景奉國

（濟南龍鼓環(huán)?？萍加邢薰?，山東 濟南 250000）

水表是一種常見的流量計數(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，再進行精加工，采用大型切削機床加工，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，工人加工勞動強度大；設(shè)備一次性投入資金巨大，但是帶來的經(jīng)濟效益并不高。近年來，隨著我國經(jīng)濟的發(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)注水表保護殼的質(zhì)量。然而，水表保護殼作為水表的保護結(jié)構(gòu)，其低強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行和長久運行[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度，充分保證水表的長久和安全運行。

1 實驗

1.1 測試樣品

測試樣品保護殼的原材料：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中進行機械混合，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中，經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒、包裝成品；5）將成品通過注塑機注塑處理得到保護殼。

1.2 對比樣品1

對比樣品1的保護殼原材料：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中進行機械混合，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中，經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒、包裝成品；5）將成品通過注塑機注塑處理得到保護殼。

1.3 對比樣品2

對比樣品2的保護殼原材料：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中進行機械混合，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中，經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒、包裝成品；5）將成品通過注塑機注塑處理得到保護殼。

1.4 對比樣品3

對比樣品3的保護殼原材料：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中進行機械混合，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中，經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒、包裝成品；5）將成品通過注塑機注塑處理得到保護殼。

1.5 對比樣品4

對比樣品4的保護殼原材料：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中進行機械混合，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中，經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒、包裝成品；5）將成品通過注塑機注塑處理得到保護殼。

1.6 對比樣品5

對比樣品5的保護殼原材料：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中進行機械混合，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中，經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒、包裝成品；4）將成品通過注塑機注塑處理得到保護殼。

2 結(jié)果與討論

對測試樣品以及對比樣品1～5的殼體材料進行力學(xué)性能檢測，結(jié)果為：測試樣品的抗拉強度為355 Rm/MPa，對比樣品1的抗拉強度為332 Rm/MPa，對比樣品2的抗拉強度為329 Rm/MPa，對比樣品3的抗拉強度為317 Rm/MPa，對比樣品4的抗拉強度為306 Rm/MPa，對比樣品5的抗拉強度為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，減少納米級團聚現(xiàn)象的發(fā)生，進而大幅提高水表防護殼的強度；2）在物料置于雙螺桿擠出機前進行脈沖磁場處理可以有效激發(fā)反應(yīng)活性位點，提高原料之間的交聯(lián)纏繞程度，進而提高水表防護殼的強度。

3 應(yīng)用示例

將測試樣品的保護殼應(yīng)用于密封水表外部，該密封水表包括密封機構(gòu)、對接機構(gòu)、第一傳輸機構(gòu)和第二傳輸機構(gòu)。水表機構(gòu)固定連接在密封機構(gòu)內(nèi)部中間位置；對接機構(gòu)固定連接在密封機構(gòu)內(nèi)部前端位置，且對接機構(gòu)后端與水表機構(gòu)前端位置固定連接；對接機構(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；第一傳輸機構(gòu)固定連接在對接機構(gòu)前端左側(cè)位置；第二傳輸機構(gòu)固定連接在對接機構(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度大，可達355 Rm/MPa，其優(yōu)勢有兩點：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，減少納米級團聚現(xiàn)象的發(fā)生，進而大幅提高水表防護殼的強度[4]；2）在物料置于雙螺桿擠出機前進行脈沖磁場處理可以有效激發(fā)反應(yīng)活性位點，提高原料之間的交聯(lián)纏繞程度，進而提高水表防護殼的強度?？偟膩砜?，該殼體材料可以充分保證智能水表的長久運行和安全運行。