淺析一種耐久型水表殼體

景奉國(guó)

（山東汘沄智能科技股份有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

水表是一種常見的流量計(jì)數(shù)設(shè)備，可常常在自來水管線上看到。目前，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的水表殼一般采用灰鑄鐵加工成毛坯表殼，再進(jìn)行精加工，使用大型切削機(jī)床加工，而對(duì)于直徑400 mm以上的特大水表殼，也沿襲傳統(tǒng)的方法進(jìn)行制造，這樣存在如下不足：首先，工藝煩瑣，工作環(huán)境污染嚴(yán)重，工人加工勞動(dòng)強(qiáng)度大；其次，設(shè)備一次性投入資金巨大，同時(shí)帶來的經(jīng)濟(jì)效益又不高[1-4]。近年來，專利文獻(xiàn)CN201910744436.4公開了一種防護(hù)外殼的制備方法，其關(guān)鍵技術(shù)手段為對(duì)赤鐵礦粉進(jìn)行改性處理，然而這種方式經(jīng)實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)有3個(gè)不足：1）改性劑難以獲取，成本比較高；2）單獨(dú)對(duì)赤鐵礦粉進(jìn)行處理，增加了處理工藝流程；3）殼體強(qiáng)度仍然難以滿足高水平水表的要求，無(wú)法保證水表的安全運(yùn)行和長(zhǎng)久運(yùn)行。針對(duì)上述技術(shù)問題，本研究通過優(yōu)化水表殼體的材料組成和制備方法，有效提高水表表殼的抗拉強(qiáng)度，充分保證水表的長(zhǎng)久運(yùn)行和安全運(yùn)行。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 測(cè)試樣品

測(cè)試樣品的保護(hù)殼包括如下重量份數(shù)的原材料：50重量份尼龍6；40重量份玻璃纖維；10重量份增韌劑；1重量份相容劑；0.5重量份抗氧劑；5重量份偶聯(lián)劑；0.5重量份潤(rùn)滑劑；10重量份赤鐵礦粉。增韌劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA，潤(rùn)滑劑為乙撐雙硬脂酰胺接枝物TAF；相容劑為馬來酸酐接枝共聚物；抗氧劑為抗氧劑1010；赤鐵礦粉由兩種不同粒徑的赤鐵礦粉按照重量份數(shù)1∶1構(gòu)成，兩種不同粒徑的赤鐵礦粉的粒徑分別為50目和150目；偶聯(lián)劑由偶聯(lián)劑1和偶聯(lián)劑2按質(zhì)量比1∶1復(fù)配而成。

偶聯(lián)劑1的結(jié)構(gòu)式為：

偶聯(lián)劑2的結(jié)構(gòu)式為：

保護(hù)殼的制備步驟如下：1）將尼龍6和增韌劑放入中速混合器中預(yù)混1分鐘～2分鐘，然后將赤鐵礦粉、偶聯(lián)劑、相容劑、抗氧劑和潤(rùn)滑劑放入中速混合器中再混合，在混合過程中進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)處理6小時(shí)，脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度為1特斯拉～2特斯拉，頻率為3次/分鐘。2）將步驟1中混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在熔融擠出的同時(shí)，引入玻璃纖維熔融擠出（雙螺桿擠出機(jī)的加工工藝為，從雙螺桿擠出機(jī)喂料口到機(jī)頭分為7個(gè)區(qū)，各區(qū)熔融度為：一區(qū)260 ℃～280 ℃，二區(qū)280 ℃～290 ℃，三區(qū) 290 ℃～300 ℃，四區(qū) 300 ℃～310 ℃，五區(qū) 300 ℃～310 ℃，六區(qū) 290 ℃～300 ℃，七區(qū)290 ℃～300 ℃）。3）將步驟2中雙螺桿擠出機(jī)的擠出物牽引、過水、風(fēng)冷后送至切粒機(jī)切粒。4）將步驟3中切粒機(jī)的切粒置入干燥器干燥后，得到制品。

1.2 對(duì)比樣品1

對(duì)比樣品1的保護(hù)殼包括如下重量份數(shù)的原材料：50重量份尼龍6；40重量份玻璃纖維；10重量份增韌劑；1重量份相容劑；0.5重量份抗氧劑；5重量份偶聯(lián)劑；0.5重量份潤(rùn)滑劑；10重量份赤鐵礦粉；增韌劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA，潤(rùn)滑劑為乙撐雙硬脂酰胺接枝物TAF；相容劑為馬來酸酐接枝共聚物；抗氧劑為抗氧劑1010；赤鐵礦粉由兩種不同粒徑的赤鐵礦粉按照重量份數(shù)為1:1構(gòu)成，兩種不同粒徑的赤鐵礦粉的粒徑分別為50目和150目；偶聯(lián)劑為由偶聯(lián)劑1和偶聯(lián)劑2按質(zhì)量比為1:1復(fù)配而成。

保護(hù)殼的制備步驟如下：1）將尼龍6和增韌劑放入中速混合器中預(yù)混1分鐘～2分鐘，然后將赤鐵礦粉、偶聯(lián)劑、相容劑、抗氧劑和潤(rùn)滑劑放入中速混合器中再混合，在混合過程中進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)處理6小時(shí)，脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度為1特斯拉～2特斯拉，頻率為3次/分鐘。2）將步驟1中混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在熔融擠出的同時(shí)，引入玻璃纖維熔融擠出（雙螺桿擠出機(jī)的加工工藝為，從雙螺桿擠出機(jī)喂料口到機(jī)頭分為7個(gè)區(qū)，各區(qū)熔融度為：一區(qū)260 ℃～280 ℃，二區(qū)280 ℃～290 ℃，三區(qū)290 ℃～300 ℃，四區(qū)300 ℃～310 ℃，五區(qū)300 ℃～310 ℃，六區(qū)290 ℃～300 ℃，七區(qū)290 ℃～300 ℃）。3）將步驟2中雙螺桿擠出機(jī)的擠出物牽引、過水、風(fēng)冷后送至切粒機(jī)切粒。4）將步驟3中切粒機(jī)的切粒置入干燥器干燥后，得到制品。

1.3 對(duì)比樣品2

對(duì)比樣品2的保護(hù)殼包括如下重量份數(shù)的原材料：50重量份尼龍6；40重量份玻璃纖維；10重量份增韌劑；1重量份相容劑；0.5重量份抗氧劑；5重量份偶聯(lián)劑；0.5重量份潤(rùn)滑劑；10重量份赤鐵礦粉；增韌劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA，潤(rùn)滑劑為乙撐雙硬脂酰胺接枝物TAF；相容劑為馬來酸酐接枝共聚物；抗氧劑為抗氧劑1010；赤鐵礦粉由兩種不同粒徑的赤鐵礦粉按照重量份數(shù)為1∶1構(gòu)成，兩種不同粒徑的赤鐵礦粉的粒徑分別為50目和150目；偶聯(lián)劑為由偶聯(lián)劑1和γ-(甲基丙烯酰氧基)氯丙基三甲氧基硅烷按質(zhì)量比為1∶1復(fù)配而成。

保護(hù)殼的制備步驟如下：1）將尼龍6和增韌劑放入中速混合器中預(yù)混1分鐘～2分鐘，然后將赤鐵礦粉、偶聯(lián)劑、相容劑、抗氧劑和潤(rùn)滑劑放入中速混合器中再混合，在混合過程中進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)處理6小時(shí)，脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度為1特斯拉～2特斯拉，頻率為3次/分鐘。2）將步驟1中混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在熔融擠出的同時(shí)，引入玻璃纖維熔融擠出（雙螺桿擠出機(jī)的加工工藝為，從雙螺桿擠出機(jī)喂料口到機(jī)頭分為7個(gè)區(qū)，各區(qū)熔融度為：一區(qū)260 ℃～280 ℃，二區(qū)280 ℃～290 ℃，三區(qū)290 ℃～300 ℃，四區(qū)300 ℃～310 ℃，五區(qū)300 ℃～310 ℃，六區(qū)290 ℃～300 ℃，七區(qū)290 ℃～300 ℃）。3）將步驟2中雙螺桿擠出機(jī)的擠出物牽引、過水、風(fēng)冷后送至切粒機(jī)切粒。4）將步驟3中切粒機(jī)的切粒置入干燥器干燥后，得到制品。

1.4 對(duì)比樣品3

對(duì)比樣品3的保護(hù)殼包括如下重量份數(shù)的原材料：50重量份尼龍6；40重量份玻璃纖維；10重量份增韌劑；1重量份相容劑；0.5重量份抗氧劑；5重量份偶聯(lián)劑；0.5重量份潤(rùn)滑劑；10重量份赤鐵礦粉；增韌劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA，潤(rùn)滑劑為乙撐雙硬脂酰胺接枝物TAF；相容劑為馬來酸酐接枝共聚物；抗氧劑為抗氧劑1010；赤鐵礦粉由兩種不同粒徑的赤鐵礦粉按照重量份數(shù)為1∶1構(gòu)成，兩種不同粒徑的赤鐵礦粉的粒徑分別為50目和150目；偶聯(lián)劑由γ-（甲基丙烯酰氧基）氯丙基三甲氧基硅烷和偶聯(lián)劑2按質(zhì)量比為1∶1復(fù)配而成。

保護(hù)殼的制備步驟如下：1）將尼龍6和增韌劑放入中速混合器中預(yù)混1分鐘～2分鐘，然后將赤鐵礦粉、偶聯(lián)劑、相容劑、抗氧劑和潤(rùn)滑劑放入中速混合器中再混合，在混合過程中進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)處理6小時(shí)，脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度為1特斯拉～2特斯拉，頻率為3次/分鐘。2）將步驟1中混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在熔融擠出的同時(shí)，引入玻璃纖維熔融擠出（雙螺桿擠出機(jī)的加工工藝為，從雙螺桿擠出機(jī)喂料口到機(jī)頭分為7個(gè)區(qū)，各區(qū)熔融度為：一區(qū)260 ℃～280 ℃，二區(qū)280 ℃～290 ℃，三區(qū)290 ℃～300 ℃，四區(qū)300 ℃～310 ℃，五區(qū)300 ℃～310 ℃，六區(qū)290 ℃～300 ℃，七區(qū)290 ℃～300 ℃）。3）將步驟2中雙螺桿擠出機(jī)的擠出物牽引、過水、風(fēng)冷后送至切粒機(jī)切粒。4）將步驟3中切粒機(jī)的切粒置入干燥器干燥后，得到制品。

1.5 對(duì)比樣品4

對(duì)比樣品3的保護(hù)殼包括如下重量份數(shù)的原材料：50重量份尼龍6；40重量份玻璃纖維；10重量份增韌劑；1重量份相容劑；0.5重量份抗氧劑；5重量份偶聯(lián)劑；0.5重量份潤(rùn)滑劑；10重量份赤鐵礦粉；增韌劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA，潤(rùn)滑劑為乙撐雙硬脂酰胺接枝物TAF；相容劑為馬來酸酐接枝共聚物；抗氧劑為抗氧劑1010；赤鐵礦粉由兩種不同粒徑的赤鐵礦粉按照重量份數(shù)為1∶1構(gòu)成，兩種不同粒徑的赤鐵礦粉的粒徑分別為50目和150目；偶聯(lián)劑為γ-(甲基丙烯酰氧基)氯丙基三甲氧基硅烷。

保護(hù)殼的制備步驟如下：1）將尼龍6和增韌劑放入中速混合器中預(yù)混1分鐘～2分鐘，然后將赤鐵礦粉、偶聯(lián)劑、相容劑、抗氧劑和潤(rùn)滑劑放入中速混合器中再混合，在混合過程中進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)處理6小時(shí)，脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度為1特斯拉～2特斯拉，頻率為3次/分鐘。2）將步驟1中混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在熔融擠出的同時(shí)，引入玻璃纖維熔融擠出（雙螺桿擠出機(jī)的加工工藝為，從雙螺桿擠出機(jī)喂料口到機(jī)頭分為7個(gè)區(qū)，各區(qū)熔融度為：一區(qū)260 ℃～280 ℃，二區(qū)280 ℃～290 ℃，三區(qū)290 ℃～300 ℃，四區(qū)300 ℃～310 ℃，五區(qū)300 ℃～310 ℃，六區(qū)290 ℃～300 ℃，七區(qū)290 ℃～300 ℃）。3）將步驟2中雙螺桿擠出機(jī)的擠出物牽引、過水、風(fēng)冷后送至切粒機(jī)切粒。4）將步驟3中切粒機(jī)的切粒置入干燥器干燥后，得到制品。

2 實(shí)驗(yàn)表征

對(duì)測(cè)試樣品及對(duì)比樣品1~4的殼體材料進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，結(jié)果如下：測(cè)試樣品的抗拉強(qiáng)度為294 Rm/MPa，對(duì)比樣品1的抗拉強(qiáng)度為288 Rm/MPa，對(duì)比樣品2的抗拉強(qiáng)度為279 Rm/MPa，對(duì)比樣品3的抗拉強(qiáng)度為275 Rm/MPa，對(duì)比樣品4的抗拉強(qiáng)度為266 Rm/MPa。

3 結(jié)論

從應(yīng)用的結(jié)果來看，相比于現(xiàn)有的傳統(tǒng)水表殼體，本研究提供的水表殼體抗拉強(qiáng)度大，可達(dá)294 Rm/MPa。其優(yōu)勢(shì)有兩點(diǎn)：一是相比于添加單一的偶聯(lián)劑或其他兩種偶聯(lián)劑的復(fù)配，使用本研究中特定的偶聯(lián)劑更有利于提高各組分之間的交聯(lián)纏繞程度，極大發(fā)揮偶聯(lián)劑的整體效果，進(jìn)而大幅提高水表防護(hù)殼的強(qiáng)度；二是進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)處理可以有效激發(fā)反應(yīng)活性位點(diǎn)，也有助于進(jìn)一步提高水表防護(hù)殼的強(qiáng)度?？偟膩砜?，該殼體材料可以充分保證智能水表的長(zhǎng)久運(yùn)行和安全運(yùn)行。