CN110396270A - 一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料及其制备方法，涉及氧化锆氧量分析仪生产技术领域。所述高韧性外壳材料由以下重量份的原料制成：ABS树脂45‑55份、聚碳酸酯树脂20‑25份、氮化硅6‑8份、纳米碳粉3‑5份、粉石英5‑7份、氯化镁2‑4份、硫磺4‑6份、聚氨酯丙烯酸酯6‑8份、氰酸酯树脂3‑5份、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝5‑7份、聚乙烯醇缩丁醛2‑4份、硅灰石纤维3‑5份、偶联剂1‑2份、增塑剂2‑4份、分散剂2‑4份。本发明克服了现有技术的不足，能够有效提高外壳材料的韧性、强度和抗裂性能，防止外壳材料在外力作用下受到损坏甚至是开裂，进而影响分析仪的正常使用，外壳材料整体性能优异，力学性能好，使用寿命长，适宜推广。

Description

一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及氧化锆氧量分析仪生产技术领域，具体涉及一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料及其制备方法。
背景技术
氧化锆氧量分析仪(ZirconiaOxygenAnalyzer)，又称氧化锆氧分析仪、氧化锆分析仪、氧化锆氧量计、氧化锆氧量表，主要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度，同样也适用于非可燃性气体氧浓度测量。在传感器内温度恒定的ZrO2两极之间产生一个毫伏电势，通过这个电势和能斯特方程可以算出烟气中含氧浓度值。将此气体分析仪应用于燃烧监视与控制，将有助于充分燃烧，减少CO、SOx及NOx的排放，从而为防止全球变暖及空气污染做出贡献。同时，氧化锆氧量分析仪还可用于气体成分控制，精确调控燃烧效率。
一体式氧化锆氧量分析仪的外壳材料通常由塑料制成，将其电路组件进行包裹，以便达到保护的效果。目前氧化锆氧量分析仪外壳材料的配方组成和生产工艺不合理，导致外壳材料的韧性较低，这样在分析仪的使用过程中，外壳材料容易在外力作用下受到损坏甚至是开裂，影响分析仪的正常使用，外壳材料使用寿命短，给使用者带来了较大的麻烦。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料及其制备方法，本发明克服了现有技术的不足，能够有效提高外壳材料的韧性、强度和抗裂性能，防止外壳材料在外力作用下受到损坏甚至是开裂，进而影响分析仪的正常使用，外壳材料整体性能优异，力学性能好，使用寿命长，适宜推广。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料，所述高韧性外壳材料由以下重量份的原料制成：ABS树脂45-55份、聚碳酸酯树脂20-25份、氮化硅6-8份、纳米碳粉3-5份、粉石英5-7份、氯化镁2-4份、硫磺4-6份、聚氨酯丙烯酸酯6-8份、氰酸酯树脂3-5份、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝5-7份、聚乙烯醇缩丁醛2-4份、硅灰石纤维3-5份、偶联剂1-2份、增塑剂2-4份、分散剂2-4份。
优选的，所述高韧性外壳材料由以下重量份的原料制成：ABS树脂50份、聚碳酸酯树脂23份、氮化硅7份、纳米碳粉4份、粉石英6份、氯化镁3份、硫磺5份、聚氨酯丙烯酸酯7份、氰酸酯树脂4份、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝6份、聚乙烯醇缩丁醛3份、硅灰石纤维4份、偶联剂1.5份、增塑剂3份、分散剂3份。
优选的，所述偶联剂由三异硬酯酸钛酸异丙酯和二(亚磷酸二辛酯基)钛酸四异丙酯以质量比为3:1混合而成。
优选的，所述增塑剂由邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二环己酯和邻苯二甲酸二异癸酯以质量比为2:1:4混合而成。
优选的，所述分散剂由十二烷基硫酸钠、三聚磷酸钠和辛基磺酸钠以质量比为4:2:3混合而成。
所述高韧性外壳材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将ABS树脂和聚碳酸酯树脂混合加入密炼机内，升温至330-350℃，保温混炼2-3h得基料备用；
(2)将氮化硅和纳米碳粉混合后加入球磨机中进行混合研磨，后将其混合物置于电炉中，升温至470-500℃，保温烧结3-4h得烧结物料备用；
(3)将粉石英、氯化镁和硫磺混合加入球磨机中进行混合研磨，后加入制得的烧结物料，混合均匀后再将其置于高温炉中，升温至400-420℃，保温焙烧2-3h后将其混合物置于冷冻机中，保持冷冻温度为零下55℃-零下40℃，冷冻静置2-2.5h得辅料备用；
(4)将聚氨酯丙烯酸酯、氰酸酯树脂、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝、聚乙烯醇缩丁醛和硅灰石纤维混合加入高压釜内，升温至160-180℃，保温混炼1-2h后通入氩气并升压至10-12MPa，保压渗透30-50min后恢复至常压，再加入偶联剂和制得的辅料，继续保温混炼2-3h得混合料备用；
(5)将制得的混合料加入上述步骤(1)中的密炼机内，再加入增塑剂和分散剂，保温混炼3-5h后将其混合物打入模具中，冷却成型后得到产品。
优选的，所述步骤(1)中保温混炼时调整转速至200-220r/min，步骤(4)中保温混炼时调整转速至140-160r/min。
优选的，所述步骤(2)中混合研磨至粒度为0.01-0.03mm，步骤(3)中混合研磨至粒度为0.03-0.05mm。
本发明提供一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明采用ABS树脂和聚碳酸酯树脂作为基料，能够有效提高基料的韧性和强度，进而提升外壳材料的力学性能，外壳材料质量好，便于使用；
(2)本发明添加有氮化硅、纳米碳粉、粉石英、氯化镁和硫磺，通过先对氮化硅和纳米碳粉进行高温烧结，再与其他组分混合进行高温焙烧和冷冻处理的方式，能够有效提高外壳材料的韧性和强度，防止外壳材料在外力作用下受到损坏甚至是开裂，进而影响分析仪的正常使用，外壳材料使用寿命长，使用效果好；
(3)本发明还添加有聚氨酯丙烯酸酯、氰酸酯树脂、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝、聚乙烯醇缩丁醛和硅灰石纤维，通过高压渗透的方式使得各组分相互融合，进一步提升了外壳材料的韧性和抗裂性能，其中硅灰石纤维均匀分布在外壳材料内，形成网状结构，能够有效防止外壳材料发生开裂，外壳材料整体性能优异，适宜推广。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料，所述高韧性外壳材料由以下重量份的原料制成：ABS树脂45份、聚碳酸酯树脂20份、氮化硅6份、纳米碳粉3份、粉石英5份、氯化镁2份、硫磺4份、聚氨酯丙烯酸酯6份、氰酸酯树脂3份、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝5份、聚乙烯醇缩丁醛2份、硅灰石纤维3份、偶联剂1份、增塑剂2份、分散剂2份。
其中，所述偶联剂由三异硬酯酸钛酸异丙酯和二(亚磷酸二辛酯基)钛酸四异丙酯以质量比为3:1混合而成；所述增塑剂由邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二环己酯和邻苯二甲酸二异癸酯以质量比为2:1:4混合而成；所述分散剂由十二烷基硫酸钠、三聚磷酸钠和辛基磺酸钠以质量比为4:2:3混合而成。
所述高韧性外壳材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将ABS树脂和聚碳酸酯树脂混合加入密炼机内，升温至330-350℃，保温混炼2-3h得基料备用；
(2)将氮化硅和纳米碳粉混合后加入球磨机中进行混合研磨，后将其混合物置于电炉中，升温至470-500℃，保温烧结3-4h得烧结物料备用；
(3)将粉石英、氯化镁和硫磺混合加入球磨机中进行混合研磨，后加入制得的烧结物料，混合均匀后再将其置于高温炉中，升温至400-420℃，保温焙烧2-3h后将其混合物置于冷冻机中，保持冷冻温度为零下55℃-零下40℃，冷冻静置2-2.5h得辅料备用；
(4)将聚氨酯丙烯酸酯、氰酸酯树脂、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝、聚乙烯醇缩丁醛和硅灰石纤维混合加入高压釜内，升温至160-180℃，保温混炼1-2h后通入氩气并升压至10-12MPa，保压渗透30-50min后恢复至常压，再加入偶联剂和制得的辅料，继续保温混炼2-3h得混合料备用；
(5)将制得的混合料加入上述步骤(1)中的密炼机内，再加入增塑剂和分散剂，保温混炼3-5h后将其混合物打入模具中，冷却成型后得到产品。
其中，所述步骤(1)中保温混炼时调整转速至200-220r/min，步骤(4)中保温混炼时调整转速至140-160r/min；所述步骤(2)中混合研磨至粒度为0.01-0.03mm，步骤(3)中混合研磨至粒度为0.03-0.05mm。
实施例2：
一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料，所述高韧性外壳材料由以下重量份的原料制成：ABS树脂50份、聚碳酸酯树脂23份、氮化硅7份、纳米碳粉4份、粉石英6份、氯化镁3份、硫磺5份、聚氨酯丙烯酸酯7份、氰酸酯树脂4份、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝6份、聚乙烯醇缩丁醛3份、硅灰石纤维4份、偶联剂1.5份、增塑剂3份、分散剂3份。
其中，所述偶联剂由三异硬酯酸钛酸异丙酯和二(亚磷酸二辛酯基)钛酸四异丙酯以质量比为3:1混合而成；所述增塑剂由邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二环己酯和邻苯二甲酸二异癸酯以质量比为2:1:4混合而成；所述分散剂由十二烷基硫酸钠、三聚磷酸钠和辛基磺酸钠以质量比为4:2:3混合而成。
所述高韧性外壳材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将ABS树脂和聚碳酸酯树脂混合加入密炼机内，升温至330-350℃，保温混炼2-3h得基料备用；
(2)将氮化硅和纳米碳粉混合后加入球磨机中进行混合研磨，后将其混合物置于电炉中，升温至470-500℃，保温烧结3-4h得烧结物料备用；
(3)将粉石英、氯化镁和硫磺混合加入球磨机中进行混合研磨，后加入制得的烧结物料，混合均匀后再将其置于高温炉中，升温至400-420℃，保温焙烧2-3h后将其混合物置于冷冻机中，保持冷冻温度为零下55℃-零下40℃，冷冻静置2-2.5h得辅料备用；
(4)将聚氨酯丙烯酸酯、氰酸酯树脂、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝、聚乙烯醇缩丁醛和硅灰石纤维混合加入高压釜内，升温至160-180℃，保温混炼1-2h后通入氩气并升压至10-12MPa，保压渗透30-50min后恢复至常压，再加入偶联剂和制得的辅料，继续保温混炼2-3h得混合料备用；
(5)将制得的混合料加入上述步骤(1)中的密炼机内，再加入增塑剂和分散剂，保温混炼3-5h后将其混合物打入模具中，冷却成型后得到产品。
其中，所述步骤(1)中保温混炼时调整转速至200-220r/min，步骤(4)中保温混炼时调整转速至140-160r/min；所述步骤(2)中混合研磨至粒度为0.01-0.03mm，步骤(3)中混合研磨至粒度为0.03-0.05mm。
实施例3：
一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料，所述高韧性外壳材料由以下重量份的原料制成：ABS树脂55份、聚碳酸酯树脂25份、氮化硅8份、纳米碳粉5份、粉石英7份、氯化镁4份、硫磺6份、聚氨酯丙烯酸酯8份、氰酸酯树脂5份、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝7份、聚乙烯醇缩丁醛4份、硅灰石纤维5份、偶联剂2份、增塑剂4份、分散剂4份。
其中，所述偶联剂由三异硬酯酸钛酸异丙酯和二(亚磷酸二辛酯基)钛酸四异丙酯以质量比为3:1混合而成；所述增塑剂由邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二环己酯和邻苯二甲酸二异癸酯以质量比为2:1:4混合而成；所述分散剂由十二烷基硫酸钠、三聚磷酸钠和辛基磺酸钠以质量比为4:2:3混合而成。
所述高韧性外壳材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将ABS树脂和聚碳酸酯树脂混合加入密炼机内，升温至330-350℃，保温混炼2-3h得基料备用；
(2)将氮化硅和纳米碳粉混合后加入球磨机中进行混合研磨，后将其混合物置于电炉中，升温至470-500℃，保温烧结3-4h得烧结物料备用；
(3)将粉石英、氯化镁和硫磺混合加入球磨机中进行混合研磨，后加入制得的烧结物料，混合均匀后再将其置于高温炉中，升温至400-420℃，保温焙烧2-3h后将其混合物置于冷冻机中，保持冷冻温度为零下55℃-零下40℃，冷冻静置2-2.5h得辅料备用；
(4)将聚氨酯丙烯酸酯、氰酸酯树脂、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝、聚乙烯醇缩丁醛和硅灰石纤维混合加入高压釜内，升温至160-180℃，保温混炼1-2h后通入氩气并升压至10-12MPa，保压渗透30-50min后恢复至常压，再加入偶联剂和制得的辅料，继续保温混炼2-3h得混合料备用；
(5)将制得的混合料加入上述步骤(1)中的密炼机内，再加入增塑剂和分散剂，保温混炼3-5h后将其混合物打入模具中，冷却成型后得到产品。
其中，所述步骤(1)中保温混炼时调整转速至200-220r/min，步骤(4)中保温混炼时调整转速至140-160r/min；所述步骤(2)中混合研磨至粒度为0.01-0.03mm，步骤(3)中混合研磨至粒度为0.03-0.05mm。
实施例4：
检测市面上普通的氧化锆氧量分析仪用外壳材料和实施例1-3中氧化锆氧量分析仪用外壳材料的冲击强度和弯曲强度，其具体检测步骤如下：
(1)将市面上3种普通的外壳材料和实施例1-3中的外壳材料采用注塑成型法制成80×10×4mm的壳体试样，每组试样均制备2个；
(2)将市面上3种普通的壳体试样设置为对照组1-3，实施例1-3中壳体试样设置为实验组1-3；
(3)先取每组试样各1个，采用ISO 178标准试验方法检测壳体试样的弯曲强度(MPa)，设置弯曲速度为2mm/min，检测并记录；
(4)再取每组剩下的1个壳体试样，采用ISO 180(悬臂梁)标准试验方法检测壳体试样的冲击强度(KJ/m2)，检测并记录。
其检测结果如下表所示：
组别 冲击强度/KJ/m<sup>2</sup> 弯曲强度/MPa
对照组1 151 47
对照组2 148 46
对照组3 153 49
实验组1 285 128
实验组2 292 134
实验组3 277 121
由上表可知，由于实验组2的壳体试样其冲击强度和弯曲强度均为最高，因此实施例2所制得的外壳材料其韧性最高、抗裂性能最好。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料，其特征在于，所述高韧性外壳材料由以下重量份的原料制成：ABS树脂45-55份、聚碳酸酯树脂20-25份、氮化硅6-8份、纳米碳粉3-5份、粉石英5-7份、氯化镁2-4份、硫磺4-6份、聚氨酯丙烯酸酯6-8份、氰酸酯树脂3-5份、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝5-7份、聚乙烯醇缩丁醛2-4份、硅灰石纤维3-5份、偶联剂1-2份、增塑剂2-4份、分散剂2-4份。
2.根据权利要求1所述的一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料，其特征在于，所述高韧性外壳材料由以下重量份的原料制成：ABS树脂50份、聚碳酸酯树脂23份、氮化硅7份、纳米碳粉4份、粉石英6份、氯化镁3份、硫磺5份、聚氨酯丙烯酸酯7份、氰酸酯树脂4份、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝6份、聚乙烯醇缩丁醛3份、硅灰石纤维4份、偶联剂1.5份、增塑剂3份、分散剂3份。
3.根据权利要求1所述的一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料，其特征在于，所述偶联剂由三异硬酯酸钛酸异丙酯和二(亚磷酸二辛酯基)钛酸四异丙酯以质量比为3:1混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料，其特征在于，所述增塑剂由邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二环己酯和邻苯二甲酸二异癸酯以质量比为2:1:4混合而成。
5.根据权利要求1所述的一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料，其特征在于，所述分散剂由十二烷基硫酸钠、三聚磷酸钠和辛基磺酸钠以质量比为4:2:3混合而成。
6.一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料的制备方法，其特征在于，所述高韧性外壳材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将ABS树脂和聚碳酸酯树脂混合加入密炼机内，升温至330-350℃，保温混炼2-3h得基料备用；
(2)将氮化硅和纳米碳粉混合后加入球磨机中进行混合研磨，后将其混合物置于电炉中，升温至470-500℃，保温烧结3-4h得烧结物料备用；
(3)将粉石英、氯化镁和硫磺混合加入球磨机中进行混合研磨，后加入制得的烧结物料，混合均匀后再将其置于高温炉中，升温至400-420℃，保温焙烧2-3h后将其混合物置于冷冻机中，保持冷冻温度为零下55℃-零下40℃，冷冻静置2-2.5h得辅料备用；
(4)将聚氨酯丙烯酸酯、氰酸酯树脂、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝、聚乙烯醇缩丁醛和硅灰石纤维混合加入高压釜内，升温至160-180℃，保温混炼1-2h后通入氩气并升压至10-12MPa，保压渗透30-50min后恢复至常压，再加入偶联剂和制得的辅料，继续保温混炼2-3h得混合料备用；
(5)将制得的混合料加入上述步骤(1)中的密炼机内，再加入增塑剂和分散剂，保温混炼3-5h后将其混合物打入模具中，冷却成型后得到产品。
7.根据权利要求6所述的一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中保温混炼时调整转速至200-220r/min，步骤(4)中保温混炼时调整转速至140-160r/min。
8.根据权利要求6所述的一种氧化锆氧量分析仪用高韧性外壳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中混合研磨至粒度为0.01-0.03mm，步骤(3)中混合研磨至粒度为0.03-0.05mm。
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