Даследаванне поліэтыленавых парашковых пакрыццяў для акумулятарных скрынь

абстрактны

Шэсць тыпаў поліэтыленавых парашковых пакрыццяў для акумулятарных скрынь былі распрацаваны шляхам мадыфікацыі поліэтылену з рознымі ўласцівасцямі. Шляхам выпрабаванняў хуткасці расплаву, механічных уласцівасцей і кіслотаўстойлівасці пакрывальных плёнак поліэтыленавых парашковых пакрыццяў, атрыманых з розных схем змешвання, была вызначана формула поліэтыленавага парашковага пакрыцця з найлепшымі комплекснымі характарыстыкамі. Гатовае поліэтыленавае парашковае пакрыццё можа адпавядаць патрабаванням да выраўноўвання паверхні акумулятарных скрынь і ў той жа час мае выдатныя механічныя ўласцівасці і хімічную ўстойлівасць, што можа эфектыўна палепшыць тэрмін службы акумулятарных скрынь.

ключавыя словы

Акумулятарны корпус; поліэтылен; змешванне; парашковыя пакрыцці
Код класіфікацыі: TQ637.82
Код дакумента: А

1 Увядзенне

З усё больш жорсткімі патрабаваннямі да аховы навакольнага асяроддзя кантроль выкідаў выхлапных газаў і скарачэнне забруджвання паветра сталі важнымі паказчыкамі аховы навакольнага асяроддзя [1].

Традыцыйныя транспартныя сродкі на паліве звычайна выкарыстоўваюць выкапнёвае паліва ў якасці крыніцы энергіі, і іх найбольш сур'ёзным недахопам з'яўляецца выкід вялікай колькасці выхлапных газаў, якія моцна забруджваюць навакольнае асяроддзе. У адрозненне ад гэтага, транспартныя сродкі на новых крыніцах энергіі, якія выкарыстоўваюць акумулятарныя батарэі ў якасці цягавай сілы, не выпрацоўваюць выхлапных газаў і не забруджваюць атмасферу, таму яны ўсё часцей карыстаюцца перавагай на рынку [2].

На працягу тэрміну службы прамысловых акумулятарных скрынь яны падвяргаюцца раз'яданню кіслатой, што паскарае карозію і разбурэнне скрынь. Таму антыкаразійная ахова скрынь для акумулятараў заўсёды была актуальнай тэмай даследаванняў. Прамысловыя акумулятарныя скрыні звычайна вырабляюцца з вугляродзістай сталі, якая сама па сабе не мае добрых антыкаразійных характарыстык [3].

Такім чынам, толькі апрацоўка паверхні ўнутраных і знешніх сценак скрынак можа эфектыўна палепшыць іх антыкаразійныя ўласцівасці. Распаўсюджаная тэхналогія апрацоўкі паверхні заключаецца ў нанясенні пласта антыкаразійнага пакрыцця на паверхню скрынкі, прычым пакрыццё павінна не толькі супрацьстаяць кіслотнай эрозіі, але і шчыльна прылягаць да падкладкі.

Паліэтыленавыя парашковыя пакрыцці звычайна складаюцца з поліэтыленавай смалы, дабавак, напаўняльнікаў, пігментаў і г.д. Гэта тэрмапластычныя парашковыя пакрыцці з выдатнай хімічнай устойлівасцю і высокай эканамічнай эфектыўнасцю.

Улічваючы патрабаванні да антыкаразійнай абароны акумулятарных скрынь, а таксама патрабаванні да знешняга выгляду і кошту, поліэтыленавыя парашковыя пакрыцці з'яўляюцца эканамічна мэтазгодным варыянтам антыкаразійнага пакрыцця. Аднак існуе супярэчнасць паміж механічнымі ўласцівасцямі і цякучасцю поліэтылену. Паліэтыленавыя парашковыя пакрыцці звычайна цяжка мець адначасова выдатную цякучасць і механічныя ўласцівасці, таму іх неабходна мадыфікаваць, каб яны адпавядалі патрабаванням да пакрыцця акумулятарных скрынь. У гэтым даследаванні шляхам змешвання мадыфікацыі поліэтылену з рознымі ўласцівасцямі было распрацавана поліэтыленавае парашковае пакрыццё для акумулятарных скрынь. Гэта пакрыццё мае выдатныя механічныя ўласцівасці, хімічную ўстойлівасць, высокую адгезію і добрае выраўноўванне паверхні.

2 Эксперыментальная частка

2.1 Эксперыментальныя сыравінныя матэрыялы і прыборы

2.1.1 Сыравіна

• Поліэтылен (PE-A, PE-B, PE-C): Sinopec;
• Паліэтылен (PE-D): Dow Chemical;
• Паліэтылен (PE-E): Prime Polymer Co., Ltd., Японія;
• Поліэтыленавы клей (MAH-g-PE): Мадэль SZ-07, Huangshan Beno Technology;
• Антыаксідант: мадэль K7001, Luan JIENT;
• Святластабілізатар: мадэль UV531, BASF;
• Паліэтыленавы воск для патоку: Шанхайская фабрыка дабавак;
• Нуклеатар: мадэль Hyperform HPN-20E, Milliken Chemical, ЗША;
• Пігментная сажа: мадэль R600R, Cabot.

2.1.2 інструментаў

• Двухшнекавы экструдар: мадэль T-35, Nanjing Rub Machine, Ltd.;
• Машына для вулканізацыі пласцін: мадэль XLB-D, Huzhou Shyn Machinery Co., Ltd.;
• Тэстар расколінаўтварэння пад уздзеяннем навакольнага асяроддзя: мадэль NYK-06, ChengdeTesting Equipment Co., Ltd.;
• Універсальная выпрабавальная машына для пластмас: мадэль WDS-3, Boyi InstruEquipment Co., Ltd.

2.2 Эксперыментальныя метады

2.2.1 Падрыхтоўка парашковых пакрыццяў

Сыравіну ўзважвалі згодна з формулай, прыведзенай у Табліцы 1, і дадавалі ў змяшальнік для хуткаснага змешвання. Затым сумесь дадавалі ў двухшнекавы экструдар для гранулявання метадам расплавленай экструзіі пры тэмпературы 160°C. Гранулы змяшчалі ў млын для здрабнення ў парашок, а затым класіфікавалі і прасейвалі.

Табліца 1. Формула поліэтыленавага парашковага пакрыцця

2.2.2 Падрыхтоўка пакрыццяў

Для падрыхтоўкі поліэтыленавых парашковых пакрыццяў на паверхні акумулятарных скрынь выкарыстоўваўся метад апускання ў кіпячым слоі . Паверхня акумулятарнай скрыні спачатку была апрацавана пяскоструйным апаратам, а затым нагрэта да 250-350°C у печы. Пасля гэтага поліэтыленавае парашковае пакрыццё наносілася метадам апускання ў кіпячым слоі, а пластыфікацыя праводзілася з выкарыстаннем рэшткавага цяпла дэталі або шляхам яе змяшчэння ў печ.

2.2.3 Падрыхтоўка ўзораў для праверкі прадукцыйнасці

Узоры для выпрабавання механічных уласцівасцей поліэтыленавага парашка былі падрыхтаваны метадам фармавання пад ціскам.

2.3 Праверка прадукцыйнасці

• Хуткасць расплаву (MFR) поліэтыленавых парашковых пакрыццяў была праверана ў адпаведнасці з GB/T 3682-2018;
• Выпрабаванні на ўстойлівасць да расколін пад уздзеяннем навакольнага асяроддзя (ESC) з поліэтыленавымі парашковымі пакрыццямі праводзіліся ў адпаведнасці з GB/T 1842-2008;
• Уласцівасці поліэтыленавых парашковых пакрыццяў на расцяжэнне былі правераны ў адпаведнасці з GB/T 1040.2-2018;
• Кіслотаўстойлівасць поліэтыленавых парашковых пакрыццяў была праверана з выкарыстаннем 30% (масавая доля) раствора сернай кіслаты ў адпаведнасці з GB/T 11547-2008;
• Адгезія поліэтыленавых парашковых пакрыццяў была праверана ў адпаведнасці з GB/T 9286-2008.

Асноўныя паказчыкі эфектыўнасці поліэтыленавых парашковых пакрыццяў для акумулятарных скрынь паказаны ў табліцы 2.

Табліца 2 Асноўныя паказчыкі эфектыўнасці поліэтыленавых пакрыццяў для акумулятарных скрынь

3 Вынікі і абмеркаванне

3.1 Аналіз прадукцыйнасці поліэтылену

Аналіз параметраў эксплуатацыйных характарыстык розных тыпаў поліэтылену з'яўляецца неабходнай умовай для распрацоўкі рэцэптуры змешаных поліэтыленавых парашковых пакрыццяў. У гэтым даследаванні ў якасці сыравіны для парашковых пакрыццяў былі адабраны 5 розных тыпаў поліэтылену, і іх уласцівасці былі правераны ў адпаведнасці з адпаведнымі стандартамі. Вынікі паказаны ў табліцы 3.

Як відаць з Табліцы 3, PE-A і PE-B маюць надзвычай высокія паказчыкі цякучасці расплаву, таму яны могуць задаволіць патрабаванні да высокай выраўноўванасці паверхні пакрыцця. Аднак трываласць PE-A і PE-B адносна нізкая. Падаўжэнне пры разрыве PE-A складае толькі 100%, а час яго ўстойлівасці да расколін пад напружаннем складае ўсяго 1 гадзіну, таму ён не можа задаволіць патрабаванні да механічных уласцівасцей пакрыццяў акумулятарных скрынь. PE-C - гэта лінейны поліэтылен нізкай шчыльнасці з умеранай хуткасцю цякучасці расплаву, які ў асноўным можа задаволіць патрабаванні да выраўноўвання звычайных пакрыццяў, але яго трываласць таксама нізкая. PE-D і PE-E - гэта металацэнавы лінейны поліэтылен нізкай шчыльнасці, і абодва маюць выдатную трываласць і трываласць на расцяжэнне. Розніца заключаецца ў тым, што PE-E мае надзвычай нізкі індэкс цякучасці расплаву, што не можа задаволіць патрабаванні да выраўноўвання знешняга выгляду пакрыцця.

Табліца 3. Уласцівасці розных тыпаў поліэтылену

3.2 Выбар і аптымізацыя поліэтылену

Хуткасць расплаву (ХРП) поліэтылену — гэта паказчык, які адлюстроўвае цякучасць поліэтылену ў стане гарачага расплаву, і ён у пэўнай ступені адлюстроўвае выраўноўваючы эфект поліэтыленавага пакрыцця. Як правіла, чым вышэй значэнне ХРП, тым лепшы эфект выраўноўвання пакрыцця. Аднак, чым вышэй значэнне ХРП, тым звычайна ніжэй адносная малекулярная маса поліэтылену і тым горшыя яго механічныя ўласцівасці. Таму часта бывае цяжка адначасова задаволіць патрабаванні як да цякучасці, так і да механічных уласцівасцей, што таксама пацвярджаецца вынікамі выпрабаванняў, паказанымі ў табліцы 3. Калі змяшаць і выкарыстоўваць поліэтылен з рознымі ўласцівасцямі разам, каб атрымаць сумесь з выдатнай цякучасцю і механічнымі ўласцівасцямі, тэарэтычна можна атрымаць поліэтыленавыя парашковыя пакрыцці з комплекснымі ўласцівасцямі, якія адпавядаюць патрабаванням.

Табліца 4 Розныя схемы змешвання

 З табліцы 3 відаць, што як PE-A, так і PE-B маюць высокія хуткасці расплаву, але PE-B мае адносна больш высокую глейкасць, таму PE-B можа быць выкарыстаны ў якасці матрычнага матэрыялу для паляпшэння цякучасці сумесі; PE-D і PE-E маюць добрыя механічныя ўласцівасці і могуць быць выкарыстаны ў якасці матрычных матэрыялаў для паляпшэння механічных уласцівасцей сумесі. Аднак PE-E мае нізкі хуткасць расплаву, таму ён не падыходзіць у якасці матрычнага матэрыялу. У поліэтылену з вялікай сярэдняй адноснай малекулярнай масай, такога як PE-E, шчыльнасць заблытанасці ланцугоў высокая, а хуткасць цякучасці нізкая. Аднак, калі ён падвяргаецца знешнім нагрузкам, яго механізм цякучасці - гэта ў асноўным дэфармацыя зруху, і відавочны малекулярны паток не так лёгка адбываецца, таму ён мае высокую трываласць і глейкасць [6]. Такім чынам, PE-B і PE-D былі змяшаныя ў розных прапорцыях для атрымання змешанага мадыфікаванага поліэтылену. Адначасова, каб палепшыць сілу счаплення паміж поліэтыленавым парашковым пакрыццём і падкладкай акумулятарнага скрыні, варта дадаць адпаведную колькасць поліэтыленавага клею (MAH-g-PE). Паліэтыленавы клей — гэта злучнае рэчыва, якое атрымліваецца шляхам прышчэпкі малеінавага ангідрыду на поліэтылен. У заключэнне было распрацавана 6 розных схем змешвання, як паказана ў табліцы 4.

3.3 Аналіз прадукцыйнасці поліэтыленавых парашковых пакрыццяў

На падставе дадзеных з Табліцы 1 і схем змешвання, паказаных у Табліцы 4, сыравіна была змяшаная, экструдаваная і здрабнёная для падрыхтоўкі поліэтыленавых парашковых пакрыццяў. Хуткасць расплаву, уласцівасці на расцяжэнне, устойлівасць да расколін пад напружаннем і кіслотаўстойлівасць парашковых пакрыццяў былі пратэставаны ў адпаведнасці з нацыянальнымі стандартамі. Вынікі прадстаўлены ў Табліцы 5.

Табліца 5 Вынікі выпрабаванняў прадукцыйнасці розных схем змешвання

Як відаць з Табліцы 5, хуткасць плыні расплаву сумесі хутка зніжаецца са павелічэннем долі PE-D. Гэта галоўным чынам звязана з тым, што пры змешванні PE-B (з нізкай адноснай малекулярнай масай) з PE-D (з высокай адноснай малекулярнай масай) і экструзіі расплаву з дапамогай экструдара доўгія малекулярныя ланцугі абгортваюць кароткія малекулярныя ланцугі, што прыводзіць да хуткага зніжэння хуткасці плыні расплаву. Такім чынам, колькасць дададзенага поліэтылену з нізкай цякучасцю мае вялікі ўплыў на цякучасць сумесі, і асаблівая ўвага павінна быць нададзена яго колькасці пры распрацоўцы рэцэптуры парашковых пакрыццяў з змешанага поліэтылену. З іншага боку, цякучасць PE-D (поліэтылену з нізкай цякучасцю) таксама можа быць значна палепшана пасля змешвання з PE-B (поліэтылену з адносна высокай цякучасцю). Гэта звязана з тым, што поліэтылен з кароткімі малекулярнымі ланцугамі можа быць шчыльна ўстаўлены ў поліэтылен з доўгімі малекулярнымі ланцугамі, што прыводзіць да ўтварэння слаістай структуры, тым самым аслабляючы заблытанасць малекулярных ланцугоў. Мадыфікатары цякучасці для поліэтылену з высокай адноснай малекулярнай масай звычайна выкарыстоўваюць гэты прынцып для паляпшэння цякучасці поліэтылену [7].

З Табліцы 5 таксама відаць, што трываласць на разрыў і адноснае падаўжэнне пры разрыве змешаных поліэтыленавых парашковых пакрыццяў паступова павялічваюцца са павелічэннем колькасці дабаўленага PE-D, што сведчыць аб добрай сумяшчальнасці паміж двума рознымі тыпамі поліэтылену. Гэта ў асноўным звязана з тым, што значэнні энтальпіі і энтрапіі PE-B і PE-D падобныя, таму свабодная энергія сумесі практычна не змяняецца, а сумяшчальнасць паміж двума тыпамі поліэтылену высокая. У параўнанні са Схемай 1, Схема 6 мае значнае павелічэнне трываласці, адноснае падаўжэнне пры разрыве павялічваецца ў 2 разы, а трываласць пакрыцця значна паляпшаецца. Нягледзячы на ​​тое, што трываласць і трываласць пакрыцця значна паляпшаюцца са павелічэннем колькасці дабаўленага PE-D, хуткасць паляпшэння значна ніжэйшая за хуткасць зніжэння хуткасці цякучасці расплаву. Гэта звязана з тым, што даданне PE-B зніжае шчыльнасць малекулярнай заблытанасці PE-D, што робіць больш верагодным узнікненне малекулярнай цякучасці ланцугоў падчас працэсу расцяжэння, у той час як эфект зруху аслабляецца.

У поліэтыленавым пакрыцці, нанесеным на паверхню акумулятарнага блока, зняцце напружання, выкліканае тэндэнцыяй стабілізацыі ўнутранай структуры і канцэнтрацыяй напружання, якая ўтвараецца ў кутніх зонах, можа прывесці да расколін пакрыцця. Такім чынам, устойлівасць да расколін пад напружаннем з'яўляецца важным стандартам для вымярэння тэрміну службы пакрыцця. З вынікаў выпрабаванняў на ўздзеянне навакольнага асяроддзя ў Табліцы 5 відаць, што ўстойлівасць да расколін пад напружаннем поліэтыленавага парашковага пакрыцця адпавядае яго трываласці, гэта значыць, чым вышэй трываласць пакрыцця, тым лепшая ўстойлівасць да расколін пад напружаннем. PE-D можа значна палепшыць устойлівасць да расколін пад напружаннем змешанага поліэтыленавага парашковага пакрыцця.

Паліэтыленавае парашковае пакрыццё для акумулятарных скрынак пастаянна падвяргаецца карозіі пад уздзеяннем акумулятарнай кіслаты, таму яно павінна мець выдатныя антыкаразійныя ўласцівасці. З вынікаў выпрабаванняў на кісластойкасць у табліцы 5 відаць, што пасля апускання поліэтыленавага парашковага пакрыцця, падрыхтаванага па схеме 1, у кіслотны раствор не ўтвараюцца бурбалкі або растварэнне, але адбываецца моцнае набраканне, і клас адгезіі пакрыцця складае толькі 5; у параўнанні са схемай 1, пакрыццё, падрыхтаванае па схеме 2, мае адносна меншае набраканне пасля карозіі пад уздзеяннем кіслотнага раствора, і адгезія дасягае 3 класа; поліэтыленавыя пакрыцці, падрыхтаваныя па іншых схемах, не маюць відавочных з'яў карозіі, і адгезія пакрыцця можа дасягаць вышэй за 1 клас. Сам металацэн PE-D мае выдатную хімічную ўстойлівасць, таму з паступовым павелічэннем яго колькасці антыкаразійныя ўласцівасці пакрыцця паступова паляпшаюцца.

Вынікі выпрабаванняў на прадукцыйнасць поліэтыленавых парашковых пакрыццяў з рознымі вышэйзгаданымі формуламі паказваюць, што поліэтыленавыя парашковыя пакрыцці, падрыхтаваныя па схемах 3 і 4, не толькі валодаюць высокай цякучасцю, але і маюць выдатныя механічныя ўласцівасці і антыкаразійныя характарыстыкі, што можа адпавядаць патрабаванням да парашковых пакрыццяў для акумулятарных скрынь. Як правіла, чым вышэй хуткасць плыні расплаву поліэтыленавых парашковых пакрыццяў, тым лепш выраўноўванне і больш гладкая паверхня пакрыцця. Калі хуткасць плыні расплаву звычайна выкарыстоўваных поліэтыленавых парашковых пакрыццяў вышэй за 10 г/(10 хвілін), яны могуць адпавядаць больш высокім патрабаванням да выраўноўвання. Аднак хуткасці плыні расплаву па схемах 5 і 6 ніжэйшыя за 10 г/(10 хвілін), таму яны не могуць адпавядаць патрабаванням да выраўноўвання. Нягледзячы на ​​тое, што схема 1 мае адносна высокую хуткасць плыні расплаву, яе трываласць і глейкасць нізкія, і яна не праходзіць выпрабаванне на кісластойкасць; схема 2 не мае відавочнага паляпшэння механічных уласцівасцей, і адгезія памяншаецца пасля апускання ў кіслату, таму яе можна ўжываць у сітуацыях, калі патрабуюцца высокія патрабаванні да знешняга выгляду пакрыцця, але нізкія патрабаванні да механічных уласцівасцей і антыкаразійных характарыстык.

4 Заключэнне

У гэтым даследаванні, шляхам змешвання і выкарыстання поліэтылену з рознымі ўласцівасцямі, былі распрацаваны розныя схемы парашковага пакрыцця з мадыфікаванага поліэтылену, і была праверана эфектыўнасць розных схем. Вынікі паказваюць, што поліэтыленавыя парашковыя пакрыцці, распрацаваныя ў адпаведнасці са схемай 3 і схемай 4, могуць не толькі адпавядаць патрабаванням да выраўноўвання паверхні ахоўнага пакрыцця акумулятарных скрынь, але і мець добрыя механічныя ўласцівасці і антыкаразійныя характарыстыкі. Вынікі даследавання адыгрываюць важную ролю ў антыкаразійнай абароне акумулятарных скрынь, а ідэі даследавання маюць важнае кіруючае значэнне для распрацоўкі мадыфікаваных поліэтыленавых парашковых пакрыццяў.

Спасылкі

[1] Джы Ю. Хутка расце айчынны рынак парашковых пакрыццяў [J]. Інфармацыя аб прамысловасці будаўнічых матэрыялаў, 2003(10): 17.

[2] Лі З. Р. Кароткі аналіз цяжкага становішча і контрмер распрацоўкі аўтамабіляў на новых крыніцах энергіі [J]. Automobile World, 2020(4): 1.

[3] Лу Дж. К. Тэхналогія антыкаразійнай абароны прамысловых акумулятарных скрынь [J]. Тэхналогіі суднабудавання, 2001(4): 27-28.

[4] Юй Г.Л., Ван Ч.Х., Ван Х.К. і інш. Апошні прагрэс у даследаваннях новых пакрыццяў [J]. Пакрыццё і абарона, 2019, 40(10): 49-52.

[5] Лю К.К., Цай Ю. М. Даследаванні высакаякасных поліэтыленавых парашковых пакрыццяў [J]. Тэхналогія пакрыццяў, 1993(2): 4-7.

[6] Ляо Х.Ю., Тао Г.Л. Ударная вязкасць і хуткасць плыні расплаву сумесяў поліэтылену высокай шчыльнасці [J]. Палімерныя матэрыялазнаўчыя навукі і інжынерыя, 2013, 29(7): 72-75, 79.

[7] Ван С., Ван К. З., Чэнь Ю. і інш. Даследчы прагрэс у мадыфікацыі цякучасці поліэтыленавых носьбітаў звышвысокай малекулярнай масай [J]. Engineering Plastics Application, 2014(10): 113-117.

Падобныя паведамленні:

Тэрмапластычны парашок для батарэйных каробак