Resin epoksi adalah penting dalam pelbagai senario perindustrian, daripada pembuatan bahan komposit hinggalah pembangunan pelekat khusus. Antara sifat asas yang mentakrifkan resin ini, kelikatan muncul sebagai ciri teras—ciri yang memberi pengaruh mendalam terhadap proses pembuatan, kaedah aplikasi dan prestasi muktamad produk akhir.
Proses Pembuatan Resin Epoksi
1.1 Langkah-langkah Pembuatan Teras
Pembuatan resin epoksi merupakan proses sintesis kimia berbilang peringkat. Teras proses ini adalah kawalan tepat terhadap keadaan tindak balas untuk menukar bahan mentah kepada resin cecair dengan sifat fizikokimia tertentu. Proses pengeluaran kelompok yang biasa bermula dengan pemerolehan dan pencampuran bahan mentah, terutamanya bisfenol A (BPA), epiklorohidrin (ECH), natrium hidroksida (NaOH), dan pelarut seperti isopropanol (IPA) dan air ternyahion. Bahan-bahan ini dicampurkan dalam tangki pra-pengadun pada nisbah yang tepat sebelum dipindahkan ke reaktor untuk tindak balas pempolimeran.
Proses sintesis biasanya dijalankan dalam dua langkah untuk memastikan penukaran yang tinggi dan konsistensi produk. Dalam reaktor pertama,natrium hidroksidaditambah sebagai mangkin, dan tindak balas diteruskan pada suhu kira-kira 58 ℃ untuk mencapai penukaran kira-kira 80%. Produk tersebut kemudiannya dipindahkan ke reaktor kedua, di mana baki natrium hidroksida ditambah untuk melengkapkan penukaran, menghasilkan resin epoksi cecair akhir. Selepas pempolimeran, satu siri langkah pemprosesan pasca yang kompleks dijalankan. Ini termasuk mencairkan hasil sampingan natrium klorida (NaCl) dengan air ternyahion untuk membentuk lapisan air garam, yang kemudiannya dipisahkan daripada fasa organik kaya resin menggunakan prob kekonduksian atau kekeruhan. Lapisan resin yang telah ditulenkan kemudiannya diproses selanjutnya melalui penyejat filem nipis atau lajur penyulingan untuk mendapatkan semula epiklorohidrin yang berlebihan, menghasilkan produk resin epoksi cecair tulen akhir.
1.2 Perbandingan Proses Pengeluaran Kelompok vs. Berterusan
Dalam pembuatan resin epoksi, kedua-dua model pengeluaran kelompok dan berterusan mempunyai kelebihan dan kekurangan yang berbeza, yang membawa kepada perbezaan asas dalam keperluan kawalan kelikatannya. Pemprosesan kelompok melibatkan penyuapan bahan mentah ke dalam reaktor dalam kelompok diskret, di mana ia menjalani urutan tindak balas kimia dan pertukaran haba. Kaedah ini sering digunakan untuk pengeluaran berskala kecil, formulasi tersuai atau produk dengan kepelbagaian yang tinggi, yang menawarkan fleksibiliti untuk menghasilkan resin khusus dengan sifat tertentu. Walau bagaimanapun, pengeluaran kelompok dikaitkan dengan kitaran pengeluaran yang lebih lama dan kualiti produk yang tidak konsisten disebabkan oleh pengendalian manual, kebolehubahan bahan mentah dan turun naik proses. Inilah sebabnya mengapa jurutera pengeluaran dan proses kerap mengenal pasti "ketekalan kelompok ke kelompok yang lemah" sebagai cabaran teras.
Sebaliknya, pengeluaran berterusan beroperasi dengan aliran bahan dan produk yang stabil melalui satu siri reaktor, pam dan penukar haba yang saling berkaitan. Model ini lebih diutamakan untuk pembuatan berskala besar dan produk piawai yang mempunyai permintaan tinggi, menawarkan kecekapan pengeluaran yang unggul dan konsistensi produk yang lebih tinggi disebabkan oleh sistem kawalan automatik yang meminimumkan variasi proses. Walau bagaimanapun, proses berterusan memerlukan pelaburan awal yang lebih tinggi dan sistem kawalan yang lebih canggih untuk mengekalkan kestabilan.
Perbezaan asas antara kedua-dua mod ini memberi kesan langsung kepada nilaipemantauan kelikatan dalam talianBagi pengeluaran kelompok, data kelikatan masa nyata adalah penting untuk mengimbangi ketidakkonsistenan yang disebabkan oleh intervensi manual dan variasi proses, membolehkan pengendali membuat pelarasan berasaskan data dan bukannya bergantung pada pengalaman sahaja.IPemantauan kelikatan n-line secara asasnya mengubah pemeriksaan kualiti pasca pengeluaran reaktif kepada proses pengoptimuman masa nyata yang proaktif.
1.3 Peranan Kritikal Kelikatan
Kelikatan ditakrifkan sebagai rintangan bendalir terhadap aliran, atau ukuran geseran dalaman. Bagi resin epoksi cecair, kelikatan bukanlah parameter fizikal terpencil tetapi penunjuk teras yang dikaitkan secara langsung dengan kemajuan tindak balas pempolimeran, berat molekul, darjah penyambungan silang dan prestasi produk akhir.
Semasa tindak balas sintesis, perubahan dalamkelikatan resin epoksisecara langsung mencerminkan pertumbuhan rantai molekul dan proses penyambungan silang. Pada mulanya, apabila suhu meningkat, kelikatan resin epoksi berkurangan disebabkan oleh peningkatan tenaga kinetik molekul. Walau bagaimanapun, apabila tindak balas pempolimeran bermula dan rangkaian penyambungan silang tiga dimensi terbentuk, kelikatan meningkat secara mendadak sehingga bahan tersebut mengeras sepenuhnya. Dengan memantau kelikatan secara berterusan, jurutera boleh menjejaki kemajuan tindak balas dengan berkesan dan menentukan titik akhir tindak balas dengan tepat. Ini bukan sahaja menghalang bahan daripada memejal di dalam reaktor, yang memerlukan penyingkiran manual yang mahal dan memakan masa, tetapi juga memastikan produk akhir memenuhi berat molekul sasaran dan spesifikasi prestasinya.
Tambahan pula, kelikatan mempunyai kesan langsung terhadap aplikasi hiliran dan kebolehprosesan. Contohnya, dalam aplikasi salutan, pelekat dan pot, kelikatan menentukan sifat reologi resin, kebolehsebaran dan keupayaannya untuk melepaskan gelembung udara yang terperangkap. Resin kelikatan rendah memudahkan penyingkiran gelembung dan boleh mengisi jurang yang kecil, menjadikannya sesuai untuk aplikasi tuang dalam. Sebaliknya, resin kelikatan tinggi mempunyai sifat tidak menitis atau tidak kendur, menjadikannya sesuai untuk permukaan menegak atau aplikasi pengedap.
Oleh itu, pengukuran kelikatan memberikan wawasan asas ke dalam keseluruhan rantaian pembuatan resin epoksi. Dengan melaksanakan pemantauan kelikatan yang tepat dan tepat pada masa nyata, keseluruhan proses pengeluaran dapat didiagnosis dan dioptimumkan dalam masa nyata.
2. Teknologi Pemantauan Kelikatan: Analisis Perbandingan
2.1 Prinsip Operasi Viskometer Sebaris
2.1.1 Viskometer Getaran
Viskometer getarantelah menjadi pilihan utama untuk pemantauan proses sebaris kerana reka bentuk dan prinsip operasinya yang mantap. Teras teknologi ini ialah elemen sensor keadaan pepejal yang bergetar dalam bendalir. Apabila sensor memotong bendalir, ia kehilangan tenaga disebabkan oleh rintangan likat bendalir. Dengan mengukur pelesapan tenaga ini dengan tepat, sistem ini menghubungkan bacaan dengan kelikatan bendalir.
Kelebihan utama viskometer getaran ialah operasi ricih tingginya, yang menjadikan bacaannya secara amnya tidak sensitif terhadap saiz paip, kadar aliran atau getaran luaran, memastikan pengukuran yang sangat boleh diulang dan andal. Walau bagaimanapun, penting untuk diperhatikan bahawa bagi bendalir bukan Newtonian seperti resin epoksi, kelikatan berubah dengan kadar ricih. Akibatnya, operasi ricih tinggi viskometer getaran mungkin menghasilkan kelikatan yang berbeza daripada yang diukur oleh viskometer makmal ricih rendah, seperti viskometer putaran atau cawan aliran. Perbezaan ini tidak menunjukkan ketidaktepatan; sebaliknya, ia mencerminkan tingkah laku reologi sebenar bendalir dalam keadaan yang berbeza. Nilai utama viskometer sebaris ialah keupayaannya untuk menjejakiperubahan relatifdalam kelikatan, bukan sekadar untuk memadankan nilai mutlak daripada ujian makmal.
2.1.2 Viskometer Putaran
Viskometer putaran menentukan kelikatan dengan mengukur tork yang diperlukan untuk memutarkan gelendong atau bob dalam bendalir. Teknologi ini digunakan secara meluas dalam persekitaran makmal dan perindustrian. Kekuatan unik viskometer putaran ialah keupayaannya untuk mengukur kelikatan pada pelbagai kadar ricih dengan melaraskan kelajuan putaran. Ini amat penting untuk bendalir bukan Newtonian, seperti banyak formulasi epoksi, yang kelikatannya tidak malar dan boleh berubah dengan tegasan ricih yang dikenakan.
2.1.3 Viskometer Kapilari
Viskometer kapilari mengukur kelikatan dengan menentukan masa yang diperlukan untuk bendalir mengalir melalui tiub berdiameter yang diketahui di bawah pengaruh graviti atau tekanan luaran. Kaedah ini sangat tepat dan boleh dikesan mengikut piawaian antarabangsa, menjadikannya ruji dalam makmal kawalan kualiti, terutamanya untuk bendalir Newtonian lutsinar. Walau bagaimanapun, teknik ini rumit, memerlukan kawalan suhu yang ketat dan pembersihan yang kerap. Sifatnya yang luar talian menjadikannya tidak sesuai untuk pemantauan proses berterusan masa nyata dalam persekitaran pengeluaran.
2.1.4 Teknologi Baru Muncul
Selain kaedah arus perdana, teknologi lain sedang diterokai untuk aplikasi khusus. Sensor ultrasonik, misalnya, telah digunakan untuk pemantauan masa nyata kelikatan polimer pada suhu tinggi. Di samping itu, sensor piezoresistif sedang dikaji untuk pemantauan in-situ yang tidak mengganggu bagi penyambungan silang dan pengawetan dalam resin epoksi.
2.2 Perbandingan Teknologi Viskometer
Jadual di bawah menyediakan analisis perbandingan teknologi viskometer sebaris utama untuk membantu jurutera membuat keputusan termaklum berdasarkan keperluan proses khusus mereka dalam pembuatan resin epoksi.
Jadual 1: Perbandingan Teknologi Viskometer Sebaris
| Ciri | Viskometer Getaran | Viskometer Putaran | Viskometer Kapilari |
| Prinsip Operasi | Mengukur pelesapan tenaga daripada prob bergetar | Mengukur tork yang diperlukan untuk memutarkan gelendong | Mengukur masa bendalir mengalir melalui tiub kapilari |
| Julat Kelikatan | Julat luas, dari kelikatan rendah hingga tinggi | Julat yang luas, memerlukan perubahan gelendong atau kelajuan | Sesuai untuk julat kelikatan tertentu; memerlukan pemilihan tiub berdasarkan sampel |
| Kadar Ricih | Kadar ricih yang tinggi | Kadar ricih berubah-ubah, boleh menganalisis tingkah laku reologi | Kadar ricih rendah, terutamanya untuk bendalir Newtonian |
| Kepekaan terhadap Kadar Aliran | Tidak sensitif, boleh digunakan dalam sebarang kadar aliran | Sensitif, memerlukan keadaan malar atau statik | Sensitif, terutamanya untuk pengukuran luar talian |
| Pemasangan & Penyelenggaraan | Fleksibel, mudah dipasang, penyelenggaraan minimum | Agak rumit; memerlukan gelendong terendam sepenuhnya; mungkin memerlukan pembersihan berkala | Rumit, digunakan di makmal luar talian; memerlukan prosedur pembersihan yang ketat |
| Ketahanan | Lasak, sesuai untuk persekitaran perindustrian yang keras | Sederhana; gelendong dan galas boleh terdedah kepada haus | Rapuh, biasanya diperbuat daripada kaca |
| Aplikasi Lazim | Pemantauan proses dalam talian, pengesanan titik akhir tindak balas | Kawalan kualiti makmal, analisis reologi bendalir bukan Newtonian | Kawalan kualiti luar talian, ujian pensijilan standard |
3. Pelaksanaan dan Pengoptimuman Strategik
3.1 Mengenal Pasti Titik Pengukuran Utama
Memaksimumkan utiliti pemantauan kelikatan sebaris bergantung pada pemilihan titik kritikal dalam aliran pengeluaran yang memberikan wawasan proses yang paling berharga.
Dalam reaktor atau di Outlet Reaktor:Semasa peringkat pempolimeran, kelikatan merupakan penunjuk paling langsung bagi pertumbuhan berat molekul dan kemajuan tindak balas. Memasang viskometer sebaris di dalam reaktor atau di saluran keluarnya membolehkan pengesanan titik akhir masa nyata. Ini bukan sahaja memastikan konsistensi kualiti kelompok tetapi juga menghalang tindak balas yang tidak terkawal dan mengelakkan masa henti yang mahal daripada resin memejal di dalam bekas.
Peringkat Pemprosesan Pasca dan Penulenan:Selepas sintesis, resin epoksi menjalani pencucian, pemisahan dan penyahhidratan. Mengukur kelikatan di saluran keluar peringkat-peringkat ini, seperti turus penyulingan, berfungsi sebagai titik semak kawalan kualiti yang penting.
Proses Pencampuran dan Pengawetan Selepas:Bagi sistem epoksi dua bahagian, pemantauan kelikatan campuran akhir adalah penting. Pemantauan sebaris pada peringkat ini memastikan resin mempunyai sifat aliran yang betul untuk aplikasi tertentu seperti penanaman atau penuangan, membantu mencegah jebakan gelembung udara dan memastikan pengisian acuan yang lengkap.
3.2 Metodologi Pemilihan Viskometer
Memilih viskometer sebaris yang betul merupakan keputusan sistematik yang memerlukan penilaian yang teliti terhadap kedua-dua sifat bahan dan faktor persekitaran proses.
- Ciri-ciri Bahan:
Julat Kelikatan & Reologi:Pertama, tentukan julat kelikatan resin epoksi yang dijangkakan pada titik pengukuran. Viskometer getaran secara amnya sesuai untuk pelbagai kelikatan. Jika reologi bendalir menjadi kebimbangan (contohnya, jika ia bukan Newtonian), viskometer putaran mungkin merupakan pilihan yang lebih baik untuk mengkaji tingkah laku bergantung ricih.
Kekakisan & Kekotoran:Bahan kimia dan hasil sampingan yang digunakan dalam pengeluaran epoksi boleh menghakis. Selain itu, resin mungkin mengandungi pengisi atau gelembung udara yang terperangkap. Viskometer getaran sangat sesuai untuk keadaan sedemikian kerana reka bentuknya yang lasak dan tidak sensitif terhadap bendasing.
Persekitaran Proses:
Suhu & Tekanan:Kelikatan sangat sensitif terhadap suhu; perubahan 1∘C boleh mengubah kelikatan sebanyak 10%. Viskometer yang dipilih mesti dapat memberikan pengukuran yang andal dan stabil dalam persekitaran dengan kawalan suhu berketepatan tinggi. Sensor juga mesti dapat menahan keadaan tekanan tertentu proses tersebut.
Dinamik Aliran:Sensor hendaklah dipasang di lokasi di mana aliran bendalir seragam dan tiada zon genangan.
3.3 Pemasangan dan Penempatan Fizikal
Pemasangan fizikal yang betul adalah penting untuk memastikan ketepatan dan kebolehpercayaan data viskometer sebaris.
Kedudukan Pemasangan:Sensor hendaklah dipasang pada kedudukan di mana elemen penderia sentiasa terendam sepenuhnya di dalam bendalir. Elakkan pemasangan di titik tinggi dalam saluran paip di mana poket udara boleh terkumpul, yang akan mengganggu pengukuran.
Dinamik Bendalir:Penempatan sensor harus mengelakkan kawasan yang bertakung bagi memastikan bendalir mengalir secara konsisten di sekitar sensor. Untuk paip berdiameter besar, viskometer dengan prob sisipan yang panjang atau konfigurasi yang dipasang pada tee mungkin diperlukan untuk memastikan prob sampai ke teras aliran, sekali gus meminimumkan kesan lapisan sempadan.
Aksesori Pemasangan:Pelbagai aksesori pelekap, seperti bebibir, ulir atau tee pengurangan, tersedia untuk memastikan pemasangan yang betul dan selamat dalam pelbagai bekas proses dan saluran paip. Sambungan tidak aktif boleh digunakan untuk merapatkan jaket pemanasan atau selekoh paip, meletakkan hujung aktif sensor dalam aliran bendalir dan meminimumkan isipadu mati.
4Kawalan Gelung Tertutup dan Diagnostik Pintar
4.1 Daripada Pemantauan kepada Automasi: Sistem Kawalan Gelung Tertutup
Objektif utama pemantauan kelikatan sebaris adalah untuk menyediakan asas untuk automasi dan pengoptimuman. Sistem kawalan gelung tertutup secara berterusan membandingkan nilai kelikatan yang diukur dengan titik set sasaran dan melaraskan pembolehubah proses secara automatik untuk menghapuskan sebarang sisihan.
Kawalan PID:Strategi kawalan gelung tertutup yang paling biasa dan digunakan secara meluas ialah kawalan PID (Proportional-Integral-Derivative). Pengawal PID mengira dan melaraskan output kawalan (contohnya, suhu reaktor atau kadar penambahan mangkin) berdasarkan ralat semasa, pengumpulan ralat lalu dan kadar perubahan ralat. Strategi ini sangat berkesan untuk mengawal kelikatan kerana suhu merupakan pembolehubah utama yang mempengaruhi nilainya.
Kawalan Lanjutan:Bagi proses tindak balas tak linear yang kompleks seperti pempolimeran epoksi, strategi kawalan lanjutan seperti Kawalan Ramalan Model (MPC) menawarkan penyelesaian yang lebih canggih. MPC menggunakan model matematik untuk meramalkan tingkah laku proses masa hadapan dan kemudian mengoptimumkan input kawalan untuk memenuhi pelbagai pembolehubah dan kekangan proses secara serentak, yang membawa kepada kawalan hasil dan penggunaan tenaga yang lebih cekap.
4.2 Mengintegrasikan Data Kelikatan ke dalam Sistem Loji
Untuk mendayakan kawalan gelung tertutup, viskometer sebaris mesti disepadukan dengan lancar ke dalam seni bina sistem kawalan loji sedia ada.
Senibina Sistem:Integrasi biasa melibatkan penyambungan viskometer kepada Pengawal Logik Boleh Atur Cara (PLC) atau Sistem Kawalan Teragih (DCS), dengan visualisasi dan pengurusan data dikendalikan oleh sistem SCADA (Kawalan Penyeliaan dan Pemerolehan Data). Seni bina ini memastikan aliran data masa nyata, stabil dan selamat serta menyediakan antara muka pengguna yang intuitif kepada pengendali.
Protokol Komunikasi:Protokol komunikasi perindustrian adalah penting untuk memastikan kebolehkendalian antara peranti daripada pengeluar yang berbeza.
Bina sistem pemantauan kelikatan sebaris yang direka bentuk dengan baik dengan bantuan viskometer sebaris, beralih daripada mod penyelesaian masalah reaktif kepada mod pencegahan risiko proaktif. Hubungi kami sekarang!
Masa siaran: 18-Sep-2025
