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用于卤系高分子材料成型的陶瓷机筒介绍
作者:上海康复达机械制造有限公司
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塑料挤出机展厅
片材生产线, 单螺杆挤出机, 双螺杆挤出机, 板材生产线, 木塑挤出机, ...
高分子材料在挤出和注射成型过程中,越来越离不开一种特殊材料,即卤族元素,例如卤族元素中的嗅系、氯系阻燃剂。

由于上述卤系阻燃剂含大量卤素,它们处于高温状态时会产生有腐蚀性和毒性的卤化氢,故业界早已出现了非卤阻燃的动向,但由于嗅系和氯系阻燃剂与其它阻燃剂相比,其阻燃性、加工性、物性等综合性能优良,价格也适中,现在许多公司仍然在大量使用这些卤系阻燃剂。

例如嗅化聚苯乙烯(BPS),牌号如FRP800ST 等,由于其聚合性高,因此具有显著的热稳定性,不析出,不起霜,抗静电能力强,电性能好,因此适用范围很广。BPS 特别适用于聚酯PS,PET,PBT 和聚酯胺尼龙PA6,PA66 等工程塑料的阻燃加工,甚至还可用于阻燃聚烯烃,是工程塑料高温加工的最佳选择。

又例如缩合嗅代危烯的最大特点是具有优异的抗辐射性能,可用于核电站等处的电线电缆的阻燃。SR245是日本第一工业制药公司开发的含嗅三嗓类阻燃剂,含有嗅和氮两种阻燃元素,Br的协同阻燃作用使其表现出高效阻燃性。该阻燃剂在基材中的分散性好,与PS、ABS的相容性好,表现出抗冲击、抗迁移及优异的抗紫外线能力。

上述许多卤系阻燃剂的应用,另外还有大量添加了卤系元素而改性的高聚物材料的成型,例如杜邦公司的含卤HPN材料注塑镜片、挤出LED片基等等,均离不开卤族元素。
卤族元素的加入,我们得到的是新型材料,失去的是挤出机注塑机心脏部件的使用寿命。例如使用于杜邦公司的含卤HPN材料注塑,普通渗氮机筒螺杆的使用寿命不超过一个星期。康复达急切地需要研发能够胜任高聚物中添加卤族元素加工的特种材料,这种材料一旦应用于加工机械的心脏部件,其使用寿命可以达到理想状况。

因此,随着塑胶挤出领域里各类挤出机的心脏部件耐磨损耐腐蚀的特定要求越来越高,康复达原先在国内首先研制的双金属机筒和双金属螺杆,在某些应用方面显得捉襟见肘,勉为其难。深入研发新的材料作为替代,这个题目已经非常清晰而日益紧迫地摆在了康复达的面前,于是他们想到了SiC 复合陶瓷。

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图1是康复达正在研发的,分别用于单螺杆挤出机和平行双螺杆挤出机的SiC陶瓷材料内衬套照片。康复达研发的SiC复合陶瓷材料的主要物理化学性能如下:

主体成份:SiC
密度ρ:3.08~3.10g/cm3
正弹性模量Ε:410MPa
硬度HRA:89~92
抗弯强度σbb:380MPa
抗压强度σbc:3970MPa
平面应变断裂韧度Κic:4MPa/mm3/2
热膨胀系数α1:4.0×10-6/°F
热传导率λ:Φ30~35 W/(m•K)

高温抗氧化性:在高达1500℃温度下,金属减重速度极其缓慢。

SiC复合陶瓷具有优异的抗摩擦磨损性能,这是任何金属类材料,即使通过多种硬化手段也无法比拟的。SiC复合陶瓷更具有优异的化学稳定性,它几乎能耐所有无机酸和碱液、盐的腐蚀。而康复达研发的这种SiC复合陶瓷,还能够在一定程度上抵抗住氢氟酸类的腐蚀磨损。实验表明,即使康复达的SiC复合陶瓷与氢氟酸和硝酸的混合液接触,也仅仅在SiC复合陶瓷表面生成了一层薄薄的氧化硅,该致密的氧化硅层阻止了基体内部SiC被继续氧化的进程,从而使得SiC复合陶瓷抵抗氢氟酸和硝酸混合液的能力大大增强。

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在前期完成了将SiC复合陶瓷材料分别应用于氢氯酸、氢溴酸、氢碘酸等各类卤族酸的耐腐蚀试验,对普通高比例玻璃纤维填充材料的耐摩擦磨损试验,以及考察了SiC复合陶瓷内衬套耐压能力和热传导能力以后,康复达于2011年最终将SiC复合陶瓷内衬套成功地应用于工况条件相对恶劣,型号为VP50S D22的注塑机机筒中(图2),注塑机运行材料为杜邦公司的含卤HPN。康复达的这个陶瓷机筒在注塑机上的应用取得了相当理想的效果,得到了终端用户公司的强烈好评。他们使用康复达提供的SiC陶瓷衬套式机筒所取得的效果如下表所示。

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(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (11/15/2012)
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