Batareya qutuları üçün polietilen toz örtüklərinin öyrənilməsi

mücərrəd

Batareya qutuları üçün altı növ polietilen toz örtüyü müxtəlif xüsusiyyətlərə malik polietilenin qarışdırma modifikasiyası yolu ilə hazırlanmışdır. Müxtəlif qarışdırma sxemlərindən əldə edilən polietilen toz örtüklərinin örtük təbəqələrinin ərimə axını sürətini, mexaniki xüsusiyyətlərini və turşuya davamlılığını sınaqdan keçirməklə ən yaxşı hərtərəfli performansa malik polietilen toz örtüyünün formulu sınaqdan keçirilmişdir. Hazırlanmış polietilen toz örtüyü batareya qutularının səth hamarlaşdırma tələblərinə cavab verə bilər və eyni zamanda əla mexaniki xüsusiyyətlərə və kimyəvi müqavimətə malikdir ki, bu da batareya qutularının xidmət müddətini effektiv şəkildə artıra bilər.

Keywords

Batareya qutusu; polietilen; Qarışdırma; Toz boyalar
Təsnifat kodu: TQ637.82
Sənədin kodu: A

1 Giriş

Ətraf mühitin mühafizəsi üçün getdikcə daha sərt tələblərin artması ilə işlənmiş qaz emissiyalarına nəzarət və havanın çirklənməsinin azaldılması mühüm ətraf mühitin mühafizəsi göstəricilərinə çevrilmişdir [1].

Ənənəvi yanacaqla işləyən nəqliyyat vasitələri ümumiyyətlə enerji mənbəyi kimi qalıq yanacaqlardan istifadə edirlər və onların ən ciddi çatışmazlığı ətraf mühiti ciddi şəkildə çirkləndirən çoxlu miqdarda işlənmiş qazın buraxılmasıdır. Bunun əksinə olaraq, saxlama batareyalarını dartma gücü kimi istifadə edən yeni enerji nəqliyyat vasitələri işlənmiş tullantılar buraxmır və atmosferi heç bir çirkləndirmir, buna görə də bazar tərəfindən getdikcə daha çox bəyənilir [2].

Sənaye akkumulyator qutularının istismar müddəti ərzində onlar akkumulyator turşusu ilə aşınmaya məruz qalır, bu da qutuların korroziyasını və sıradan çıxmasını sürətləndirir. Buna görə də, batareya qutularının korroziyaya qarşı mübarizəsi həmişə isti tədqiqat mövzusu olmuşdur. Sənaye akkumulyator qutuları adətən karbon poladdan hazırlanır, özü də yaxşı antikorroziyaya malik deyil [3].

Buna görə də, yalnız qutuların daxili və xarici divarlarında səth müalicəsini həyata keçirməklə onların antikorroziya göstəriciləri effektiv şəkildə yaxşılaşdırıla bilər. Tez-tez istifadə olunan səthi təmizləmə texnologiyası qutunun səthinə anti-korroziya örtük qatını tətbiq etməkdir və örtük yalnız turşu eroziyasına müqavimət göstərmək deyil, həm də substrata yaxından yapışmaq tələb olunur.

Polietilen toz örtükləri adətən polietilen qatranı, aşqarlar, doldurucular, piqmentlər və s.-dən ibarətdir. Bunlar əla kimyəvi müqavimətə və yüksək səmərəliliyə malik termoplastik toz örtüklərdir .

Batareya qutularının korroziyaya qarşı tələblərini, həmçinin görünüş və qiymətə olan tələbləri nəzərə alaraq, polietilen toz örtükləri iqtisadi cəhətdən məqsədəuyğun bir korroziyaya qarşı örtük variantıdır. Bununla belə, polietilenin mexaniki xüsusiyyətləri və axıcılığı arasında ziddiyyət var. Polietilen toz örtüklərinin həm əla axıcılıq, həm də mexaniki xüsusiyyətlərə malik olması adətən çətindir, buna görə də akkumulyator qutularının örtük tələblərinə cavab vermək üçün onlar dəyişdirilməlidir. Bu işdə müxtəlif xassələrə malik polietilenin modifikasiyasının qarışdırılması yolu ilə akkumulyator qutuları üçün polietilen toz örtüyü nəzərdə tutulmuşdur. Bu örtük əla mexaniki xüsusiyyətlərə, kimyəvi müqavimətə, yüksək yapışmaya və yaxşı səth düzəldilməsinə malikdir.

2 Eksperimental Bölmə

2.1 Eksperimental Xammal və Alətlər

2.1.1 Xammal

• Polietilen (PE-A, PE-B, PE-C): Sinopec;
• Polietilen (PE-D): Dow Chemical;
• Polietilen (PE-E): Prime Polymer Co., Ltd., Yaponiya;
• Polietilen yapışdırıcı (MAH-g-PE): Model SZ-07, Huangshan Beno Technology;
• Antioksidant: Model K7001, Luan JIENT;
• İşıq stabilizatoru: Model UV531, BASF;
• Polietilen mum axını agenti: Şanxay Aşqar Fabriki;
• Nüvələşdirici agent: Model Hyperform HPN-20E, Milliken Chemical, ABŞ;
• Piqment karbon qara: Model R600R, Cabot.

2.1.2 Alətlər

• İki vintli ekstruder: Model T-35, Nanjing Rub Machine, Ltd.;
• Plitə vulkanizasiya maşını: Model XLB-D, Huzhou Shyn Machinery Co., Ltd.;
• Ekoloji stress krekinq test cihazı: Model NYK-06, ChengdeTesting Equipment Co., Ltd.;
• Plastik üçün universal sınaq maşını: Model WDS-3, Boyi InstruEquipment Co., Ltd.

2.2 Eksperimental üsullar

2.2.1 Toz örtüklərinin hazırlanması

Xammallar Cədvəl 1-dəki düstura uyğun olaraq çəkilmiş və yüksək sürətlə qarışdırmaq üçün qarışdırıcıya əlavə edilmişdir. Qarışıq daha sonra 160°C-də ərimə ekstruziyasının qranulyasiyası üçün iki vintli ekstruderə əlavə edildi. Qranullar toz halına salınmaq üçün dəyirmana qoyuldu, sonra təsnifat və ələkdən keçirildi.

Cədvəl 1 Polietilen Toz Kaplama Formulu

2.2.2 Örtüklərin hazırlanması

Batareya qutularının səthində polietilen toz örtükləri hazırlamaq üçün mayeləşdirilmiş yataq batırma üsulundan istifadə edilmişdir. Batareya qutusunun səthi əvvəlcə qumla təmizlənmiş, sonra sobada 250-350°C-yə qədər qızdırılmışdır. Bundan sonra polietilen toz örtüyü mayeləşdirilmiş yataq batırma yolu ilə tətbiq edilmiş və iş parçasının qalıq istiliyindən istifadə etməklə və ya sobaya qoymaqla plastikləşmə əldə edilmişdir.

2.2.3 İş qabiliyyətinin yoxlanılması üçün nümunələrin hazırlanması

Polietilen tozunun mexaniki xüsusiyyətlərini yoxlamaq üçün nümunələr sıxılma qəlibləmə üsulu ilə hazırlanmışdır.

2.3 Performans Testi

• Polietilen toz örtüklərinin ərimə axını sürəti (MFR) GB/T 3682-2018-ə uyğun olaraq sınaqdan keçirilmişdir;
• Polietilen toz örtüklərinin ətraf mühitin gərginliyinə qarşı krekinq (ESC) performansı GB/T 1842-2008-ə uyğun olaraq sınaqdan keçirilmişdir;
• Polietilen toz örtüklərinin dartılma xüsusiyyətləri GB/T 1040.2-2018-ə uyğun olaraq sınaqdan keçirilmişdir;
• Polietilen toz örtüklərinin turşu müqaviməti GB/T 30-11547-ə uyğun olaraq 2008% (kütləvi fraksiya) sulfat turşusu məhlulu ilə sınaqdan keçirilmişdir;
• Polietilen toz örtüklərinin yapışması GB/T 9286-2008-ə uyğun olaraq sınaqdan keçirilmişdir.

Batareya qutuları üçün polietilen toz örtüklərinin əsas performans göstəriciləri Cədvəl 2-də göstərilmişdir.

Cədvəl 2 Batareya qutuları üçün polietilen örtüklərin əsas performans göstəriciləri

3 Nəticələr və Müzakirə

3.1 Polietilenin Performans Təhlili

Müxtəlif polietilen növlərinin performans parametrlərinin təhlili qarışıq polietilen toz örtüklərinin formulunun layihələndirilməsi üçün ilkin şərtdir. Bu tədqiqatda toz örtüklər üçün xammal kimi 5 müxtəlif növ polietilen seçilmiş və onların xassələri müvafiq standartlara uyğun sınaqdan keçirilmişdir. Nəticələr Cədvəl 3-də göstərilmişdir.

Cədvəl 3-dən göründüyü kimi, PE-A və PE-B son dərəcə yüksək ərimə axını sürətinə malikdir, buna görə də örtükün yüksək səthinin düzəldilməsi tələblərinə cavab verə bilər. Bununla belə, PE-A və PE-B-nin möhkəmliyi nisbətən zəifdir. PE-A-nın qırılma zamanı uzadılması cəmi 100%, onun gərginlik krekinq müqaviməti isə cəmi 1 saatdır, buna görə də batareya qutusu örtüklərinin mexaniki xassə tələblərinə cavab verə bilməz. PE-C, orta ərimə axını sürətinə malik xətti aşağı sıxlıqlı polietilendir, bu, əsasən adi örtüklərin düzəldilməsi tələblərinə cavab verə bilər, lakin onun möhkəmliyi də zəifdir. Həm PE-D, həm də PE-E metalosen xətti aşağı sıxlıqlı polietilendir və hər ikisi əla möhkəmliyə və dartılma gücünə malikdir. Fərq ondadır ki, PE-E son dərəcə aşağı ərimə axını indeksinə malikdir və bu, örtüyü düzəldən görünüş tələblərinə cavab vermir.

Cədvəl 3 Müxtəlif növ polietilenin xüsusiyyətləri

3.2 Polietilenin seçilməsi və optimallaşdırılması

Polietilenin ərimə axını sürəti (MFR) isti ərimə vəziyyətində polietilenin axıcılığını əks etdirən göstəricidir və müəyyən dərəcədə polietilen örtüyünün hamarlayıcı təsirini təmsil edir. Ümumiyyətlə, MFR dəyəri nə qədər yüksək olarsa, örtük düzəldilmə effekti bir o qədər yaxşı olar. Bununla belə, MFR dəyəri nə qədər yüksək olarsa, polietilenin nisbi molekulyar kütləsi bir o qədər aşağı olur və onun mexaniki xüsusiyyətləri bir o qədər pis olur. Buna görə də çox vaxt həm axıcılıq, həm də mexaniki xassələrin tələblərini eyni vaxtda yerinə yetirmək çətin olur ki, bu da Cədvəl 3-də göstərilən sınaq nəticələri ilə təsdiqlənir. Qarışığın həm əla axıcılıq, həm də mexaniki xassələrə malik olması üçün müxtəlif xassələrə malik polietilen qarışdırılıb birlikdə istifadə olunarsa, nəzəri cəhətdən tələblərə cavab verən hərtərəfli xüsusiyyətlərə malik polietilen toz örtükləri hazırlana bilər.

Cədvəl 4 Müxtəlif Qarışdırma Sxemləri

 Cədvəl 3-dən görünə bilər ki, həm PE-A, həm də PE-B yüksək ərimə axını sürətinə malikdir, lakin PE-B nisbətən yüksək möhkəmliyə malikdir, buna görə də qarışığın axıcılığını yaxşılaşdırmaq üçün PE-B matrisa materialı kimi istifadə edilə bilər; PE-D və PE-E yaxşı mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir və qarışığın mexaniki xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün matris materialları kimi istifadə edilə bilər. Bununla belə, PE-E aşağı ərimə axını sürətinə malikdir, buna görə də matris materialı kimi uyğun deyil. PE-E kimi böyük orta nisbi molekulyar kütləsi olan polietilen üçün zəncirvari dolaşma sıxlığı yüksəkdir və axın sürəti aşağıdır. Bununla belə, xarici yüklərə məruz qaldıqda, onun məhsuldarlıq mexanizmi əsasən kəsik deformasiyasından ibarətdir və aşkar molekulyar axının baş verməsi asan olmadığı üçün yüksək möhkəmliyə və möhkəmliyə malikdir [6]. Buna görə də, PE-B və PE-D qarışıq modifikasiya edilmiş polietileni hazırlamaq üçün müxtəlif nisbətlərdə qarışdırıldı. Eyni zamanda, polietilen toz örtüyü ilə akkumulyator qutusu substratı arasında bağlanma gücünü yaxşılaşdırmaq üçün müvafiq miqdarda polietilen yapışqan (MAH-g-PE) əlavə edilməlidir. Polietilen yapışdırıcı, maleik anhidridin polietilen üzərinə aşılanması ilə hazırlanmış bağlayıcıdır. Nəticə olaraq, Cədvəl 6-də göstərildiyi kimi 4 müxtəlif qarışdırma sxemi tərtib edilmişdir.

3.3 Polietilen toz örtüklərinin performansının təhlili

Cədvəl 1-ə əsasən, Cədvəl 4-dəki qarışdırma sxemlərinə uyğun olaraq, polietilen toz örtüklərini hazırlamaq üçün xammallar qarışdırılmış, ekstrüde edilmiş və əzilmişdir. Toz örtüklərinin ərimə axını sürəti, dartılma xüsusiyyətləri, gərginlik çatlamasına davamlılığı və turşuya davamlılığı milli standartlara uyğun olaraq sınaqdan keçirilmişdir. Nəticələr Cədvəl 5-də göstərilmişdir.

Cədvəl 5 Müxtəlif Qarışdırma Sxemlərinin Performans Test Nəticələri

Cədvəl 5-dən göründüyü kimi, qarışığın ərimə axını sürəti PE-D nisbətinin artması ilə sürətlə azalır. Bunun səbəbi, əsasən, ona görədir ki, PE-B (nisbi molekulyar kütləsi aşağı olan) PE-D ilə (yüksək nisbi molekulyar kütlə ilə) qarışdırıldıqda və ekstruder tərəfindən ərimə ilə ekstrüde edildikdə, uzun molekulyar zəncirlər qısa molekulyar zəncirləri bükür və nəticədə ərimə axını sürətinin sürətlə azalması ilə nəticələnir. Buna görə də, aşağı axıcılığa malik polietilenin əlavə miqdarı qarışığın axıcılığına böyük təsir göstərir və qarışıq polietilen toz örtüklərinin formulunu tərtib edərkən onun əlavə miqdarına xüsusi diqqət yetirilməlidir. Başqa bir baxımdan, PE-D-nin (aşağı axıcılığa malik polietilen) axıcılığı PE-B (nisbətən yüksək axıcılığa malik polietilen) ilə qarışdırıldıqdan sonra da əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırıla bilər. Bunun səbəbi, qısa molekulyar zəncirli polietilenin uzun molekulyar zəncirli polietilenin içinə sıx şəkildə daxil edilməsi, onun laylı struktur əmələ gəlməsinə və bununla da molekulyar zəncirin dolaşıqlığının zəifləməsinə səbəb olur. Yüksək nisbi molekulyar kütləli polietilen üçün axın modifikatorları adətən polietilenin axıcılığını yaxşılaşdırmaq üçün bu prinsipdən istifadə edirlər [7].

Cədvəl 5-dən də məlum olur ki, qarışıq polietilen toz örtüklərinin qırılma zamanı dartılma gücü və uzanması PE-D əlavə miqdarının artması ilə tədricən artır və bu, iki müxtəlif polietilenin uyğunluğunun yaxşı olduğunu göstərir. Bunun səbəbi, əsasən, PE-B və PE-D-nin entalpiya və entropiya qiymətlərinin oxşar olmasıdır, ona görə də qarışığın sərbəst enerjisində əsasən heç bir dəyişiklik yoxdur və iki növ polietilen arasında uyğunluq yüksəkdir. Sxem 1 ilə müqayisədə, Sxem 6 gücdə əhəmiyyətli artıma malikdir, qırılma zamanı uzanma 2 dəfə artır və örtük möhkəmliyi əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırılır. PE-D əlavə miqdarının artması ilə örtünün möhkəmliyi və möhkəmliyi əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşsa da, yaxşılaşma dərəcəsi ərimə axını sürətinin azalma sürətindən xeyli aşağıdır. Bunun səbəbi, PE-B-nin birləşdirilməsi PE-D-nin molekulyar zəncirinin dolaşıq sıxlığını azaldır, uzanma prosesi zamanı molekulyar zəncir axınının baş vermə ehtimalını artırır, eyni zamanda kəsmə effekti zəifləyir.

Batareya qutusunun səthinə tətbiq olunan polietilen örtük üçün daxili strukturun sabitləşmə tendensiyası və künc sahələrində yaranan gərginliyin konsentrasiyası nəticəsində yaranan gərginlik, örtükün çatlamasına səbəb ola bilər. Buna görə də, stresin çatlamasına qarşı müqavimət örtüyün xidmət müddətini ölçmək üçün vacib bir standartdır. Cədvəl 5-dəki ekoloji gərginlik sınağının nəticələrindən görünür ki, polietilen toz örtüyünün gərginlik krekinq müqaviməti onun möhkəmliyinə uyğundur, yəni örtüyün möhkəmliyi nə qədər yüksək olarsa, gərginliyin çatlamasına qarşı müqavimət də bir o qədər yaxşı olar. PE-D, qarışıq polietilen toz örtüyünün stres krekinq müqavimətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər.

Akkumulyator qutuları üçün polietilen toz örtüyü davamlı olaraq akkumulyator turşusu ilə korroziyaya məruz qalır, ona görə də o, əla antikorroziya performansına malik olmalıdır. Cədvəl 5-dəki turşuya davamlılıq testinin nəticələrindən görünür ki, sxem 1 ilə hazırlanmış polietilen toz örtüyü turşu məhluluna batırıldıqdan sonra heç bir qabarcıq və həll olunmur, lakin şiddətli şişkinlik baş verir və örtükün yapışma dərəcəsi yalnız 5-dir; sxem 1 ilə müqayisədə, sxem 2 ilə hazırlanmış örtük turşu məhlulu ilə korroziyaya məruz qaldıqdan sonra nisbətən daha az şişkinliyə malikdir və yapışma 3-cü dərəcəyə çatır; digər sxemlərlə hazırlanmış polietilen örtüklərdə aşkar korroziya fenomeni yoxdur və örtük yapışması 1-ci dərəcəli yuxarıya çata bilər. Metallosen PE-D özü əla kimyəvi müqavimətə malikdir, ona görə də əlavə miqdarının tədricən artması ilə örtüyün antikorroziya göstəriciləri tədricən artır.

Yuxarıda dizayn edilmiş müxtəlif formullara malik polietilen toz örtüklərinin performans sınaqları nəticəsində nəticələr göstərir ki, Sxem 3 və Sxem 4 ilə hazırlanmış polietilen toz örtükləri yüksək axıcılığa malik olmaqla yanaşı, həm də akkumulyator qutuları üçün toz örtüklərinin performans tələblərinə cavab verə bilən əla mexaniki xassələrə və korroziyaya qarşı performansa malikdir. Ümumiyyətlə, polietilen toz örtüklərinin ərimə axını sürəti nə qədər yüksək olarsa, hamarlama işi bir o qədər yaxşı olar və örtük səthi daha hamar olar. Çox istifadə olunan polietilen toz örtüklərinin ərimə axını sürəti 10 q/(10 dəq) yüksək olduqda, o, daha yüksək hamarlama tələblərinə cavab verə bilər. Bununla belə, Sxem 5 və Sxem 6-nın ərimə axını sürətləri 10 q/(10 dəq) aşağıdır, ona görə də onlar hamarlama tələblərinə cavab verə bilməz. Sxem 1 nisbətən yüksək ərimə axını sürətinə malik olsa da, onun möhkəmliyi və möhkəmliyi zəifdir və turşu müqavimət testindən keçmir; Sxem 2-də mexaniki xassələrdə heç bir aşkar təkmilləşmə yoxdur və turşuya batırıldıqdan sonra yapışma azalır, buna görə də yüksək örtük görünüşü tələblərinin tələb olunduğu, lakin aşağı mexaniki xüsusiyyətlər və korroziyaya qarşı performans tələblərinin tələb olunduğu vəziyyətlərdə tətbiq oluna bilər.

4 Nəticə

Bu işdə müxtəlif xassələrə malik polietilenin qarışdırılması və istifadəsi ilə müxtəlif qarışdırma modifikasiyalı polietilen toz örtük sxemləri layihələndirilmiş və müxtəlif sxemlərin performansı sınaqdan keçirilmişdir. Nəticələr göstərir ki, Sxem 3 və Sxem 4-ə uyğun olaraq hazırlanmış polietilen toz örtükləri yalnız akkumulyator qutusunun qoruyucu örtüyünün səth hamarlanması tələblərinə cavab verə bilməz, həm də yaxşı mexaniki xüsusiyyətlərə və antikorroziya göstəricilərinə malikdir. Tədqiqat nəticələri akkumulyator qutularının korroziyaya qarşı qorunmasında mühüm rol oynayır və tədqiqat ideyaları polietilen toz örtüklərinin modifikasiya dizaynı üçün mühüm rəhbər əhəmiyyətə malikdir.

References

[1] Ji Y. Yerli toz boya bazarı sürətlə böyüyür [J]. Building Materials Industry Information, 2003(10): 17.

[2] Li Z R. Yeni enerji vasitələrinin inkişafının çətin vəziyyəti və əks tədbirlərinin qısa təhlili [J]. Avtomobil Dünyası, 2020(4): 1.

[3] Lu J Q. Sənaye akkumulyator qutularının korroziyaya qarşı texnologiyası [J]. Gəmiqayırma Texnologiyası, 2001(4): 27-28.

[4] Yu GL, Wang ZH, Wang XK, et al. Yeni örtüklərin ən son tədqiqat tərəqqisi [J]. Kaplama və Qoruma, 2019, 40(10): 49-52.

[5] Liu CQ, Cai Y M. Yüksək keyfiyyətli polietilen toz örtükləri üzərində tədqiqat [J]. Kaplama Texnologiyası, 1993(2): 4-7.

[6] Liao HY, Tao G L. Yüksək sıxlıqlı polietilen qarışıqlarının təsir gücü və ərimə axını sürəti [J]. Polimer Material Elmləri və Mühəndisliyi, 2013, 29(7): 72-75, 79.

[7] Wang S, Wang QZ, Chen Y, et al. Ultra yüksək molekulyar ağırlıqlı polietilen daşıyıcıların axıcılığının modifikasiyası sahəsində tədqiqatların gedişi [J]. Engineering Plastics Application, 2014(10): 113-117.

Related Posts:

Batareya qutuları üçün termoplastik toz