43t网版印刷到布料上，印刷次数为2-3次，目的是使布料表面平坦以保证烫印效果；
（2）再将对应烫布料、烫金箔烫在烫金浆上，普通金银纸色的烫印温度为160°c左右，镭射烫金纸的烫印温度为130°c，时间均为15秒，（烫印时间、温度可自行调整，以烫印效果不变色为准）。
烫金方式
（1）热烫。把衣服放在转印机上后，把烫金纸有颜色的一面向上放在印好的烫金浆上，热转印机和烫金机温度调到160℃～170℃，热转印机需1～2s，烫画机需10～20s，烫出图案（一般根据不同的环境使用不同的参数）。
（2）冷烫。把烫金纸有颜色的一面向上放在印好的冷烫浆上，在承印区域用力平压即可。
烫金箔
烫金的主要材料是电化铝（也称金箔），它是以涤纶薄膜为片基，涂上醇溶性染色树脂层，经真空喷镀金属铝，再涂上胶粘层而制成。即由基膜层、醇溶性染色树脂层（又可分为隔离层、染色层）、铝层和胶粘层组成。
基膜层是电化铝箔其它各层的载体薄膜，起着支撑作用，基膜层所用的材料为12～16μm厚的涤纶薄膜。
隔离层可以使电化铝箔的染色层与基膜层烫印时易分离；染色层用以显示电化铝箔的颜色，它是由三聚氰胺醛类树脂、有机硅树脂等和染料组成。
镀铝层可使电化铝箔呈现金属般的光泽，铝是很好的光反射材料，气态铝在真空下可均匀地附着在染色层表面。
胶粘层主要由甲基丙烯酸酯或虫胶组成，用以在烫印时使电化铝箔涂层粘接到承印材料上，并起保护镀铝层的作用。
烫金机理
烫金的工艺流程包括：
烫印准备→装版→垫版→烫印工艺参数的确定→试烫→签样→正式烫印。其工艺主要是利用热压转移的原理。在合压作用下电化铝与烫印版、承印物接触，由于电热板的升温使烫印版具有一定的热量，电化铝受热使热熔性的染色树 脂层和胶粘剂熔化，染色树脂层粘力减小，而特种热敏胶粘剂熔化后粘性增加，铝层与电化铝基膜剥离的同时转印到了承印物上，随着压力的卸除，胶粘剂迅速冷却 固化，铝层牢固地附着在承印物上完成一烫印过程。
从电化铝的组成和烫印机理看，要想获得理想的烫印效果，烫印所用的电化铝箔必须符合下列要求：底层涂色均匀，没有明显色差、色条和色斑；底胶涂层均匀，平滑、洁白无杂质，没有明显条纹、砂点和氧化现象；光泽度好；牢固度强；清晰度高；型号正确。
特殊效果工艺
特殊效果烫金有皱纹烫金、凹凸烫金、两色混烫等等，需要精细的制作工艺，简述如下：
在烫金浆中加入少许发泡浆，印刷工艺同上。皱纹效果是在转印时把电化铝揉皱覆在图案上压烫，因烫金浆内有发泡浆起作用，压烫时浆面与电化铝皱面在高压下形成不规则的褶皱，自然美丽的皱纹立刻生成。凹凸效果是在烫金纸的上面再加一层揉皱的牛皮纸，压烫过程中烫金面呈现凹凸不平的大理石花纹效果，其烫印工艺同皱纹烫金。
pu、pa涂层鉴别
1、用橡皮用力压在布面上然后提起来，pa会跟着橡皮粘上来而pu则粘不起来。
2、在2块布的涂层面上各滴几滴甲苯（如有条件的话），然后用手轻轻的搓pa 涂层会掉，pu 不易。
3、pa涂层弹性差，不耐皱。pvc压延与pvc涂层鉴别
pvc压延是底布先打好底，pvc浆料是用pvc糊状树脂，通过专门的机器压成一定厚度的pvc膜，再经过高温压在底布上，然后切边打卷。pvc涂层是有专门的pvc胶用干法涂层直接涂在底布上，然后烘干固化打卷。两者区别在于一个是压延法，一个是用干法直接涂层，做成的产品各有优缺点，压 延的优点：可以做得很厚，并且还能做花纹，但缺点：手感较差，牢度较差。而涂层的pvc优点：手感好，牢度好，价格便宜，缺点是：涂层厚度比较薄，对底布的要求高(纬密太稀的布不适合涂层)区分，就是看它的厚度和牢度。
七、复合涂层产品市场
复合涂层产品主要应用市场
服装，运动服、防寒服、潜水服，时尚服装 户外用品，帐篷、睡袋、箱包
家用纺织品，窗帘、沙发布、桌布、装饰用品等 医用纺织品，手术服、防护服、创口贴基布等 军用纺织品，军服、降落伞、救生筏、救生衣
工业用品，防水布、遮阳布、充气床垫、赛艇用帆布 目前市场上主要的复合涂层产品（附后）
八、常见疵点 刮色涂层
1、边中色差。（特别是宽幅织物）
使张力控制均匀，保持涂层平台上的布面平整。
涂层刀因长期使用的磨损出现弧度，此时要磨平涂层刀的刀口。及时取样，调节弯棍，调节左右刀位。
2、加浆痕迹
加浆时要轻而均匀，最好在接头处追加浆料。添置加浆槽，避免加浆时浆料与布面直接接触。
3、布面色点(涂层浆料中没有分散均匀的涂料微粒所致)将涂料或色浆以100目以上的丝网过滤。
配制浆料时适当延长搅拌时间，以保证涂料微粒均匀地分散。
4、刀线的产生（毛屑或线头嵌于刀口而在布面形成的一条长痕，严重影响正品率）加强前处理（使用胶带反粘），保持布面的整洁。特殊布种，采取一定的刷毛、吸尘、清洁措施。
5、涂层的露底现象。
调整浆料的厚薄，提高浆料的流动性。适当加大吃刀深度。
6、成衣水洗后出现阴阳面、色花的现象。剩余色浆尽量不要用，使用适宜分散剂。要求前处理透彻、均匀，吸湿性能好。涂层前清水定型，去除布面折皱印。
涂层过程中温度、车速等工艺参数要严格控制。水洗过程控制。涂层常见加工问题
染色时破边，导致涂层的浪费大
轧光涂层时温度没控制好，导致颜色变的厉害 刮刀的边缘要控制好，不然造成门幅浪费！
倒浆时应在一匹快结束时倒，可以有效控制倒浆印 保持涂层机干净，以免淡颜色的面料弄脏
缝头时要缝好，减少纬斜，要缝的牢固，否则面料从中间撕裂的话对机器和面料损耗都非常大 涂层第一刀最重要，所有的手感和吃浆，都由第一刀决定！涂层产品疵点
1、手感发粘
涂层织物若出现手感发粘现象，应从两方面寻找原因:一是涂层胶选择是否合理，二是烘干及焙烘条件是否满足要求。涂层胶的正确选择是决定涂层织物品质的关键因素。但若涂层后的焙烘工艺不合理涂层整理剂不能很好地交联成膜，也容易引起织物的手感发粘。
2、折后白痕
出现折后白痕现象提示涂层胶没有在织物上很好地交联成膜。
首先，检查涂层胶的选择是否合理。不同的涂层胶表现出明显的风格、性能差别，使用条件也各不相同但即使同一类型的涂层胶，由于基布材质、组织结构的不同，涂层的膜结合牢度也会产生明显的差异。
其次，确定焙烘工艺条件是否合理。织物涂层是高分子材料在织物表面交联成膜的过程。因此焙烘条件是否充分直接影响涂层织物的膜结合牢度。通常涂层胶生产厂商会根据所提供涂层胶的结构与性能。给出一个大概的焙烘条件但实际生产中必须针对不同的基布、不同的设计要求进行反复的前期实验以确定最佳焙烘温度和时间确保涂层织物的膜结合牢度达到设计要求。
另外，选择不同的防水方式对涂层织物的膜结合牢度有一定影响。通常采用前防水方式虽然涂膜均匀、成膜薄。手感柔软但由于经过前防水整理的基布表面光滑，具有一定的拒水性。因而在一定程度上影响水性胶与荃布的结合。所以膜结合牢度相对于后防水方式略差。
3、刀丝
出现刀丝应及时检查涂层刀口是否沾有线头、碎屑、浆皮等杂物一经发现立即清除。另外缝头一定要处理好，最好采用包缝，确保平稳通过刀口。
涂层胶必须现用现配，并经充分搅拌、过滤。剩浆应密封保管存放以不超过48h为宜:再次使用前必须经过表面硬皮去除、搅拌、过滤。
4、布边漏胶
涂层设备探边装置灵敏度不足、预涂层半成品存在破边、脱针、掉铗疵病时易产生布边漏胶现象。因此涂层半成品的品质必须从严把关。遇毛边织物由于毛边影响光电探边装置对边缘的识别，因此更容易出现布边漏胶现象、应将涂层头两端挡料板各内调0.5cm，即可较好地解决布边漏胶的疵病。
金属涂层工艺 碳化硅涂层工艺篇二
汽油车用催化剂--三效催化剂助剂
2.3 三效催化剂助剂 2.3.2 助剂的作用
助剂也称作助催化剂，是三效催化剂的核心技术之一。三效催化剂主要由活性组分、助剂和氧化铝涂层三大部分组成，其活性组分主要为贵金属铂pt、铑rh和钯pd，可选择余地不大，可见涂层和助剂是主要研究对象。三效催化剂助剂的作用主要有：（1）提高催化剂的高温稳定性。三效催化剂的工作温度高达800－1000℃，紧耦合催化剂的表面的温度甚至能达到1100℃以上。这就要求催化剂要有很好的高温稳定性及抗高温烧结能力，用于氧化铝涂层的热稳定助剂就属这一类助剂。用作三效催化剂热稳定助剂的主要有碱土和稀土金属的氧化物等
（2）促进贵金属的分散。三效催化剂的转化效率主要取决于活性组分的分散程度。贵金属活性组分的分散程度越大，金属粒子越小，就能提供更多的催化反应活性位，催化剂比活性就越高，转化效率越大。在实际制备过程中，应根据所采用的贵金属原料及制备工艺选择合适的分散助剂。稀土金属铈ce和la等对贵金属具有很好的分散作用，常被作用三效催化剂的分散助剂；
（3）增加催化剂的低温催化活性。为缩短催化转化器的起燃时间、降低汽车在冷起动阶段污染物的排量，要求三效催化剂具有很好的低温催化活性。当然可以通过增加催化剂中贵金属的含量来提高催化剂低温活性，但成本较高。另一个途径就是使用过渡金属铜cu、铁fe等金属氧化物助剂；
（4）提高催化剂的储──放氧能力。储氧能力是三效催化剂一个重要的性能指标，储氧能力越强催化剂空燃比窗口越宽、催化活性越高。三效催化剂常用的储氧助剂有铈ce、锰mn及镨pr的氧化物等，其中氧化铈ceox用得最广；
（5）（6）促进水煤气反应。稀土金属氧化物等能促进水煤气反应，从而提高三效催化剂的催化转化效率； 改善催化剂界面吸附特性及表面酸碱性。有些助剂可改变催化剂对不同反应物种的吸附特性，从而提高催化剂的对目标反应物种的选择性催化能力或提高对目标反应产物的选择性。催化剂表面酸度值对催化剂的活性及选择等都会产生影响，碱金属和碱土金属氧化物等是很好的、调节催化剂表面酸碱度的助剂；
（7）影响催化剂的金属──载体强互作用（smsi）。近来的研究表明在三效催化剂涂层中金属组份与载体之间存在着强相互作用smsi，这种强相互作用有可能改变催化反应历程，从而影响催化剂的活性。添加稀土金属氧化物等助剂可以改变这种强相互作用，从而提高催化剂的活性或选择性等；
（8）增强催化剂抗中毒能力。催化剂的化学中毒形式总的来有两种：①致中毒物种与催化剂活性组份发生反应产生新的物种，致使催化剂活性位永久性减少，不可再生；②致中毒物种吸附在催化剂的活性位上，阻止目标反应物与催化剂的接触，这种中毒过程一般可以再生。可在催化剂中加入抗中毒助剂，来解决中毒问题。抗中毒助剂主要有两类：一类是对致中毒物种具有更强的选择吸附及反应能力，这类助剂优先与致中毒物种反应，消耗自己以延长催化剂的使用寿命；另一类是对致中毒物种较钝感的助剂，将这类助剂定向“缝制”在易中毒组份的表面或周围，阻止致中毒物种与催化剂活性组份的接触，从而达到保护催化剂活性组分的作用；
（9）产生新的活性中心或活化原有的活性位。稀土金属氧化物（如氧化铈等）对贵金属具有很好的分散作用，可使催化剂产生新的活性位；另外这类助剂也可对钝化了的活性位进行活化，两种作用的结果都有助于提高催化剂的催化活性
（10）直接参与三效催化反应。如前所述，助剂也称助催化剂，表明助剂在某些条件下是直接参与三效催化反的。稀土金属、过滤金属氧化物及氧化铝等本身就是很好的工业催化剂，在三效催化反应表现出一定的催化净化能力等；
（11））用于氮氧化物吸附──还原稀燃催化剂中。这类催化剂助剂主要有氧化钡bao等。如图21和图22所示，在稀燃时吸收排气中过多的氮氧化物，生成硝酸钡ba(no3)2；在富燃时硝酸钡分解释放出来与排气中的还原性气体反应被还原；
2.3.2 助剂的种类与功能2.3.2 助剂的种类与功能 如前所述，助剂是三效催化剂研究的核心内容所在，也是专利申请的重点所在，对助剂研究的文献报告也很多。目前应用于三效催化剂的种类很多，所用物种几乎涵盖了除放射元素以外的所有元素。总体来说用于三效催化剂的助剂可归纳为三大类：碱（土）金属、稀土金属和非贵金属的氧化物。碱（土）金属以钾k、钠na、镁mg、钙ca、钡ba等金属氧化物应用较多；稀土元素主要有la、ce、pr等轻稀土等；非贵金属包括过渡金属铁fe、钴co、镍ni及钛ti、钒v、锰mn、钇y、锆zr等金属氧化物；
碱金属k、na的氧化物碱性较强，用作三效催化剂助剂时主要是用于调节催化剂的表面酸碱值及界面特性等。但其氧化物熔点相对较低，高温下促进液相烧结，对涂层及催化剂的热稳定性不利。碱土金属氧化物也是强碱性氧化物，同样可以用于催化剂表面酸碱值的调节。碱土金属氧化物的熔点都较高，是较好的热稳定助剂；
稀土金属氧化物是三效催化剂中应用最多的一类催化剂助剂，这与稀土金属特殊的电子层结构有关。稀土金属对贵金属的分散、涂层的改性、催化剂的储氧能力等都有很好的促进作用，其中氧化铈被认为是三效催化剂必不可少的助剂。氧化铈ceox在三效催化剂中的作用很多，主要功能在于提高催化剂的储氧能力。氧化铈的储氧机理如图23所示。稀燃时还原态的ce2o3吸附排气中过量的氧气，自身被氧化成高价态的ceo2。富燃时ceo2释放出吸储的氧气参与催化反应，自身被还原成ce2o3。向氧化铈中添氧化锆可提高氧化铈的储氧量和储、放氧速率，因此在催化剂制备中大多数用的是铈锆固溶体。为进一步改善铈锆固溶体的储氧性能，提高其热稳定性可以再入y或la的金属氧化物等。
2.3.2 助剂的负载
以浸渍法或浆涂法将助剂或其前驱体涂覆到蜂窝陶瓷载体涂层上的过程称之为助剂的负载。浸渍法的负载过程，首先是制备助剂溶液或浆液，然后采用浸渍法或等量浸渍的方法将助剂前驱体浸渍到氧化铝涂层上，再经陈化、烘干、焙烧等工艺将助剂氧化物负载到涂层上。或者先以浸渍法将助剂负载在g-al2o3微粒上，再制备成g-al2o3蜂窝陶瓷涂层。在制备助剂溶液时一般采用可溶性的金属盐（如金属硝酸盐等），在某些特殊场合也可采用有机溶剂制备助剂浸渍液。为简化制备过程，在大多数情况下是将多种助剂的可溶性盐按比例溶于水中制备成浸渍液。图24为氧化锆的负载过程示意图。浸渍法负载助剂的过程实际上浸渍液在氧化铝孔道内吸附──溶解平衡的过程，这种平衡过程与孔道的特性、溶液的浸润能力及溶液质量等因素有关。图25为浸渍吸附──溶解进程的示意图；
浸渍过程是溶质在吸附界面上发生的“吸附－－溶解”动态过程。在图25 a中，浸渍刚开始时，浸渍液进入孔道并不断向孔内部深入，同时溶质离子（如zr4+）向孔道壁面迁移发生吸附，吸附过程由孔口向孔内部不断进行。在吸附平衡之前，溶质离子吸附速度大于溶解速度。在孔道刚被浸渍液充满时，孔口处溶质离子的吸附量要高于孔内部。在浸渍液到达孔道最深处时，溶质离子有可能被耗尽。如在此时即将载体与浸渍液分离，并快速烘干（除去孔道内的残液），则将导致溶质离子的吸附量由孔口至孔底逐渐减少，呈递度分布。图25 b显示，如果将载体与浸渍液分离后静置足够长的时间，使吸附――溶解平衡后再烘干，则溶质离子可在孔道内实现均匀分布。但很显然，溶质离子在孔道表面的吸附并未达到饱和。在图25 c中，载体在过量浸渍液中浸渍足够长的时间，溶质离子在整个孔道表面达到均匀、饱和吸附，吸附量最大，这代表大部分的催化剂浸渍过程。图25 d所示为溶质离子在孔道表面吸附平衡系数（饱和吸附量）较大且溶质离子浓度较低的情况。进入孔道内浸渍液中的溶质离子全部被靠近孔口的孔道表面所吸咐，当浸渍液到达孔底时残液中已无溶质离子。由于存在浓度梯度，孔外浸渍中的溶质离子会向孔内迁移。而进入孔内的溶质离子最先被吸附在孔口处，并最终将浸渍液中所有溶质离子耗尽，达不到吸附平衡。图25中a、b、c、d所示的吸附过程导致溶质离子（催化剂组分）在孔道内不同的分布特性。由此可根据需要，对浸渍吸附过程进行控制以制备具有不同特性的催化剂；
由图25可以看出，浸渍液中助剂离子在涂层微孔内的吸附──溶解平衡主要与浸渍液的用量、时间及助剂离子在微孔内迁移速度等因素有关。而助剂离子在涂层及其微孔内的迁移速度又受温度影响较大。浸渍法负载助剂的过程，是借助加热过程将助剂金属盐（如硝酸盐）分散成目标金属氧化物的。金属盐分散的程度、金属氧化物的晶型和晶粒等理化特性受焙烧过程的加热步骤、恒温温度及恒温时间等影响较大。所以浸渍法负载助剂的过程更要求严格控制烘干及焙烧过程的加热制度；
浆涂法负载助剂时，直接采用相应的金属氧化物粉末作为原料（如铈、锆氧化物固溶体颗粒）。采用研磨或超能球磨的方法，对助剂和氧化铝粉末的混合浆料进行充分研磨混合，制浆后再涂覆到蜂窝陶瓷载体上。浆涂法负载过程需要控制的关键因素是助剂氧化物在涂层中的分散、混合均匀程度，分散越好、混合越均匀助剂负载质量越好，因此研磨或球磨过程是浆涂法的关键步骤；
浸渍法可使助剂很均匀地分散在涂层中。同时，通过控制加热分解过程的加热速率和恒温温度与时间，可控制助剂金属氧化物颗粒的粒径在纳米级别。但浸渍法负载工艺相对复杂，不易控制。浆涂法的最大优点是负载过程工艺简洁，更适合于工业化生产，在实际生产中应用较多。但浆涂法制备过程需要球磨混料，助剂氧化物在涂层中的分散度和均匀性不如浸渍法，且能耗较大
第一篇
汽油车用催化剂--三效催化剂氧化铝涂层
2.2 三效催化剂氧化铝涂层
氧化铝涂层是三效催化剂的主要组成，对三效催化剂的活性、稳定性和使用寿命等影响很大。陶瓷蜂窝载体的比表面积不到1m2/g，无法满足三效催化过程所需的有效气——固界面，需要在陶瓷载体上涂覆一层大比表面积多孔材料作为第二载体，以增加反应气体与催化剂的接触面积、提高三效催化反应的效率。活性氧化铝g-al2o3是工业催化领域最常用、也是最主要的一种催化剂载体，具有吸附性好、比表面积大、热稳定性高等优点。车用催化剂最初就是以催化剂g-al2o3球作为载体，目前车用催化剂绝大部分以g-al2o3涂层作为第二载体。g-al2o3涂层一般占载体重量的5—15％，涂覆氧化铝涂层可使载体比表面积增大到50-150m2/g以上，从而提供催化剂足够大的表面积，确保催化反应高效进行；
2.2.1 活性氧化铝的理化特性
氧化铝总共有8种晶型，分别为r-、c-、h-、g-、k-、d-、q-和a-al2o3，其中a-al2o3是高温稳定的终态晶型。其它7种晶型的氧化铝均属于过渡相，这类过渡相的氧化铝在足够高的温度下（1000℃以上）焙烧足够长的时间，最终都将发生相变反应转变成a-相的氧化铝。表3对不同晶型的氧化铝进行了分类，图10列出了8种晶型的x-射线衍射图谱，表4给出了几种常见的氧化铝x-射线衍射特征参数。不同晶型氧化铝的热定性和晶型转变温度与氧化铝涂层的制备工艺和所采用的原料有关。a-al2o3热稳定性最好，晶格完美，比表面小，活性较低；过度相的氧化铝处于亚稳定状态，活性较大但热稳定性较差。g-al2o3在所有过渡晶相中，结构相对稳定、制备工艺比较容易控制、原料易得，又具吸附性能好、比表面大等优点，是目前应用最为广泛的一类催化剂载体材料
g-al2o3为缺陷尖晶石结构，属立方晶系。尖晶石型化合物的典型化学式为ab2o4。其中，a为二价金属离子；b为三价金属离子。o2离子按面心立方紧密堆积，a、b金属阳离子分别填充于o2离子堆积构成的4面体和8面体空隙中。每个晶胞内包含32个o2，构成64个4面体空隙和32个8面体空隙。其中1/8的4面体空隙被a占据；1/2的8面体空隙，被b占据。每个晶胞中a、b和o2的离子个数正好为1:2:4
具有缺陷尖晶石结构的g-al2o3的化学式可写成[al
3＋
＋
－
－－
－
3＋
8/9□1/9][al8/9□1/9]2o4。其中“□”表示阳离子空位。对应
＋
－
a、b的位置中平均只有8/9个被al3占据。这样每个晶胞中al3、o2离子个数比正好为2:3。尖晶石型化合物中金属与氧的总离子数之比是3:4，但在al2o3中这一比例仅为2:3。由此可见，具有缺陷尖晶石结构的g-al2o3晶体内存在着许多空隙和缺陷，处于亚稳定状态。这是g-al2o3易发生相变和烧结的根本的化学热力学原因；同时也是g-al2o3具有较高活性的原因所在。表4.9 给出了g-al2o3部分的理化特性参数
2.2.2 氧化铝涂层的性能
氧化铝涂层在载体上的负载量、涂层与载体的结合强度、涂层的比表面积及涂层的微观特征等对三效催化剂活性组分和助剂的负载过程、负载质量、分散状态等都会产生很大的影响，从而最终影响三效催化剂的活性和使用寿命等。另外，若氧化铝涂层表面呈酸性，吸水率适度，也有利于催化剂活性组分的负载及催化反应的发生(1)负载量和质量
氧化铝涂层的负载量是指涂覆在蜂窝陶瓷上氧化铝的总质量，一般以百分比来表示，即蜂窝陶瓷载体在涂覆氧化铝涂层前后载体增重的百分比来表示；也有以净增重质量表示的。氧化铝涂层的负载量约为5─15%，不同的三效催化剂对涂层的负载量有严格的要求。对于负载量较大的涂层，在制备时需重复涂覆才能达到相应的要求。氧化铝涂层技术是三效催化剂的核心技术之一，涂层的负载量对催化剂的性能影响很大，是催化剂抗中毒能力、抗高温老化和烧结能力及使用寿命等性能的主要影响因素
涂层的质量主要指涂层均匀性及涂层与载体的结合强度等。负载量较小的涂层，一般无需经多次涂覆，比较薄，也比较均匀，涂覆质量较好，抗热冲击能力较强，不易从载体上脱落下来。但抗中毒和抗烧结能力相对较差，使用寿命较短。负载量较大的涂层，一般要经多次涂覆，比较厚，而且容易出现厚薄不均。这样的涂层在使用过程中易出现因受热不均或膨胀不均而导致涂层断裂或从载体上脱落。所以对经多次涂覆、负载量较大的涂层，在制备过程中更要加强对涂覆过程控制，尤其是加强对残液清除、烘干和焙烧过程的控制。残液过多，很容易导致涂层不均、涂层质量下降。在烘干和焙烧阶段的加热初期，若升温速度过快，在载体的中心部位和边缘部分会产生较大的温度梯度，导致大量的物质迁移，引起厚度不均；或因受热不均而导致较厚涂层的断裂和脱落
氧化铝涂层的热膨胀系数与蜂窝陶瓷载体相近，与金属载体相差较大，所以氧化铝更适宜负载在蜂窝陶瓷上作为催化剂涂层。但氧化铝与堇青石的热膨胀系数仍然有所差别，所以较厚的且涂覆不均的涂层在受到强烈的热冲击时比较容易从载体上脱落。因此在不影响催化剂性能的前提条件下，应尽量采用薄的氧化铝涂层。但因氧化铝涂层是三效催化剂比表面积的主要贡献者，必须保证涂层具有一定的负载量。可以对氧化铝涂层及陶瓷载体表面进行改性处理，以提高两者界面间的结合强度，确保涂层的稳定性。比如，可以预先对蜂窝陶瓷载体进行酸碱腐蚀处理，增加载体的新鲜表面及粗糙度，从而提高涂层与载体的结合强度
(2)比表面积
在三效催化剂上发生的催化反应是气─固界面反应，属多相催化反应，其反应速率u与比表面积的关系可表示为：u = ussgf。式中us为催化剂单位表面上的反应速率，sg为催化剂的比表面积；f为内表面利用率。催化剂比表面积越大，反应物与催化剂活性位接触的机会就越多，催化反应的效率越高。而三效催化剂的比表面积主要由活性氧化铝涂层贡献的，因此氧化铝涂层比表面积的大小直接影响催化剂的转化效率。氧化铝涂层制备过程中的原料及浆液的质量、添加剂、涂覆方式及制备工艺条件等都会对氧化铝涂层结晶状态等产生影响，进而影响涂层的比表面积。如何控制好这些影响因素以制备高比表面积、高质量的氧化铝涂层是三效催化剂的技术关键所在。氧化铝涂层比表面积的大小主要受氧化铝的晶型、颗粒和孔隙特征等因素的影响。晶体完美、颗粒平均粒径较粗、大孔较多的涂层比表面积相对较小、活性较低。而晶体缺陷较多、颗粒较小、微孔较多的涂层比表面积相对较大。其中毛细微孔对涂层的比表面积贡献最为明显。在制备氧化铝原料或氧化铝涂层时，可以通过控制结晶速度或添加表面活性和造孔剂等来提高氧化铝颗粒或涂层中毛细孔的比例，以制得高比表面积的氧化铝涂层。另外，由于颗粒越小比表面积越大，因此在制备氧化铝原料或氧化铝涂层时也可以通过控制氧化铝微粒的大小来增加涂层的比表面积
氧化铝涂层可以从多种原料制备而得，制备方法也多种多样，总体上可以分为两大类。一类是浆涂法，即先制备活性氧化铝g-al2o3粉体(或直接购买商品氧化铝粉末)，再将其制成浆料涂覆于载体上制备成氧化铝涂层。另一类是先制备铝溶胶或凝聚体，再将溶胶或凝聚体负载在载体上，通过溶胶─凝胶反应或聚沉反应等在载体表面生成氧化铝涂层，这一类制备方法中又以溶胶─凝胶法较为常见。对于浆涂法，主要是在选用或制备g-al2o3粉体时通过控制粉体的粒度分布和孔隙率来提高涂层的比表面积。以溶胶─凝胶法制备氧化铝涂层时，g-al2o3是在焙烧阶段形成的，可通过控制溶胶的质量及焙烧升温程度来提高涂层的比表面积。比如可以向溶胶中加入造孔剂来改善涂层的孔的特征和孔分布；或通过精确的溶胶烘干和焙烧过程的升温速率和恒温时间，达到改善涂层质量提高涂层比表面积的目的
采用大比表面的氧化铝涂层，对提高三效催化剂的活性非常有利。但比表面积较大的涂层毛细微孔和微粒的所占的比重较大。这类微孔或微粒活性高、比表面能大，很容易烧结或重结晶，从而导致负载在其上的催化剂活性组分被包埋，催化转化效率下降。因此不能一味追求高比表面积的氧化铝涂层，而是应选择比表面积适度、孔分布合理的涂层，以同时满足催化剂对催化剂活性和耐久性的要求
涂层比表面的测定方法有bet氮吸附容量法、流动色谱法和液固吸附法等。常用的方法是bet氮吸附容量法(3)晶型和晶粒尺寸
三效催化剂用活性氧化铝的g-al2o3涂层中氧化铝的晶型和晶粒大小与涂层制备工艺密切相关，尤其受加热升温速率和恒温时间影响较大。升温速率越慢、恒温时间越长，结晶过程越好，晶型越完美。而在结晶温度范围内恒温时间越长，晶粒就生长得越大。涂层中g-al2o3晶型稳定存在的温度范围主要取决制备涂层的铝源(见图12)。晶型越完美，晶体的缺陷越少，活性相对也较低。所以在制备三效催化剂时不必制备晶型非常完美的g-al2o3涂层，掺杂其他晶型或不定型氧化铝的涂层活性可能更好、热稳定性更高。在催化剂实际使用过程中，催化剂表面的温度在室温至近千度之间反复变化，涂层中氧化铝晶型不可能总保持完美，总会有新的晶型和无定型的氧化铝产生，并最终转化成稳定的a-al2o3 晶粒的大小会对涂层的比表面积和热稳定性等影响。晶粒越小，微小g-al2o3颗粒在涂层中所占的比例越大，颗粒内部细孔的数量也就越多，宏观表现为涂层的比表面积越大。另一方面晶粒越小，晶界越多，g-al2o3高温重结晶过程所需要的能量也就越大，涂层耐高温性能越好。
氧化铝的晶型大小可采用x-射线衍射方法xrd进行测试与表征，晶粒的尺寸可根据scherrer公式计算 式中，dhkl为微晶反射面(hkl)垂直方向上的尺寸；l为xrd铜靶波长1.54 å；bhkl 为半高峰宽(fwhm 图13和图14是以硝酸铝为原料采用溶胶─凝胶法制备的氧化铝涂层老化前后的xrd对比。图14表明，老化后涂层氧化铝大部分已转化为a型，且衍射峰宽显著变窄，表明晶粒已过分长大，涂层比表面积损失较大。测试结果表明老化后涂层的比表面积约减少了80%
(3)孔结构
孔结构是氧化铝涂层主要的物理性能特征，孔结构主要是指孔类型、孔形状、孔容、孔径、孔分布等，涂层的孔结构决定着催化剂活性组分的浸渍─负载行为、催化反应动力学行为和催化剂的老化行为等
按孔隙在涂层分布的位置可分为外孔、内孔和直通孔，如图15所示。从图中可以看出，内孔对涂层的比表面积没有贡献，活性成分也不可能涂覆到内孔中。但和其他的孔隙一样，内孔的比表面能较大，在涂层受热时比较容易发生重结晶或结构重排。可见内孔主要对涂层和三效催化剂的热稳定性产生影响，而对催化剂的活性没有贡献。所以在制备涂层应尽量减少这部分孔隙的存在，例如可以采用负压涂覆的方式消除这部分孔隙。开口向外的孔道(包括外孔和直通孔)是涂层比表面积的主要贡献者，也是催化剂活性组分的主要载体，催化反应也主要在这类孔道内进行
孔的形状对催化反应过程存在一定的影响。因为扩散过程是催化反应一个重要步骤，有时甚至是决速步骤，而孔的形状对扩散过程影响较大。开口大的孔道有利于扩散过程的进行，开口小于的不利于扩散。但从另一角度来看，涂覆在小开口孔道(开口直径小于孔道主体直径)内的催化剂活性组分，接触大分子致中毒物质的机会较少，从而有利于提高催化剂的抗中毒能力。从化学热力学角度来说，带有尖角和毛刺的孔道更不稳定，受热时易发生重结晶和晶格重排而将涂覆在其上的活性组分包埋。因此在制备氧化铝涂层时应尽可能减少这部分孔道的形成：在涂层制备时烘干过程升温速率不应过大，而在焙烧时应恒温足够长的时间，以减少应力较集中部位的形成，或提供足够的能量和时间消除已产生的应力。可以采用扫描电镜(sem)或透射电镜等测试技术直观地对孔的形状进行观察。
氧化铝涂层孔的总体积占涂层体积的分数叫做孔隙率，此处孔的总体积既包括氧化铝颗粒内的孔隙的体积，也包括氧化铝颗粒间的孔隙，但并不包括内孔。孔隙率反映涂层的吸水率，孔隙率越大水吸率越高。与孔隙相对应的另一个概念是比孔容：1g氧化铝涂层中所有孔的体积的总和叫做比孔容积，简称比孔容或孔容。对于以溶胶─凝胶法制备过程，可以通过控制制备工艺条件(如造孔剂、加热过程等)来控制涂层的比孔容；而对于浆涂法的制备过程中则主要通过控制氧化铝粉本身的孔容来控制涂层的孔容
氧化铝的平均孔径可以近似计算出来：假定催化剂中的孔均为圆柱形的孔，其平均长度为l，平均半径为r。若每克样品有n个孔，则每克催化剂的表面积，即比表面积sg=2nprl 而每克催化剂的总孔容积，即比孔容vg=2npr2l。两式相除得r=2vg/sg。即可根据测得的比孔容vg和比表面sg近似计算出涂层的平均孔半径。
要知道氧化铝涂层的孔对催化剂活性的影响，除了需要比孔容及平均孔径的数据以外，还应知道涂层的孔体积分布，或称孔分布。通常将孔半径r>200nm的孔称为大孔，r<10nm的孔称为细孔，r为10~200nm的孔为过渡孔或中孔。孔分布就是指孔体积按孔径大小变化而变化的情况，由此来决定涂层中所包含的大孔、过渡孔和细孔的数量。
测量比孔容的方法主要有bet氮吸附容量法、四氯化碳法和水滴法等。水滴定法简单、快速，但经验性较强；bet氮或氦吸附法比较常用，测量结果比较准确。测定孔分布目前较常用的方法有毛细凝聚法和压汞法。毛细凝聚法一般用于测定20nm以下微孔的孔分布，而压汞法主要用于测定20nm以上的过渡孔和大孔的孔分布。
2.2.3 氧化铝涂层的热稳定性(1)g-al2o3涂层的烧结与相变
车用三效催化剂的工作温度可达到1000℃以上，且存在反复的加热升温和降温过程，这就要求氧化铝涂层具有很好的热稳定性。在高温和反复加热条件下氧化铝涂层会发生烧结或相变而失去热稳定性，从而导致涂层比表面积减小，催化剂活性降低
g-al2o3涂层的烧结是指在高温下，g-al2o3涂层中微粒不断长大、微孔不断闭合，不断失去其比表面积的过程。烧结的驱动力来自于g-al2o3涂层较高的比表面能和晶格缺陷。g-al2o3涂层比表面积减小的过程，是体系总能量的不断减小过程。根据化学热力学的能量最低原理，只要条件允许（如高温）烧结过程是不可避免的
g-al2o3涂层之所以具有较大比表面，就是因为其晶粒较小、含有大量的微孔、且具有一定数量的晶格缺陷等。而烧结正是先从这些能量较高的部位发生。根据kelvin公式式中，r为理想气体常数；t开氏温标；p为颗粒或微孔表面的蒸气压；p0为平面上的蒸气压；s 为表面自由能；vm为物质的量体积；m为物质的量质量；r为密度；r为颗粒（凸面r>0）或微孔（凹面r<0）的曲率半径。颗粒越小，r的值越小，其表面的蒸气压越大，越易挥发；微孔越细，r的值也越小，其表面的蒸气压就越低，越易形成凝聚相。在烧结初期（温度不很高），体扩散和表面扩散还很不明显。挥发－凝聚是传质的主要途径；是导致颗粒长大、微孔闭合或熔合的主要原因。烧结初期，大小颗粒及微孔间的挥发－凝聚传质过程如图16所示，图中箭头表示挥发－凝聚的方向。
g-al2o3涂层在中低温下（500~700℃）焙烧时，不会发生相变，表面扩散和体扩散也很微弱，而负载在蜂窝陶瓷上的g-al2o3涂层基本上处于封闭状态，有利于挥发－凝聚传质过程的进行。所以在中低温时，挥发－凝聚过程是导致g-al2o3涂层比表面积下降的主要原因。在中低温下焙烧时，添加的热稳定助剂很难与g-al2o3形成固溶体，更不可能形成新的物相，所以在这一阶段，热稳定助剂基本起不到抑制g-al2o3重结晶、长大进程。随焙烧温度的升高，体扩散和表面扩散不断增加，成为烧结传质过程的主要途径。当焙烧温度超过900℃时g-al2o3开始明显相变。(2)相变
相变也是导致氧化铝涂层比表面积下降的主要原因。由不同原料制备的g-al2o3涂层发生相变的温度如图10 所示，随相变过程的进行氧化铝涂层的比表面积逐渐减少。当涂层的温度接近g-al2o3相变温度时，涂层表面扩散和体扩散加剧，导致氧化晶格结构不断重排，并最终转化成稳定型的a-al2o3，活性急骤下降
如前所述，从化学热力学角度来讲，只要有足够高的能量（高温）烧结和相变过程是不可避免的。但从动力学角度来看，烧结和相变过程是大量粒子表面扩散、体扩散或挥发－凝聚的结果。由此可见只要能有效抑制涂层中粒子的迁移行为，就能对表面扩散等过程进行阻滞，延长相变或烧结的进程，从而达到增强涂层热稳定性的作用。
(2)氧化铝涂层的热稳定机理
氧化铝涂层烧结和相变过程，一需要足够高的能量（高温），以克服重排过程的能垒；二需要足够长的时间，以保证al3+及o2最终迁移至目标位置。由此可见，g-al2o3在高温下的烧结与相变，主要受两种因素控制，①晶格中的能垒，②al3+及o2的扩散、迁移速率。向涂层加入热稳定助剂，提高粒子迁移的能垒，抑制粒子扩散、迁移的速率即可达到稳定涂层目的。不同助剂对涂层的稳定作用如图17所示。
由图17 可以看出，向涂层中加入高熔点的氧化物或高价态离子和大离子物质可起到稳定涂层的作用；若加入的助剂能与氧化铝反应，在涂层表面或体积相生成高熔点的新物相也可对涂层起到很好的热稳定作用。(3)氧化铝涂层热稳定助剂
按图17所示的热稳定机理可知，氧化铝涂层热稳定助剂总体上可分为三大类：①高熔点型的氧化物，主要起“骨架”和“能垒”作用；②大离子或高价态离子，主要起束缚迁移离子和“能垒”的作用；③与氧化铝形成新的物相，新物相是稳定的，从而起到有效的热稳定作用。从热力角度来讲，只有形成高熔点的、热稳定性能更好的新的物相真正阻止涂层的烧结和相变，而其他的热稳定形式只能起到抑制涂层烧结和相变的作用。大部分的热稳定助剂都不会只表现出一种稳定机制。
用于氧化铝涂层的热稳定助剂主要有稀土、碱土金属氧化物和二氧化硅等。稀土金属、尤其是轻稀土金属氧化物是车用催化剂最常用、也是最重要的助剂。稀土金属氧化物具较高的溶点、可与氧化铝涂层形成更高熔点的新物相、金属离子价态较高且可变，是氧化铝涂层的常用的热稳定助剂。碱土金属也具有氧化物熔点较高且可与氧化铝形成高熔点的氧化物及离子半径较大等特点，也是氧化铝涂层较常用的热稳定助剂。还有一类氧化物可对氧化铝涂层起独特的热稳定作用，也常被用作氧化铝涂层的热稳定助剂，如二氧化硅等。高温下二氧化硅sio2中的si-o键取代g-al2o3的al-o键，形成si-o-si或si-o-al桥键，可消除g-al2o3涂层的氧离子空穴，并可在涂层表面形成一层稳定的玻璃层从而起到很好地热稳定作用。
从图18可以看出，大多数情况下助剂的熔点越高、离子半径越大、价态越高对氧化铝涂层的热稳定性越好。表6和表7分别列出了几种常助剂的熔点和金属离子的半径。稀土元素la、ce、pr、yb、sm的金属氧化物都是氧化铝涂层较好的热稳定助剂。从图18可以看出la和pr的金属氧化物对氧化铝涂层的热稳定性最好，ce、yb、sm的较差。这一顺序正好与其离子半径的顺序相符：la3+ >pr3+>yb3+ >sm3+> ce4+。在中低温条件下焙烧时，ce4+对涂层的热稳定作用与la3+相当，因为ce4+价态较高。而在1200℃的高温条件下，ceo2本身的热稳定性已下降很多，加之迁移粒子的能量已足够大，高价态热稳定助剂离子的“束缚”效应明显减弱，对涂层的热稳定作用下降。碱土金属中氧化钡是一种常用的氧化铝涂层热稳定助剂。研究表明，氧化钡热稳定作用主要在于：高温下氧化钡可与氧化铝生成铝酸钡(baal2o4或baal12o19)等高温稳定的新物相，从而有效抑制了体扩散过程。另一个主要原因是氧化钡熔点较高、ba2+相对较大，对涂层烧结和g-al2o3晶体结构重排过程的迁移现象具有很好的阻滞作用。稀土金属镧la是氧化铝涂层最常用的一种热稳定助剂。由于la3+和al3+价态相同，所以la3+更易取代al3+而插入到g-al2o3晶格中，起到很好的热稳定作用。la2o3对al2o3的稳定机理与la2o3的添加量和焙烧温度有关：若la/al较低(<0.02)，且焙烧温度低于600℃时，la2o3主要起“骨架”作用，以高分散态的形式存在于涂层中，通过抑制g-al2o3重结晶和相变达到稳定涂层的作用。若la/al较高(>0.1)，高温下la2o3将和al2o3反应生成laalo3。后者锚定在g-al2o3晶体的边角处，阻止相变过程，可起到很好的热稳定作用。
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