景奉國

（山東汘沄智能科技股份有限公司，山東 濟南 250000）

水表是一種常見的流量計數設備，可常常在自來水管線上看到。目前，國內傳統的水表殼一般采用灰鑄鐵加工成毛坯表殼，再進行精加工，使用大型切削機床加工，而對于直徑400 mm以上的特大水表殼，也沿襲傳統的方法進行制造，這樣存在如下不足：首先，工藝煩瑣，工作環(huán)境污染嚴重，工人加工勞動強度大；其次，設備一次性投入資金巨大，同時帶來的經濟效益又不高[1-4]。近年來，專利文獻CN201910744436.4公開了一種防護外殼的制備方法，其關鍵技術手段為對赤鐵礦粉進行改性處理，然而這種方式經實踐后發(fā)現有3個不足：1）改性劑難以獲取，成本比較高；2）單獨對赤鐵礦粉進行處理，增加了處理工藝流程；3）殼體強度仍然難以滿足高水平水表的要求，無法保證水表的安全運行和長久運行。針對上述技術問題，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度，充分保證水表的長久運行和安全運行。

1 實驗

1.1 測試樣品

測試樣品的保護殼包括如下重量份數的原材料：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重量份偶聯劑；0.5重量份潤滑劑；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1∶1構成，兩種不同粒徑的赤鐵礦粉的粒徑分別為50目和150目；偶聯劑由偶聯劑1和偶聯劑2按質量比1∶1復配而成。

偶聯劑1的結構式為：

偶聯劑2的結構式為：

保護殼的制備步驟如下：1）將尼龍6和增韌劑放入中速混合器中預混1分鐘～2分鐘，然后將赤鐵礦粉、偶聯劑、相容劑、抗氧劑和潤滑劑放入中速混合器中再混合，在混合過程中進行脈沖磁場處理6小時，脈沖磁場強度為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中，在熔融擠出的同時，引入玻璃纖維熔融擠出（雙螺桿擠出機的加工工藝為，從雙螺桿擠出機喂料口到機頭分為7個區(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中雙螺桿擠出機的擠出物牽引、過水、風冷后送至切粒機切粒。4）將步驟3中切粒機的切粒置入干燥器干燥后，得到制品。

1.2 對比樣品1

對比樣品1的保護殼包括如下重量份數的原材料：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重量份偶聯劑；0.5重量份潤滑劑；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為1:1構成，兩種不同粒徑的赤鐵礦粉的粒徑分別為50目和150目；偶聯劑為由偶聯劑1和偶聯劑2按質量比為1:1復配而成。

保護殼的制備步驟如下：1）將尼龍6和增韌劑放入中速混合器中預混1分鐘～2分鐘，然后將赤鐵礦粉、偶聯劑、相容劑、抗氧劑和潤滑劑放入中速混合器中再混合，在混合過程中進行脈沖磁場處理6小時，脈沖磁場強度為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中，在熔融擠出的同時，引入玻璃纖維熔融擠出（雙螺桿擠出機的加工工藝為，從雙螺桿擠出機喂料口到機頭分為7個區(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中雙螺桿擠出機的擠出物牽引、過水、風冷后送至切粒機切粒。4）將步驟3中切粒機的切粒置入干燥器干燥后，得到制品。

1.3 對比樣品2

對比樣品2的保護殼包括如下重量份數的原材料：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重量份偶聯劑；0.5重量份潤滑劑；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為1∶1構成，兩種不同粒徑的赤鐵礦粉的粒徑分別為50目和150目；偶聯劑為由偶聯劑1和γ-(甲基丙烯酰氧基)氯丙基三甲氧基硅烷按質量比為1∶1復配而成。

保護殼的制備步驟如下：1）將尼龍6和增韌劑放入中速混合器中預混1分鐘～2分鐘，然后將赤鐵礦粉、偶聯劑、相容劑、抗氧劑和潤滑劑放入中速混合器中再混合，在混合過程中進行脈沖磁場處理6小時，脈沖磁場強度為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中，在熔融擠出的同時，引入玻璃纖維熔融擠出（雙螺桿擠出機的加工工藝為，從雙螺桿擠出機喂料口到機頭分為7個區(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中雙螺桿擠出機的擠出物牽引、過水、風冷后送至切粒機切粒。4）將步驟3中切粒機的切粒置入干燥器干燥后，得到制品。

1.4 對比樣品3

對比樣品3的保護殼包括如下重量份數的原材料：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重量份偶聯劑；0.5重量份潤滑劑；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為1∶1構成，兩種不同粒徑的赤鐵礦粉的粒徑分別為50目和150目；偶聯劑由γ-（甲基丙烯酰氧基）氯丙基三甲氧基硅烷和偶聯劑2按質量比為1∶1復配而成。

保護殼的制備步驟如下：1）將尼龍6和增韌劑放入中速混合器中預混1分鐘～2分鐘，然后將赤鐵礦粉、偶聯劑、相容劑、抗氧劑和潤滑劑放入中速混合器中再混合，在混合過程中進行脈沖磁場處理6小時，脈沖磁場強度為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中，在熔融擠出的同時，引入玻璃纖維熔融擠出（雙螺桿擠出機的加工工藝為，從雙螺桿擠出機喂料口到機頭分為7個區(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中雙螺桿擠出機的擠出物牽引、過水、風冷后送至切粒機切粒。4）將步驟3中切粒機的切粒置入干燥器干燥后，得到制品。

1.5 對比樣品4

對比樣品3的保護殼包括如下重量份數的原材料：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重量份偶聯劑；0.5重量份潤滑劑；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為1∶1構成，兩種不同粒徑的赤鐵礦粉的粒徑分別為50目和150目；偶聯劑為γ-(甲基丙烯酰氧基)氯丙基三甲氧基硅烷。

保護殼的制備步驟如下：1）將尼龍6和增韌劑放入中速混合器中預混1分鐘～2分鐘，然后將赤鐵礦粉、偶聯劑、相容劑、抗氧劑和潤滑劑放入中速混合器中再混合，在混合過程中進行脈沖磁場處理6小時，脈沖磁場強度為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中，在熔融擠出的同時，引入玻璃纖維熔融擠出（雙螺桿擠出機的加工工藝為，從雙螺桿擠出機喂料口到機頭分為7個區(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中雙螺桿擠出機的擠出物牽引、過水、風冷后送至切粒機切粒。4）將步驟3中切粒機的切粒置入干燥器干燥后，得到制品。

2 實驗表征

對測試樣品及對比樣品1~4的殼體材料進行力學性能檢測，結果如下：測試樣品的抗拉強度為294 Rm/MPa，對比樣品1的抗拉強度為288 Rm/MPa，對比樣品2的抗拉強度為279 Rm/MPa，對比樣品3的抗拉強度為275 Rm/MPa，對比樣品4的抗拉強度為266 Rm/MPa。

3 結論

從應用的結果來看，相比于現有的傳統水表殼體，本研究提供的水表殼體抗拉強度大，可達294 Rm/MPa。其優(yōu)勢有兩點：一是相比于添加單一的偶聯劑或其他兩種偶聯劑的復配，使用本研究中特定的偶聯劑更有利于提高各組分之間的交聯纏繞程度，極大發(fā)揮偶聯劑的整體效果，進而大幅提高水表防護殼的強度；二是進行脈沖磁場處理可以有效激發(fā)反應活性位點，也有助于進一步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。