超高分子量聚乙烯鋼塑複合閥門及其製造方法
2023-05-01 04:28:06
專利名稱：：超高分子量聚乙烯鋼塑複合閥門及其製造方法
技術領域：
：本發明是一種超高分子量聚乙烯鋼塑複合閥門及其製造方法，屬於流體物料輸送用閥門，尤其涉及一種具有耐腐蝕、耐磨損、難粘附特性的超高分子聚乙烯覆層鋼塑複合閥門。
背景技術：
：閥門是流動物料輸送和控制的重要部件，在使用中，除了要滿足溫度、壓力等技術指標的要求以外，還要適應不同性質物料的多種需要，如腐蝕、磨損、粘附等，另外，閥門的密封性能和使用壽命也是十分重要的技術指標。為了適用於腐蝕性物料出現了鋼塑複合閥門，在鋼製閥體內腔和閥芯表面襯上一層耐腐蝕的高分子材料，較常使用的是聚四氟乙烯襯料。氟塑料價格較高，現有技術中採用膠粘劑粘接複合，由於四氟乙烯表面無極性，屬難粘接材料，存在襯層與鋼製閥體材料結合不夠牢固的問題。
發明內容本發明的目的在於避免以上述現有技術中的不足之處，而提供一種耐腐蝕、耐磨損、難粘附、價格較低的高分子材料作為鋼製閥門內腔和閥芯的襯層材料。本發明的目的還在於提供一種操作簡便、成本較低、複合牢固的覆層方法。本發明的目的可以通過如下措施來達到本發明的鋼塑複合閥門，包括金屬閥體、閥芯，其特徵在於在閥芯的外表面和閥體內腔表面所有與流體物料接觸的部件表面附著一層超高分子量聚乙烯材料覆層，超高分子量聚乙烯材料覆層採用超高分子量聚乙烯並加入有機矽、表面活化的玻璃微珠、超細三氧化二鋁、超細碳化矽和二硫化鉬中的一種或一種以上助劑組分，這些助劑組分的加入量以100重量份超高分子量聚乙烯計最大為IO重量份，其中超高分子量聚乙烯的粘均分子量>150萬。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是指粘均分子量大於150萬的線性聚乙烯，是一種價格較低而且綜合性能十分優異的熱塑性工程塑料，具有以下特點優異的耐磨性，耐磨強度是碳鋼的7倍；抗衝擊強度高，尤其是低溫抗衝擊性優異，是目前已知塑料中最高的；極低的表面能，因此具有不粘附性、不結垢性；優異的化學穩定性，除極少數溶劑對其有腐蝕性外，常見的無機酸、有機酸、鹼、鹽和有機溶劑對這種材料都沒有腐蝕性。良好的自潤滑性能，摩擦係數非常小；優異的抗老化性能，在自然日照條件下，其老化壽命可長達50年。超高分子量聚乙烯已經被製備成管材，用來輸送腐蝕性、磨損性、結垢性介質，與金屬管材和普通塑料管材相比，顯示出巨大的優越性。本發明的超高分子量聚乙烯與有機矽、表面活化的玻璃微珠、超細三氧化二鋁、超細碳化矽、二硫化鉬組分複合使用，性能更佳。本發明的目的還可以通過如下措施來達到所述覆層的厚度為lmm-20mm，優選2mm-10mm。所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量優選在200萬-500萬。—種使用溫度-l(TC-ll(TC的適用於輸送腐蝕性.結垢性流體的鋼塑閥門覆層的超高分子量聚乙烯材料，包括如下按照重量份數計的原料組分超高分子量聚乙烯100有機矽5-10。所述覆層中加入上述助劑組分中的一種或一種以上時，加入量以100重量份超高分子量聚乙烯計在110重量份之間選用。本發明的鋼塑閥門的製造方法，其特徵在於包括如下步驟A.鋼塑閥芯的製造a.按傳統工藝製造金屬閥芯b.熱熔模壓複合將超高分子量聚乙烯材料和步驟a製造的金屬閥芯放置在相應模具中，加熱，溫度達到160°C-2601:，同時進行加壓，壓力控制在>lMPa，保溫、保壓適當時間後，冷卻至8(TC以下，開模，製得鋼塑閥芯；B.內腔襯有超高分子量聚乙烯材料覆層的鋼塑閥體的製造a以金屬閥體為外模b.熱熔模壓複合將超高分子聚乙烯材料和金屬閥體放置在相應模具中，加熱，溫度達到160°C-2601:，同時進行加壓，壓力控制在>lMPa，保溫、保壓適當時間後，冷卻至8(TC以下，製得內腔襯有超高分子量聚乙烯材料覆層的鋼塑閥體。內腔襯有超高分子量聚乙烯材料覆層的鋼塑閥體的製造包括如下步驟a.超高分子聚乙烯材料覆層閥體內襯件的製造①外模製造製造內部形狀、大小與預製造閥門腔體內壁形狀、大小完全相同的互為鏡像的兩片外模，二者扣和構成整個外模；②內模製造製造外部形狀、大小與預製造鋼塑閥門腔體去除預襯超高分子量聚乙烯材料覆層厚度後的形狀、大小完全相同的模具作為內模；③投料、扣合在步驟①製造的任一片外模內，投入擬定投入量1/2重量份數的超高分子聚乙烯材料，置入步驟②製造的內模，再投入剩餘1/2重量份數的超高分子聚乙烯材料，用另一片步驟①製造的外模扣合；熱熔模壓加熱模具及內部物料，使其溫度上升到160°C-260°〇，壓力>lMPa，保溫、保壓適當時間後，冷卻至8(TC以下；開模，製得超高分子聚乙烯內襯件；b.分割、拼裝、熱熔模壓複合將步驟a製造的超高分子量聚乙烯內襯件至少分割成2份，拼裝在金屬閥體內，升溫、加壓，使其溫度上升到160°C_260"，壓力>lMPa，保溫、保壓適當時間後，冷卻至8(TC以下，製得內腔襯有超高分子量聚乙烯複合層的鋼塑閥體。此種方法操作方便，覆層均勻。是本發明優選的技術方案。本發明的鋼塑閥門的製造方法，其特徵在於所述之熱熔模壓複合或熱熔模壓的壓力>5MPa。本發明的鋼塑複合閥門及其製造方法相比現有技術具有突出的實質性特點和顯著的進步，能夠產生如下積極效果1.提供了一種耐腐蝕、耐磨損、難粘附、價格較低的高分子材料作為鋼製閥門內腔和閥芯的襯層材料的鋼塑閥門；2.提供了一種操作簡便、成本較低、複合牢固的覆層方法；3.解決了現有技術中的氟塑料價格較高，導致的生產成本高的問題；4.解決了現有技術中存在的襯層與鋼製閥體材料結合不夠牢固的問題；圖1是一種超高分子量聚乙烯材料覆層閘閥的主視示意圖圖2是一種超高分子量聚乙烯材料覆層蝶閥的主視示意圖圖中1-金屬閥體，2-超高分子量聚乙烯材料覆層，3-超高分子量聚乙烯材料覆層閘板，4-超高分子量聚乙烯材料外密封部件，5-超高分子量聚乙烯材料內密封部件，6-執行機構，7_超高分子量聚乙烯材料鋼塑複合蝶板，S-蝶閥下旋塞，9-蝶閥上旋塞。具體實施例方式本發明下面將結合實施例作進一步詳述實施例1一種本發明的鋼塑複合閥門的製造超高分子量聚乙烯材料由粘均分子量150萬超高分子量聚乙烯100重量份和有機矽10重量份混合組成。覆層厚度8mm。A.鋼塑閥芯的製造a.按傳統工藝製造金屬閥芯b.熱熔模壓複合將超高分子量聚乙烯材料和步驟a製造的金屬閥芯放置在相應模具中，加熱，溫度達到160°C_260°C，同時進行加壓，壓力控制在5MPa，保溫、保壓適當時間後，冷卻至8(TC以下，開模取出鋼塑閥芯；B.內腔襯有超高分子量聚乙烯材料覆層的鋼塑閥體的製造a.超高分子聚乙烯材料覆層內襯件的製造①外模製造製造內部形狀、大小與預製造閥門腔體內壁形狀、大小完全相同的互為鏡像的兩片外模，二者扣和構成整個外模；②內模製造製造外部形狀、大小與預製造鋼塑閥門腔體去除預襯超高分子量聚乙烯材料覆層厚度後的形狀、大小完全相同的模具作為內模；③投料、扣合在步驟①製造的任一片外模內，投入擬定投入量1/2重量份數的超高分子聚乙烯材料，置入步驟②製造的內模，再投入剩餘1/2重量份數的超高分子聚乙烯材料，用另一片步驟①製造的外模扣合；④熱熔模壓、開模加熱模具及內部物料，使其溫度上升到160°C_260°C，同時達到5MPa，保溫、保壓適當時間後，冷卻至80°C以下；開模，取出超高分子聚乙烯內襯件；b.分割、拼裝、熱熔模壓複合將步驟a製造的超高分子量聚乙烯內襯件至少分割成2份，拼裝在金屬閥體內，升溫、加壓，使其溫度上升到160°C_260°C，同時壓力達到5MPa，保溫、保壓適當時間後，冷卻至8(TC以下，製得內腔襯有超高分子量聚乙烯複合層的鋼塑閥體。實施例2-6按照實施例1的方法和步驟，按照表1的按重量份數計的原料組分和操作條件製造本發明的鋼塑複合閥門。表1tableseeoriginaldocumentpage7權利要求一種超高分子量聚乙烯鋼塑複合閥門，包括金屬閥體、閥芯，其特徵在於在閥芯的外表面和閥體內腔表面所有與流體物料接觸的部件表面附著一層超高分子量聚乙烯材料覆層，超高分子量聚乙烯材料覆層採用超高分子量聚乙烯並加入有機矽、表面活化的玻璃微珠、超細三氧化二鋁、超細碳化矽和二硫化鉬中的一種或一種以上助劑組分，每一種助劑組分的加入量以100重量份超高分子量聚乙烯計最大為10重量份，其中超高分子量聚乙烯的粘均分子量≥150萬。2.根據權利要求1的鋼塑複合閥門，其特徵在於所述覆層的厚度為lmm-20mm。3.根據權利要求l的鋼塑複合閥門，其特徵在於所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量在200萬-500萬，覆層厚度為2mm-10mm。4.根據權利要求1的鋼塑複合閥門，其特徵在於一種使用溫度為-l(TC-ll(TC的適用於輸送腐蝕性、磨損性、結垢性流體的鋼塑閥門覆層，包括如下按照重量份數計的原料組分超高分子量聚乙烯100有機矽5-10。5.根據權利要求l的鋼塑複合閥門，其特徵在於所述覆層中的助劑組分的加入量以100重量份超高分子量聚乙烯計在110重量份之間選用。6.—種權利要求1的鋼塑閥門的製造方法，其特徵在於包括如下步驟A.鋼塑閥芯的製造a.按傳統工藝製造金屬閥芯；b.熱熔模壓複合將超高分子量聚乙烯材料和步驟a製造的金屬閥芯放置在相應模具中，加熱，溫度達到160°C_260°C，同時進行加壓，壓力控制在^lMPa，保溫、保壓適當時間後，冷卻至8(TC以下，開模，製得鋼塑閥芯；B.內腔襯有超高分子量聚乙烯材料覆層的鋼塑閥體的製造a以金屬閥體為外模b.熱熔模壓複合將超高分子聚乙烯材料和金屬閥體放置在相應模具中，加熱，溫度達到160°C-260°C，同時進行加壓，壓力控制在>lMPa，保溫、保壓適當時間後，冷卻至80°C以下，製得內腔襯有超高分子量聚乙烯材料覆層的鋼塑閥體。7.根據權利要求6的鋼塑閥門的製造方法，其特徵在於所述之步驟B內腔襯有超高分子量聚乙烯材料覆層的鋼塑閥體的製造，包括如下步驟a.超高分子聚乙烯材料覆層閥體內襯件的製造①外模製造製造內部形狀、大小與預製造閥門腔體內壁形狀、大小完全相同的互為鏡像的兩片外模，二者扣合構成整個外模；②內模製造製造外部形狀、大小與預製造鋼塑閥門腔體去除預襯超高分子量聚乙烯材料覆層厚度後的形狀、大小完全相同的模具作為內模；③投料、扣合在步驟①製造的任一片外模內，投入擬定投入量1/2重量份數的超高分子聚乙烯材料，置入步驟②製造的內模，再投入剩餘1/2重量份數的超高分子聚乙烯材料，用另一片步驟①製造的外模扣合；④熱熔模壓加熱模具及內部物料，使其溫度上升到160°C-2601:，壓力>lMPa，保溫、保壓適當時間後，冷卻至80°C以下，開模，製得超高分子聚乙烯內襯件；b.分割、拼裝、熱熔模壓複合將步驟a製造的超高分子量聚乙烯內襯件至少分割成2份，拼裝在金屬閥體內，升溫、加壓，使其溫度上升到160°C-2601:，壓力>lMPa，保溫、保壓適當時間後，冷卻至8(TC以下，製得內腔襯有超高分子量聚乙烯複合層的鋼塑閥體。全文摘要本發明是一種超高分子量聚乙烯鋼塑複合閥門及其製造方法，屬於流體物料輸送用閥門，尤其涉及一種具有耐腐蝕、耐磨損、難粘附特性的超高分子聚乙烯覆層鋼塑複合閥門。包括金屬閥體、閥芯，其特徵在於在閥芯的外表面和閥體內腔表面所有與流體物料接觸的部件表面附著一層超高分子量聚乙烯材料覆層，超高分子量聚乙烯材料覆層採用超高分子量聚乙烯並加入有機矽、表面活化的玻璃微珠、超細三氧化二鋁、超細碳化矽和二硫化鉬中的一種或一種以上助劑組分，其中超高分子量聚乙烯的粘均分子量≥150萬。本發明解決了現有技術中的氟塑料價格較高，導致的生產成本高的問題以及襯層與鋼製閥體材料結合不夠牢固的問題。文檔編號C08L23/06GK101696734SQ200910019378公開日2010年4月21日申請日期2009年10月23日優先權日2009年10月23日發明者於元章,王慶昭,高步良申請人:山東齊魯科力化工研究院有限公司;