CN114953541A - 一种高透明度耐腐蚀烧杯及其制作工艺 - Google Patents

一种高透明度耐腐蚀烧杯及其制作工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高透明度耐腐蚀烧杯及其制作工艺,烧杯采用100%的改性聚四氟乙烯造粒料。具体步骤为:选取模具、填充材料、气压成型、脱模、烧结、整形;本发明制作出来的烧杯的外观为浅色乳白透明状,具有耐腐蚀、耐高温的特点;制作工艺保留了原有材料的化学稳定性,反应过程不会析出其他材料;严格控制制作过程中的各项参数,制备出的烧杯高透明度、耐腐蚀,并且不易破碎,具有很好的防粘效果,便于清洗。

Description

一种高透明度耐腐蚀烧杯及其制作工艺
技术领域
本发明属于烧杯制作技术领域,具体涉及一种高透明度耐腐蚀烧杯及其制作工艺。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
传统烧杯为玻璃材质,无法储存强酸强碱等高腐蚀性液体。在超纯化学分析时,无法保证其他材料析出或者反应,影响分析的准确性。玻璃烧杯在加热使用环境,存在爆裂风险,且材料本身,易碎,存在安全隐患。
常见的防腐蚀烧杯为聚四氟乙烯制作,能够满足实验要求,但是聚四氟乙烯制作烧杯的外观为不透明纯白色,不利于肉眼观察化学介质的刻度,无法直观看到烧杯内化学反应的剧烈程度及颜色变化等。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题,本发明的目的是提供一种高透明度耐腐蚀烧杯及其制作工艺,通过对烧杯的材质和制作方法进行改进,保留了原有材质的化学稳定性,对于强腐蚀性液体,即便在高温下也不会发生任何化学变化,能够在-196℃-250℃范围内正常使用。
为了解决以上技术问题,是通过如下技术方案实现的:
在本发明的第一方面,提供了一种高透明度耐腐蚀烧杯,原料为100%的改性聚四氟乙烯造粒料。
在本发明的一些实施方式中,改性聚四氟乙烯造粒料为改性聚四氟乙烯粉末造粒制备而成。
在本发明的第二方面,提供了一种高透明度耐腐蚀烧杯的制作工艺,包括以下步骤:
选取模具,选用所制作成品对应的模具,所述模具包括外模和内模,外模采用不锈钢材质模具,内模选用对应尺寸的橡胶皮囊,将皮囊置于对应的模具内部;
填充材料,向橡胶皮囊中灌入低压空气,整理充气后的橡胶皮囊至要求位置,在外模和橡胶皮囊间隙中填充改性聚四氟乙烯造粒料;
气压成型,向橡胶皮囊中加大空气压力,压力达到设定值后,进行保压;
脱模,将皮囊缓慢放气并取出,卸除外模,获取烧杯毛胚半成品;
烧结,包括低温烧结、中温烧结、高温烧结、缓慢降温;
整形,将成品件抛光处理,去除生产过程中的毛边等不规则外观,并标注相应的刻度标识。
在本发明的一些实施方式中,气压成型过程中,压力由烧杯成品规格尺寸确定,一般控制在15-30Mpa。
在本发明的一些实施方式中,气压成型过程中,保压时间为3-10min。
在本发明的一些实施方式中,烧结过程中,低温烧结温度控制在250℃-270℃,中温烧结温度控制在310℃-330℃,高温烧结控制在370℃-390℃。
在本发明的一些实施方式中,低温烧结温度为260℃、中温烧结温度为320℃和高温烧结温度为400℃,并在各个温度点进行恒温烧结。
在本发明的一些实施方式中,缓慢降温过程过中的降温速度为50-80℃/h,温度降低至100℃以下,打开烧结炉炉门,缓慢降温到室温。
在本发明的一些实施方式中,烧结过程中最高温度不超过400℃。
在本发明的一些实施方式中,外模上设置有排气孔,用于排出材料间隙中的气体。
本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果:
1、本发明制作的高透明度耐腐蚀烧杯,采用改性聚四氟乙烯造粒料作为制作烧杯的原材料,制作出来的烧杯外观为浅色乳白透明状,其透明程度能够一目了然的看到烧杯内变化情况,并且具有耐腐蚀、耐高温的特点。
2、本发明制作的高透明度耐腐蚀烧杯,保留了原有聚四氟乙烯材料的化学稳定性,对于强腐蚀性液体,即便在高温下也不会发生任何化学变化,其介电常数及介质损耗角正切值随温度变化而变化,不吸水、电性能不受温度影响,烧杯能够在-196℃-250℃范围内正常使用。无污染,反应过程不会析出其他材料。
3、本发明提供的制作工艺,保留了改性聚四氟乙烯造粒料的原有物化性质,严格控制制作过程中的各项参数,制备出的烧杯高透明度、耐腐蚀、高强度、高韧性,具有很好的防粘效果,便于清洗。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明中高透明度耐腐蚀烧杯的制作工艺流程图。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
传统烧杯为玻璃材质,不耐腐蚀,无法储存强酸强碱等高腐蚀性液体,并且在加热使用时,存在爆裂风险,而现有的耐腐蚀烧杯利用聚四氟乙烯制作,外观为不透明纯白色,无法精确看到烧杯内化学反应的剧烈程度及颜色变化。发明人发现,改性聚四氟乙烯粉末经过烧结后为半透明状,因此,提出将改性聚四氟乙烯粉末制备成改性聚四氟乙烯造粒料,采用改性聚四氟乙烯造粒料作为制作烧杯的原材料,制作出来的烧杯的外观为浅色乳白透明状,其透明程度能够一目了然的看到烧杯内变化情况,并且具有耐腐蚀、耐高温、杂质微生物不附着的特点。
实施例1
一种高透明度耐腐蚀烧杯,原料为100%的改性聚四氟乙烯造粒料,改性聚四氟乙烯造粒料为改性聚四氟乙烯粉末造粒制备而成。
将改性聚四氟乙烯粉末(中昊晨光化工研究院CGM3101)利用造粒机制备成改性聚四氟乙烯造粒料,改性聚四氟乙烯造粒料具备以下优点:1、具有良好的流动性,模具装填时材料可以自由流淌到狭小空间及异性空间,省略了传统粉状材料,多次捣料装填的步骤,成品密度更加均匀;2、不会发生团聚,避免了传统粉料偶尔存在硬块的现象;3、高松密度,所制作成品密度高于同等工艺时的粉状材料制品;4、在模压过程中,颗粒间的力传导性能明显优于粉状材料,受力更加均匀;5、适用于薄壁制品、异形件、自动化连续生产工况。
采用改聚四氟乙烯性造粒料制作出的烧杯密度高且更加均匀,透明度也更加均匀。
实施例2
一种高透明度耐腐蚀烧杯的制作工艺,如图1所示,包括选取模具、填充材料、气压成型、脱模、烧结、整形等步骤,具体为:
选取模具,选用所制作成品对应的模具,所述模具包括外模和内模,外模采用不锈钢材质模具,内模选用对应尺寸的橡胶皮囊,将皮囊置于对应的模具内部;
外模具采用不锈钢材质具有很好的耐腐蚀性,制作的烧杯的表面会更加的平整,内模具采用的橡胶皮囊摩擦系数高,耐压强度大,可以通过控制向橡胶皮囊充入的压力改变烧杯的壁厚。
填充材料,向橡胶皮囊中灌入低压空气,整理充气后的橡胶皮囊至要求位置,在外模和橡胶皮囊间隙中填充称量好的改性聚四氟乙烯造粒料;应当保证填充的颗粒材料能够自由流动,可以均匀分布于烧杯各个部位,使得最终制得的烧杯各部位密度均匀,进而保证烧杯各部位的透明度相同。
所述要求位置和充入的低压空气根据所制作的烧杯的规格确定。
气压成型,向橡胶皮囊中加大空气压力,压力达到设定值后,进行保压;在向皮囊中加大空气压力时,应当保证加压过程是缓慢而持续的,使材料在皮囊和外模中间均匀受力,根据烧杯成品规格不同,通常压力控制在15-30Mpa。同时打开外模上的排气孔,使材料间隙中的气体缓慢完全排出。缓慢达到设定压力后,关闭外模排气孔,并进行3-10分钟的保压操作。
成型过程采用气压成型,保留了改性聚四氟乙烯造粒料原有的化学稳定性,与传统的模压工艺相比,受力均匀程度更高,再次保障烧杯的密度及透明度的均匀性,该工艺生产的烧杯毛边少于传统工艺。
压力达到设定值后进行保压操作,可以防止模具中的原材料发生回流,保证烧杯更好的成型。
脱模,将皮囊缓慢放气并取出,卸除外模,获取烧杯毛胚半成品。
烧结,包括低温烧结、中温烧结、高温烧结、缓慢降温;通常情况,低温阶段最高温度控制在250℃-270℃,并在该阶段进行恒温烧结处理,恒温烧结时间为0.5-1小时;中温阶段,最高温度控制在310℃-330℃,同样进行恒温烧结处理,恒温烧结时间为1-2小时;高温阶段,最高温度控制在370℃-390℃,进行恒温烧结处理,恒温烧结时间为2-4小时;缓慢降温阶段,通常降温速度为50-80℃/小时,温度降低至100℃以下,可打开烧结炉炉门,缓慢降温到室温,冷却后获取烧杯的成品件。
在低温烧结、中温烧结、高温烧结中,温升速度应该控制在30-60℃/小时以内,温升和温降速度不能过快,容易使烧杯膨胀、收缩不均匀,烧杯会导致发生变形或开裂。
温度越高,恒温烧结时间越长,这是由于在烧结过程中,颗粒间接接触面积扩大,颗粒聚集,逐渐形成晶界,颗粒中的气孔从连通的气孔变成各自孤立的气孔并逐渐缩小,随着气孔的缩小,气孔越难从晶体中排出,这时增加恒温烧结的时间,使气孔逐渐排出,直至最后全部的气孔从晶体中排出;在低温、中温、高温阶段进行一定时间的恒温烧结,进一步提高了烧结效果。
烧结最高温度不能超过400℃,避免聚四氟乙烯分解产生有害气体。
整形,将成品件抛光处理,去除生产过程中的毛边等不规则外观,并标注相应的刻度标识。
本发明制作的高透明度耐腐蚀烧杯具有以下性能:
1.高度的化学稳定性
能承受除熔融碱金属、氟元素和强氟化介质以及高于300℃的氢氧化钠以外的所有强酸、强碱、强氧化剂、还原剂等的作用。它的耐化学腐蚀性能超过贵金属、玻璃、陶瓷、搪瓷和合金等,即使原子能工业中的强腐蚀剂上氟化铀对它也不腐蚀。
2.高透明度
具有高透明度,高于一般的聚四氟乙烯制作的烧杯,可以随时看见杯内溶液发生的化学变化,便于记录实验过程,能够满足实验要求。
3.广泛的使用温度范围
可在-196~250℃的宽广区域内使用,即使在-196℃的超低温下仍还以可保持一定的挠曲性;在250℃时其断裂强度仍保持5MPa左右(约为室温的1/5),抗屈强度达1.4MPa。
4.突出的不粘性
表面张力仅为0.019N/m,几乎所有的固体材料都不能粘附在其表面,只有表面张力在0.02N/m以下的液体才能完全浸润其表面。
5.异常的润滑性
由于大分子间的相互引力小,且表面对其他分子的吸引力也很小,因此其摩擦系数非常小。
6.优异的电绝缘性能
具有极优良的介电性;耐电弧性极好,在高压放电时,仅仅放出一些裂解的不导电气体而不会碳化引起短路。
7.优异的耐老化性能和抗辐射性能
分子中没有光敏基团,所以不仅在低温与高温下尺寸稳定,在苛刻环境下性能也不变,潮湿状态下不受微生物侵袭,而且对各种射线辐射具有极高的防护能力。
8.极小的吸水率
吸水率一般在0.001%~0.005%左右,而且它的渗透率也较低。
传统玻璃制作的烧杯,虽然具有较好的透明度,但是不能放置强酸强碱等溶液,而且易碎;采用聚四氟乙烯制作的烧杯,虽然能够放置强酸强碱等溶液,但是由于其外观为不透明的纯白色,无法直观的看到烧杯内发生的反应;本发明采用改性聚四氟乙烯造粒料制作的烧杯,其透明程度可以直接观察到烧杯内发生的反应,并且具有耐腐蚀的特性,改性聚四氟乙烯造粒料是由改性聚四氟乙烯粉末制备而成,与改性聚四氟乙烯粉末相比具有良好的流动性,在制作过程中不会发生团聚,制备烧杯的透明度也更加的均匀。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高透明度耐腐蚀烧杯,其特征在于,原料为100%的改性聚四氟乙烯造粒料。
2.如权利要求1所述的一种高透明度耐腐蚀烧杯,其特征在于:所述改性聚四氟乙烯造粒料为改性聚四氟乙烯粉末造粒制备而成。
3.一种高透明度耐腐蚀烧杯的制作工艺,其特征在于:包括以下步骤:
选取模具,选用所制作成品对应的模具,所述模具包括外模和内模,外模采用不锈钢材质模具,内模选用对应尺寸的橡胶皮囊,将皮囊置于对应的模具内部;
填充材料,向橡胶皮囊中灌入低压空气,整理充气后的橡胶皮囊至要求位置,在外模和橡胶皮囊间隙中填充称量好的改性聚四氟乙烯造粒料;
气压成型,向橡胶皮囊中加大空气压力,压力达到设定值后,进行保压;
脱模,将皮囊缓慢放气并取出,卸除外模,获取烧杯毛胚半成品;
烧结,包括低温烧结、中温烧结、高温烧结、缓慢降温;
整形,将成品件抛光处理,去除生产过程中的毛边等不规则外观,并标注相应的刻度标识。
4.如权利要求3所述的高透明度耐腐蚀烧杯的制作工艺,其特征在于:气压成型过程中,压力由烧杯成品规格尺寸确定,控制在15-30Mpa。
5.如权利要求3所述的高透明度耐腐蚀烧杯的制作工艺,其特征在于:气压成型过程中,保压时间为3-10min。
6.如权利要求3所述的高透明度耐腐蚀烧杯的制作工艺,其特征在于:烧结过程中,低温烧结温度控制在250℃-270℃,中温烧结温度控制在310℃-330℃,高温烧结控制在370℃-390℃。
7.如权利要求6所述的高透明度耐腐蚀烧杯的制作工艺,其特征在于:低温烧结温度为260℃、中温烧结温度为320℃和高温烧结温度为400℃,并在各个温度点进行恒温静置。
8.如权利要求3所述的高透明度耐腐蚀烧杯的制作工艺,其特征在于:缓慢降温过程过中的降温速度为50-80℃/h,温度降低至100℃以下,打开烧结炉炉门,缓慢降温到室温。
9.如权利要求3所述的高透明度耐腐蚀烧杯的制作工艺,其特征在于:烧结过程中最高温度不超过400℃。
10.如权利要求3所述的高透明度耐腐蚀烧杯的制作工艺,外模上设置有排气孔,用于排出材料间隙中的气体。
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CN103831920A (zh) * 2014-03-07 2014-06-04 丹阳市宏益精密仪器厂 一种聚四氟乙烯小口径容量瓶的制作方法

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