專利名稱：一種長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工程塑料水表殼體及其制造方法，尤其是一種比重低、耐高低溫、 高抗沖擊性、耐水解、耐化學(xué)(試劑)腐蝕、耐(靜)水壓、無毒性、無污染的長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體及制作方法。
背景技術(shù)：
目前，常用民用的金屬水表殼體主要是采用鑄鐵經(jīng)翻砂鑄造及二次加工而成，生產(chǎn)過程能耗大、工序多、周期長、環(huán)境污染大，并且產(chǎn)品質(zhì)量的重現(xiàn)性差。鑄鐵構(gòu)件易銹蝕， 不但會大大影響使用壽命，而且還會影響水質(zhì)，從而給飲用水帶來嚴重的重金屬污染。在金屬防銹防腐方面，盡管可以普遍采用外涂油漆或熱鍍鋅等工藝技術(shù)處理，但仍不能從根本上解決鑄造件的銹蝕問題，只能適度減緩腐蝕效應(yīng)，并且在處理過程中又會引出新的二次污染環(huán)境問題。當(dāng)前以塑代鋼正在成為人類社會生產(chǎn)和消費的一種節(jié)能減排、技術(shù)進步與發(fā)展的重要趨勢，纖維增強熱塑性樹脂基復(fù)合材料因其具有輕質(zhì)高強、抗沖擊性能好、設(shè)計自由度大、耐腐蝕、加工成型工藝性好、成本低及環(huán)保節(jié)能等眾多顯著優(yōu)點，故在航空航天、汽車內(nèi)外飾件、軌道交通車輛、電子電器、水管道配件等相似產(chǎn)業(yè)已經(jīng)獲得穩(wěn)定可靠的成功應(yīng)用， 因此對水表殼體采用以塑代鋼技術(shù)改造具有重要的社會意義和重大的經(jīng)濟價值。1.水表的殼體現(xiàn)用材料1. 1水表的鑄鐵表殼水表的鑄鐵表殼價格低廉、強度高、韌性好，但是無論是采用灰口鑄鐵，還是球墨鑄鐵材質(zhì)，其成型和加工工藝都比較繁瑣與復(fù)雜，并且由于腐蝕生銹而存在二次污染環(huán)境。 大量的醫(yī)學(xué)臨床病理實驗已經(jīng)證明，目前鐵銹最直接、危害最大的就是對人類肝臟的嚴重損害。因此，國家已經(jīng)下達文件，強制性水表安全技術(shù)規(guī)則要求在去年(2010年)淘汰灰鑄材料制作的鐵殼水表，只是建議大口徑水表的表殼可以暫時采用球墨鑄鐵材料制作。1. 2水表的鑄銅表殼水表的鑄銅表殼主要優(yōu)點是機械性能好，制造工藝簡單。中華人民共和國城鎮(zhèn)建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標準《飲用水冷水水表安全規(guī)則》(CJ 266-2008)已明文規(guī)定鑄銅制作的水表表殼的材質(zhì)是鑄造鉛黃銅。鑄造鉛黃銅表殼與鑄鐵表殼的成型工藝相類同，但是相對更容易加工。然而，近年來銅原料價格飛漲，一是直接導(dǎo)致銅制作的水表表殼成本猛增；二是在戶外安裝時，容易被盜竊。實驗也已經(jīng)證實，民用水表鑄銅表殼中的鉛也容易析出，從而導(dǎo)致家用自來飲用水的重金屬污染。另外，我國是一個銅資源極度缺乏的國家，同時銅的冶煉則需要耗費大量的能源，這與節(jié)能減排的國家政策不相符。水表的鑄銅表殼會因氧化而產(chǎn)生銅綠，銅綠有毒有害人體，是因為它會與胃中的鹽酸反應(yīng)生成銅離子從而造成人體的重金屬中毒，嚴重者會產(chǎn)生死亡。1. 3水表的鋁合金表殼水表的鋁合金表殼采用壓鑄工藝技術(shù)，加工成型容易，產(chǎn)品外表美觀，原料豐富，生產(chǎn)成本低，機械性能好，但硬化層容易受到外力作用而剝落或受損，導(dǎo)致有金屬物析出。 臨床醫(yī)學(xué)研究表明，鋁離子過量攝入會影響人體對鐵、鈣等成份的吸收，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松、貧血，甚至影響神經(jīng)細胞的發(fā)育與刺激后的諧調(diào)反應(yīng)，從而引起癡呆。另外，裸露的鋁合金極易腐蝕而產(chǎn)生白色的鋁銹，從而影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。1.4水表的不銹鋼表殼水表的不銹鋼表殼機械性能好，耐酸堿；但是在高低溫度環(huán)境下不會產(chǎn)生腐蝕物和滲出物，無二次污染，衛(wèi)生環(huán)保。不銹鋼制作的水表表殼可分為鑄造件和焊接件。鑄造件存在不易加工、制造成本較高的缺點，因而目前尚未形成大批量的生產(chǎn)能力。焊接件是新開發(fā)的不銹鋼水表表殼類型，具有可成型、可互換，壁厚均勻，強度高等優(yōu)點。不銹鋼材料中一般都含有鉻和鎳，鉻是使產(chǎn)品不生銹的重耍重屬材料，而鎳是耐腐蝕的金屬材料。使用不銹鋼材料作為水表殼體，有可能會造成重金屬對人體健康的嚴重危害。尤其在鉻含量和鎳含量的技術(shù)控制及監(jiān)測方面必須有強力手段保障，否則，其危害性并不亞于銅殼水表。鉻是生物體所必需的微量元素之一。但大量的鉻存在則會污染環(huán)境， 危害人體健康。所有鉻的化合物都是有嚴重毒性。六價鉻的毒性最大，三價次之，二價毒性最小，六價鉻的毒性比三價鉻幾乎大出100倍。大量攝入鉻可以有體內(nèi)造成明顯的蓄積疊加。鉻中毒主要是指六價鉻，可致腹部不適及腹瀉等中毒癥狀；鉻為皮膚變態(tài)反應(yīng)原，會引起過敏性皮炎或濕疹。1.5工程塑料的水表表殼塑料制品成本低、制造方便、無毒無污染、耐腐蝕、不生銹、不結(jié)垢、重量輕，衛(wèi)生環(huán)保。目前，新型工程塑料具有很強的機械強度和很小的蠕變，行業(yè)中正研制開發(fā)適合國內(nèi)需要的水表塑料殼，并同時在制定國家水表產(chǎn)品標準。水表塑料殼不但可以解決鑄鐵水表存在的嚴重二次污染、銅殼水表價格昂貴等問題，同時也是防止安裝在戶外水表銅件被盜竊的解決方法。工程塑料的水表表殼的制造過程，可以充分體現(xiàn)節(jié)能減排、循環(huán)使用與環(huán)保的要求，這正與國家政府制訂出臺的政策法規(guī)相適應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體及制作方法，其制作出來的復(fù)合材料水表殼體具有制件內(nèi)部呈現(xiàn)獨有的無規(guī)取向纖維形成的網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)，在高、低溫度條件下及高低溫高頻交變的環(huán)境中會擁有較高的機械力學(xué)性能保持性；優(yōu)異的抗沖擊性能、高模量、高強度、高韌性；具有與金屬相近的熱膨脹系數(shù)，十分有利于與金屬嵌件的相結(jié)合穩(wěn)定性；具有各向同性、低模收縮率、低蠕變、低翹曲變形、高尺寸穩(wěn)定性；優(yōu)異的耐磨和耐疲勞性；優(yōu)異的耐化學(xué)性；呈典型的疏水性，吸水率極小，耐水解；優(yōu)異的制件表面光潔度；不含環(huán)境化學(xué)有害性成分，為環(huán)境友好型材料，可以多次環(huán)保回收循環(huán)再利用，再生品仍可保持較高的機械力學(xué)性能，并且成本低、使用壽命長；耐低溫、抗沖擊、耐蠕變、耐水壓、耐水解、不含重金屬等，符合國家塑料水表殼體材料的行業(yè)標準。本發(fā)明提供了一種長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體，玻璃纖維占重量百分比的35-65%，玻璃纖維長度為3-25mm。優(yōu)選的方案為聚丙烯和/或聚丙烯改性物組成的共混物合金。
優(yōu)選的方案為復(fù)合材料中還包括助劑、色粉、抗氧化劑和抗紫外光吸收劑中的一種或幾種。優(yōu)選的方案為聚丙烯和/或聚丙烯改性物組成的共混物合金占重量百分比的 30-60%，玻璃纖維占重量百分比的35-65%，助劑占重量百分比的2-3%，色粉占重量百分比的1%，抗氧化劑所占重量百分比的1%，抗紫外光吸收劑所占重量百分比的1%。優(yōu)選的方案為助劑為增韌劑、相容劑、防玻纖外露劑或潤滑劑中的一種或幾種。優(yōu)選的方案為增韌劑為橡膠EPDM、SBS或彈性體POE中的一種或幾種，相容劑為馬來酸酐接枝物。優(yōu)選的方案為復(fù)合材料水表的殼體厚度為1. 83-2. 54mm。本發(fā)明另外提供了一種長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體的制作方法，其特征在于(1)將重量比為30-58%的聚丙烯和/或聚丙烯改性物組成的共混物合金， 35-65%的玻璃纖維，2-3 %的助劑，1 %的色粉，1 %的抗氧化劑，1 %的抗紫外光吸收劑相互均勻混合，再經(jīng)擠出機融熔形混合后拉條造料，切成長度為ll_12mm粒料形成最終共混物復(fù)合材料。(2)共混物復(fù)合材料經(jīng)過注塑機加熱熔融，溫度為230_255°C，后進入模具的模腔中，合模注射成型形成產(chǎn)品，然后退出模具，冷卻定型后即為復(fù)合材料水表殼體。本發(fā)明的水表殼體具有耐低溫性能顯著，如在_30°C至_80°C，不開裂不泄漏，低溫抗沖擊性能高。本發(fā)明的水表殼體具有收縮率低，翅曲變形小，尺寸穩(wěn)定性高，沒有明顯泄漏、滲漏或損壞，達到國家塑料水表的耐靜水壓(1.6MPa)指標要求。表殼及承壓件承壓按照GB/ T 778. 1-2007承受規(guī)定的試驗靜水壓測試均合格。本發(fā)明的水表殼體具有耐酸堿性好，耐水解性好，達到國家家庭飲用水安全指標。本發(fā)明的水表殼體具有易回收重復(fù)利用，回收率可達到100%。本發(fā)明的水表殼體符合國家塑料水表殼體的耐候性要求。表殼及承壓件在下列紫外線照射條件下輻照度550W/m2(波長^Onm彡λ彡800nm)；背景溫度(65士5) °C ；相對濕度(65士5) 輻照時間2000h氙燈光源全程照射；其噴水周期為dOaiiin氙燈照射； ISmin氙燈照射+水噴淋；試驗后符合靜壓1. 6MPa，保持15min條件下不泄漏、滲漏或損壞。本發(fā)明的水表殼體符合國家塑料水表殼體的高低溫度變化要求。表殼及承壓件在高溫85°C 士2°C，72h ；低溫-25°C 士3°C，72h。試驗后符合靜壓1. 6MPa，保持15min條件下不泄漏、滲漏或損壞。本發(fā)明的一種長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體及其制作方法，制作出來的復(fù)合材料水表殼體具有耐低溫、抗沖擊、耐蠕變、耐水壓、耐水解、不含重金屬、使用壽命長、成本低、環(huán)保等特點，符合國家塑料水表殼體材料的行業(yè)標準。
具體實施例方式下面對本發(fā)明作進一步詳細的說明。實施例1—種長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體材料中玻璃纖維占重量百分比為42%，玻璃纖維的長度為12mm，聚丙烯占重量百分比為53%，增韌劑POE占重量百分比為 1%，相容劑馬來酸酐接枝物占重量百分比為1%，色粉占重量百分比為1%，抗氧劑(1010 和168)占重量百分比為1%，抗紫外光吸收劑占重量百分比為1%。將連續(xù)玻璃纖維、聚丙烯和/或聚丙烯改性物組成的共混物合金、助劑、色粉、抗氧劑和抗紫外光吸收劑按一定重量比例相互均勻混合，再經(jīng)擠出機融熔形混合后拉條造料，切成長度為12mm粒料形成最終共混物復(fù)合材料。共混物經(jīng)過注塑機加熱熔融，溫度為 230-255°C，后進入模具的模腔中，合模注射成型形成產(chǎn)品，然后退出模具，冷卻定型后即為復(fù)合材料水表殼體，殼體厚度為1. 87mm。對長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體進行了檢測，實驗測試結(jié)果如表1所示表1.實驗測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體，其特征在于所述的玻璃纖維占重量百分比的35-65%，玻璃纖維長度為3-25mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體，其特征在于所述選用的聚丙烯為聚丙烯和/或聚丙烯改性物組成的共混物合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體，其特征在于 所述的復(fù)合材料中還包括助劑、色粉、抗氧化劑和抗紫外光吸收劑中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體，其特征在于所述的聚丙烯和/或聚丙烯改性物組成的共混物合金占重量百分比的30-60%，玻璃纖維占重量百分比的35-65%，助劑占重量百分比的2-3%，色粉占重量百分比的1%，抗氧化劑占重量百分比的1%，抗紫外光吸收劑占重量百分比的1%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體，其特征在于所述的助劑為增韌劑、相容劑、防玻纖外露劑或潤滑劑中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體，其特征在于所述的增韌劑為橡膠EPDM、SBS或彈性體POE中的一種或幾種，相容劑為馬來酸酐接枝物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體，其特征在于 所述的復(fù)合材料水表的殼體厚度為1. 83-2. 54mm。
8.一種長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體的制作方法，其特征在于(1)將重量百分比為30-60%的聚丙烯和/或聚丙烯改性物組成的共混物合金， 35-65%的玻璃纖維，2-3%的助劑，1 %的色粉，1 %的抗氧化劑，1 %的抗紫外光吸收劑相互均勻混合，再經(jīng)擠出機融熔形混合后拉條造料，切成長度為ll_12mm粒料形成最終共混物復(fù)合材料。(2)共混物復(fù)合材料經(jīng)過注塑機加熱熔融，溫度為230-255°C，后進入模具的模腔中， 合模注射成型形成產(chǎn)品，然后退出模具，冷卻定型后即為復(fù)合材料水表殼體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料水表殼體及其制作方法。熱塑性復(fù)合材料水表殼體所含有的組份為玻璃纖維、聚丙烯和/或聚丙烯改性物組成的共混物合金、助劑、色粉、抗氧化劑和抗紫外光吸收劑。采用注塑成型工藝技術(shù)制備出來的熱塑性復(fù)合材料水表殼體具有耐高低溫、抗沖擊、耐蠕變、耐水壓、耐水解、不含重金屬、使用壽命長、成本低、易加工、環(huán)保等特點，符合國家塑料水表殼體材料的行業(yè)標準，故特別適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和廣泛推廣應(yīng)用。
文檔編號C08L23/12GK102504405SQ201110289138
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月27日
發(fā)明者方鯤, 李玫 申請人:北京納盛通新材料科技有限公司