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        一種高強(qiáng)度水表殼體材料的研制

        2021-07-13 09:38:44景奉國
        南方農(nóng)機(jī) 2021年13期
        關(guān)鍵詞:水表分散劑碳酸鈣

        景奉國

        (濟(jì)南龍鼓環(huán)保科技有限公司,山東 濟(jì)南 250000)

        水表是一種常見的流量計(jì)數(shù)設(shè)備,廣泛應(yīng)用在自來水管線上。目前,國內(nèi)傳統(tǒng)水表殼一般采用灰鑄鐵加工成毛胚表殼,再進(jìn)行精加工,采用大型切削機(jī)床加工,而針對直徑400 mm以上特大水表殼,仍然沿襲以上傳統(tǒng)方法,存在如下不足:工藝煩瑣,工作環(huán)境又污染嚴(yán)重,工人加工勞動強(qiáng)度大;設(shè)備一次性投入資金巨大,但是帶來的經(jīng)濟(jì)效益并不高。近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,智能水表在市場上的應(yīng)用十分廣泛,越來越多的人開始關(guān)注水表保護(hù)殼的質(zhì)量。然而,水表保護(hù)殼作為水表的保護(hù)結(jié)構(gòu),其低強(qiáng)度一直是阻礙水表耐久性和耐候性的因素之一,這也導(dǎo)致水表的使用壽命比較短,無法保證水表的安全運(yùn)行和長久運(yùn)行[1-2]。針對上述問題,本研究通過優(yōu)化水表殼體材料的組成和制備方法,有效提高水表表殼的抗拉強(qiáng)度,充分保證水表的長久和安全運(yùn)行。

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 測試樣品

        測試樣品保護(hù)殼的原材料:變性聚苯醚28份、ASA樹脂14份、SMA樹脂7份、高分散納米碳酸鈣15份、三氧化二銻2份、聚丁二烯橡膠2份、硬脂酸鈣0.2份。

        高分散納米碳酸鈣的制備過程如下:將粒徑為100 nm~200 nm的碳酸鈣溶于乙醇溶液,然后加入復(fù)合分散劑,經(jīng)超聲攪拌和干燥處理,即得高分散納米碳酸鈣。復(fù)合分散劑由1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽和分散劑A按照質(zhì)量比為1︰1構(gòu)成,分散劑A具有如下結(jié)構(gòu)式:

        測試樣品保護(hù)殼的制備方法如下:1)預(yù)處理,將ASA樹脂和SMA樹脂置入烘箱中65℃-3 h、75℃-6 h;2)將預(yù)處理后的ASA樹脂和SMA樹脂、變性聚苯醚、高分散納米碳酸鈣、三氧化二銻、聚丁二烯橡膠、硬脂酸鈣放入高速混合機(jī)中進(jìn)行機(jī)械混合,混合溫度為120℃,得到第一物料;3)保持溫度不變,將第一物料置于脈沖磁場處理6 h,脈沖磁場強(qiáng)度為1~2 T,頻率為3次/min;4)將經(jīng)脈沖磁場處理的物料置于雙螺桿擠出機(jī)中,經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒、包裝成品;5)將成品通過注塑機(jī)注塑處理得到保護(hù)殼。

        1.2 對比樣品1

        對比樣品1的保護(hù)殼原材料:變性聚苯醚28份、ASA樹脂14份、SMA樹脂7份、高分散納米碳酸鈣15份、三氧化二銻2份、聚丁二烯橡膠2份、硬脂酸鈣0.2份。

        上述高分散納米碳酸鈣的制備過程如下:將粒徑為100 nm~200 nm的碳酸鈣溶于乙醇溶液,然后加入分散劑,經(jīng)超聲攪拌和干燥處理,即得高分散納米碳酸鈣。分散劑為1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽。

        對比樣品1的制備方法如下:1)預(yù)處理,將ASA樹脂和SMA樹脂置入烘箱中65℃-3 h、75℃-6 h;2)將預(yù)處理后的ASA樹脂和SMA樹脂、變性聚苯醚、高分散納米碳酸鈣、三氧化二銻、聚丁二烯橡膠、硬脂酸鈣放入高速混合機(jī)中進(jìn)行機(jī)械混合,混合溫度為120℃,得到第一物料;3)保持溫度不變,將第一物料置于脈沖磁場處理6 h,脈沖磁場強(qiáng)度為1~2 T,頻率為3次/min;4)將經(jīng)脈沖磁場處理的物料置于雙螺桿擠出機(jī)中,經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒、包裝成品;5)將成品通過注塑機(jī)注塑處理得到保護(hù)殼。

        1.3 對比樣品2

        對比樣品2的保護(hù)殼原材料:變性聚苯醚28份、ASA樹脂14份、SMA樹脂7份、高分散納米碳酸鈣15份、三氧化二銻2份、聚丁二烯橡膠2份、硬脂酸鈣0.2份。

        高分散納米碳酸鈣的制備過程如下:將粒徑為100 nm~200 nm的碳酸鈣溶于乙醇溶液,然后加入分散劑,經(jīng)超聲攪拌和干燥處理,即得高分散納米碳酸鈣。復(fù)合分散劑為分散劑A。

        對比樣品2的保護(hù)殼的制備方法如下:1)預(yù)處理,將ASA樹脂和SMA樹脂置入烘箱中65℃-3 h、75℃-6 h;2)將預(yù)處理后的ASA樹脂和SMA樹脂、變性聚苯醚、高分散納米碳酸鈣、三氧化二銻、聚丁二烯橡膠、硬脂酸鈣放入高速混合機(jī)中進(jìn)行機(jī)械混合,混合溫度為120℃,得到第一物料;3)保持溫度不變,將第一物料置于脈沖磁場處理6 h,脈沖磁場強(qiáng)度為1~2 T,頻率為3次/min;4)將經(jīng)脈沖磁場處理的物料置于雙螺桿擠出機(jī)中,經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒、包裝成品;5)將成品通過注塑機(jī)注塑處理得到保護(hù)殼。

        1.4 對比樣品3

        對比樣品3的保護(hù)殼原材料:變性聚苯醚28份、ASA樹脂14份、SMA樹脂7份、高分散納米碳酸鈣15份、三氧化二銻2份、聚丁二烯橡膠2份、硬脂酸鈣0.2份。

        高分散納米碳酸鈣的制備過程如下:將粒徑為100 nm~200 nm的碳酸鈣溶于乙醇溶液,然后加入復(fù)合分散劑,經(jīng)超聲攪拌和干燥處理,即得高分散納米碳酸鈣。復(fù)合分散劑由六偏磷酸鈉和分散劑A按照質(zhì)量比為1︰1構(gòu)成。

        對比樣品3的保護(hù)殼的制備方法如下:1)預(yù)處理,將ASA樹脂和SMA樹脂置入烘箱中65℃-3 h、75℃-6 h;2)將預(yù)處理后的ASA樹脂和SMA樹脂、變性聚苯醚、高分散納米碳酸鈣、三氧化二銻、聚丁二烯橡膠、硬脂酸鈣放入高速混合機(jī)中進(jìn)行機(jī)械混合,混合溫度為120℃,得到第一物料;3)保持溫度不變,將第一物料置于脈沖磁場處理6 h,脈沖磁場強(qiáng)度為1~2 T,頻率為3次/min;4)將經(jīng)脈沖磁場處理的物料置于雙螺桿擠出機(jī)中,經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒、包裝成品;5)將成品通過注塑機(jī)注塑處理得到保護(hù)殼。

        1.5 對比樣品4

        對比樣品4的保護(hù)殼原材料:變性聚苯醚28份、ASA樹脂14份、SMA樹脂7份、高分散納米碳酸鈣15份、三氧化二銻2份、聚丁二烯橡膠2份、硬脂酸鈣0.2份。

        高分散納米碳酸鈣的制備過程如下:將粒徑為100 nm~200 nm的碳酸鈣溶于乙醇溶液,然后加入復(fù)合分散劑,經(jīng)超聲攪拌以及干燥處理,即得高分散納米碳酸鈣。復(fù)合分散劑由1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽和六偏磷酸鈉按照質(zhì)量比為1︰1構(gòu)成。

        對比樣品4的保護(hù)殼的制備方法如下:1)預(yù)處理,將ASA樹脂和SMA樹脂置入烘箱中65℃-3 h、75℃-6 h;2)將預(yù)處理后的ASA樹脂和SMA樹脂、變性聚苯醚、高分散納米碳酸鈣、三氧化二銻、聚丁二烯橡膠、硬脂酸鈣放入高速混合機(jī)中進(jìn)行機(jī)械混合,混合溫度為120℃,得到第一物料;3)保持溫度不變,將第一物料置于脈沖磁場處理6 h,脈沖磁場強(qiáng)度為1~2 T,頻率為3次/min;4)將經(jīng)脈沖磁場處理的物料置于雙螺桿擠出機(jī)中,經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒、包裝成品;5)將成品通過注塑機(jī)注塑處理得到保護(hù)殼。

        1.6 對比樣品5

        對比樣品5的保護(hù)殼原材料:變性聚苯醚28份、ASA樹脂14份、SMA樹脂7份、高分散納米碳酸鈣15份、三氧化二銻2份、聚丁二烯橡膠2份、硬脂酸鈣0.2份。

        高分散納米碳酸鈣的制備過程如下:將粒徑為100 nm~200 nm的碳酸鈣溶于乙醇溶液,然后加入復(fù)合分散劑,經(jīng)超聲攪拌和干燥處理,即得高分散納米碳酸鈣。復(fù)合分散劑由1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽和分散劑A按照質(zhì)量比為1︰1構(gòu)成。

        對比樣品5的保護(hù)殼的制備方法如下:1)預(yù)處理,將ASA樹脂和SMA樹脂置入烘箱中65℃-3 h、75℃-6 h;2)將預(yù)處理后的ASA樹脂和SMA樹脂、變性聚苯醚、高分散納米碳酸鈣、三氧化二銻、聚丁二烯橡膠、硬脂酸鈣放入高速混合機(jī)中進(jìn)行機(jī)械混合,混合溫度為120℃,得到第一物料;3)將第一物料置于雙螺桿擠出機(jī)中,經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒、包裝成品;4)將成品通過注塑機(jī)注塑處理得到保護(hù)殼。

        2 結(jié)果與討論

        對測試樣品以及對比樣品1~5的殼體材料進(jìn)行力學(xué)性能檢測,結(jié)果為:測試樣品的抗拉強(qiáng)度為355 Rm/MPa,對比樣品1的抗拉強(qiáng)度為332 Rm/MPa,對比樣品2的抗拉強(qiáng)度為329 Rm/MPa,對比樣品3的抗拉強(qiáng)度為317 Rm/MPa,對比樣品4的抗拉強(qiáng)度為306 Rm/MPa,對比樣品5的抗拉強(qiáng)度為344 Rm/MPa。

        從上述可以看出:1)相比于添加單一的分散劑或其他兩種分散劑的復(fù)配,使用本研究課題中特定的復(fù)合分散劑更有利于提高納米碳酸鈣的分散度,減少納米級團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生,進(jìn)而大幅提高水表防護(hù)殼的強(qiáng)度;2)在物料置于雙螺桿擠出機(jī)前進(jìn)行脈沖磁場處理可以有效激發(fā)反應(yīng)活性位點(diǎn),提高原料之間的交聯(lián)纏繞程度,進(jìn)而提高水表防護(hù)殼的強(qiáng)度。

        3 應(yīng)用示例

        將測試樣品的保護(hù)殼應(yīng)用于密封水表外部,該密封水表包括密封機(jī)構(gòu)、對接機(jī)構(gòu)、第一傳輸機(jī)構(gòu)和第二傳輸機(jī)構(gòu)。水表機(jī)構(gòu)固定連接在密封機(jī)構(gòu)內(nèi)部中間位置;對接機(jī)構(gòu)固定連接在密封機(jī)構(gòu)內(nèi)部前端位置,且對接機(jī)構(gòu)后端與水表機(jī)構(gòu)前端位置固定連接;對接機(jī)構(gòu)包括對接管道和連接管道,對接管道前端與連接管道后端中間位置固定連接,對接管道中間位置開設(shè)貫穿的通孔;第一傳輸機(jī)構(gòu)固定連接在對接機(jī)構(gòu)前端左側(cè)位置;第二傳輸機(jī)構(gòu)固定連接在對接機(jī)構(gòu)前端右側(cè)位置[3]。

        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)355 Rm/MPa,其優(yōu)勢有兩點(diǎn):1)相比于添加單一的分散劑或其他兩種分散劑的復(fù)配,使用本研究課題中特定的復(fù)合分散劑更有利于提高納米碳酸鈣的分散度,減少納米級團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生,進(jìn)而大幅提高水表防護(hù)殼的強(qiáng)度[4];2)在物料置于雙螺桿擠出機(jī)前進(jìn)行脈沖磁場處理可以有效激發(fā)反應(yīng)活性位點(diǎn),提高原料之間的交聯(lián)纏繞程度,進(jìn)而提高水表防護(hù)殼的強(qiáng)度??偟膩砜矗摎んw材料可以充分保證智能水表的長久運(yùn)行和安全運(yùn)行。

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