0 引言

當(dāng)今世界已進(jìn)入信息化時(shí)代，信息技術(shù)是推動(dòng)科技發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。信息技術(shù)包括測量技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)。測量技術(shù)是基礎(chǔ)，是信息技術(shù)的源頭。尤其是當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展離不開儀器儀表的測量與控制，而工業(yè)自動(dòng)化是當(dāng)代發(fā)展非常迅速、應(yīng)用非常廣泛、非常引人注目的關(guān)鍵技術(shù)之一，是推動(dòng)新技術(shù)和新型產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。儀器儀表的整體水平是國家綜合國力的標(biāo)志，利用新材料、新技術(shù)不斷提升儀器儀表產(chǎn)品的質(zhì)量與品質(zhì)是儀器儀表行業(yè)發(fā)展的主要趨勢。 

 

1 線型低密度聚乙烯( LLDPE)

 

線型低密度聚乙烯( Linear Low-Density Polyethylene，LLDPE) 是聚烯烴的一個(gè)主要品種，是乙烯、丙烯和丁烯共聚而成的一種烯烴共聚物，因此它既保持了乙烯、丙烯的耐腐蝕型，同時(shí)又具良好的物化性能［1］，其使用溫度比聚乙烯及聚丙烯高出 20 ～ 35°。聚乙烯和聚丙烯與金屬結(jié)合力比較差，而線性低密度聚乙烯具有很強(qiáng)黏結(jié)力，能與金屬牢牢的結(jié)合在一起，由于極強(qiáng)的結(jié)合力，非常大限度地限制了其因冷熱變化而引起的收縮和伸長，因此，用其作防腐儀表的襯里可以耐真空，真空度可達(dá) － 0． 092 MPa。線型低密度聚乙烯被稱為是世界上目前非常理想的防腐材料。

 

1． 1 線型低密度聚乙烯( LLDPE) 的物物理性能

非常好代線型低密度聚乙烯( LLDPE) ，其物理力學(xué)性能在拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、伸長率和耐環(huán) 境 開 裂 方 面 都 優(yōu) 于 傳 統(tǒng) 的 低 密 度 聚 乙 烯（ LDPE) ，但透明性和加工性差，隨著催化劑和聚合工藝的進(jìn)步，第二代 LLDPE 的透明性和加工性得到很大的提高。隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步被稱為第三代聚乙烯的線型低密度聚乙烯( LLDPE) 樹脂，除具有一般聚烯烴樹脂的性能外，其抗張強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性、耐低溫性、耐熱性和耐穿刺性尤為優(yōu)越，獲得了令人矚目的發(fā)展。線型低密度聚乙烯( LLDPE) 其物理性能及力學(xué)性能如表 1所示。

1． 2 線性低密度聚乙烯( LLDPE) 防腐性能

線型低密度聚乙烯( LLDPE) 不僅具有良好的物理性能、力學(xué)性能，還具有很好的耐腐蝕性能，對(duì)一般酸、堿、鹽、腐蝕性氣體及有機(jī)溶劑的耐腐蝕性能良好［2］，其耐腐蝕性能僅次于聚四氟乙烯，且價(jià)格便宜，加工工藝性好，是替代聚四氟乙烯的理想材料。線性低密度聚乙烯( LLDPE) 其防腐性能如表 2所示。

線型低密度聚乙烯主要用于介質(zhì)工作溫度 － 25 ℃ ～ +100 ℃，工作壓力負(fù)壓 90 kPa ～ 正壓 2． 5 MPa 防腐管道工程并廣泛應(yīng)用于化工、生物、電力、冶煉、制藥、食 品、環(huán)保等領(lǐng)域，是取代橡膠瓷、玻璃鋼、不銹鋼和塑料板等襯里的理想材料。

 

2 線型低密度聚乙烯加工工藝性能

線型低密度聚乙烯加工工藝性能優(yōu)異，主要是通過旋轉(zhuǎn)成型技術(shù)將其塑化到金屬管道內(nèi)壁，起到介質(zhì)與金屬管道隔絕的作用，并充分發(fā)揮了它的防腐作用。同時(shí)，也可以用模壓的方式制作防腐器件。 

 

2． 1 旋轉(zhuǎn)成型技術(shù)基本原理

旋轉(zhuǎn)成型又稱滾塑，是熱塑性塑料的一種成型方式�；�本原理就是將粉狀物料加入到模具腔體內(nèi)，然后通過加熱模具并同時(shí)將膜具通過機(jī)器設(shè)備不停地橫向或縱向旋轉(zhuǎn)，物料本身通過自身的重力和離心力的作用均勻地分布在膜具的內(nèi)部空腔且熔融并黏附在的整個(gè)膜具的內(nèi)腔表面，形成所需要形狀及厚度，經(jīng)冷卻定型后得到所需要產(chǎn)品［3］。

 

旋轉(zhuǎn)成型技術(shù)在防腐領(lǐng)域的應(yīng)用比較廣泛，就是利用旋轉(zhuǎn)成型設(shè)備和工藝技術(shù)，將處理好的金屬設(shè)備作為模具，在其內(nèi)表面搪襯一層整體無縫的塑料層。 2． 2 防腐用旋轉(zhuǎn)成型工藝制作需要防腐的殼體( 如流量儀表) 、表面前處理、將儀表殼體放到旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上、加熱殼體至所需溫度、加塑料粉末、熔融、冷卻、卸工件、檢測( 電火花檢測或針孔探測儀) 和成品入庫。 

 

2． 3 線型低密度聚乙烯( LLDPE) 的成型特點(diǎn)

( 1) 成型周期短，成型性好。線型低密度聚乙烯( LLDPE) 的流動(dòng)熔融流動(dòng)性對(duì)剪切力依賴小，旋轉(zhuǎn)成型時(shí)，物料是靠自身的重力散落到模具的表面，不受外加剪切力的作用，可以很容易地填充到各個(gè)細(xì)微結(jié)構(gòu)中，并形成均勻的厚度，還有利于旋轉(zhuǎn)時(shí)夾入到熔體中的氣體迅速排出，從而縮短成型周期。另外線性低密度聚乙烯( LLDPE) 的熱穩(wěn)定好，雖然熔點(diǎn)溫度是 128 ℃，但可 在 200 ～ 370 ℃ 的較寬溫度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)成型［4］。成型時(shí)，不易出現(xiàn)和模具接觸面過熱分解而外層熔融不充分的弊病，可以在較高的溫度下旋轉(zhuǎn)成型，從而縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。 ( 2) 耐開裂性好。由線型低密度聚乙烯分子結(jié)構(gòu)含有共聚單體結(jié)構(gòu)本并且分子結(jié)構(gòu)比較規(guī)整，因此其耐開裂性能非常優(yōu)異。 ( 3) 與金屬的黏合力好。線型低密度聚乙烯具有很強(qiáng)黏結(jié)力，能與金屬牢牢的結(jié)合在一起，由于極強(qiáng)的結(jié)合力，極大限制了其因冷熱變化而引起的收縮和伸長，它的熱脹冷縮系數(shù)與金屬相差不是很大。作為防腐管道襯里，管道和管件不會(huì)因熱脹冷縮而產(chǎn)生破壞，確保了設(shè)備的長期穩(wěn)定使用，是目前非常理想的防腐蝕材料。

 

線型低密度聚乙烯作為防腐材料的性能特點(diǎn): 優(yōu)異的耐腐蝕性能，能耐大部分的酸，堿，鹽及有機(jī)溶劑; 優(yōu)異的絕緣性，不受電化學(xué)腐蝕; 具有剛性好，耐沖擊力強(qiáng)的特點(diǎn); 使用溫度寬，安全使用范圍 － 40 ～ 100 ℃內(nèi); 摩擦系數(shù)小，表面光滑，具有很好的耐磨性和抗異物性; 與金屬黏結(jié)性好，可以耐負(fù)壓，真空度可達(dá) － 0． 092 MPa;耐壓范圍寬，工作壓力為負(fù)壓 90 kPa ～ 正壓 2． 5 MPa。 3 線型低密度聚乙烯在防腐型儀表上的應(yīng)用中國工程院院士王大珩教授曾提到“儀器儀表往往被看作科研和工業(yè)生產(chǎn)的‘配角’，然而它早已成為我國科技發(fā)展和提升工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的核心組成部分，作用舉足輕重。事實(shí)證明，中國科技實(shí)力與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的‘咽喉’，部分地被卡在儀器儀表這一關(guān)上。”儀器儀表廣泛應(yīng)用于石油、化工、發(fā)電、制藥、食品和水處理等國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)，其中石化、制藥、水處理等行業(yè)，很多工位都要測量有腐蝕的介質(zhì)，這就要求儀表本身就具有防腐功能。早期在防腐技術(shù)不成熟的情況下，要用到很多貴重金屬及合金來制作防腐型儀表，從而造成很大的浪費(fèi)。隨著科技的進(jìn)步及防腐新材料的出現(xiàn)，由防腐新材料替代貴金屬，既能夠提高儀表的品質(zhì)，又能夠?yàn)閲�家�?jié)省大量的特殊貴重金屬材料。

 

現(xiàn)在世界上防腐性能非常好的材料是氟塑料，其中應(yīng)用非常多的具四氟乙烯( PTFE) ，幾乎能夠耐目前的所有腐蝕性介質(zhì)，且使用溫度能達(dá)到 260 ℃。但缺點(diǎn)是價(jià)格高，加工工藝性不好，熱脹冷縮系數(shù)較大，黏結(jié)性差，作為儀表襯里不耐負(fù)壓。

 

線型低密度聚乙烯以其優(yōu)異的加工工藝性能和防腐蝕性能，可以在大部分防腐蝕儀表上得到應(yīng)用。

 

 3． 1 流量儀表

流量儀表是指在管道上測量管道內(nèi)流體介質(zhì)的儀表，應(yīng)用非常廣泛的就是電磁流量計(jì)，金屬管浮子流量計(jì)，其他還有如質(zhì)量流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)等。每種流量計(jì)對(duì)介質(zhì)測量的側(cè)重各有不同。如電磁流量計(jì)是利用法拉利電磁感應(yīng)原理，只能測量導(dǎo)電性的液體，對(duì)不導(dǎo)電的介質(zhì)及氣體無法測量。而金屬管浮子流量計(jì)是利用浮子在介質(zhì)中的浮力、重力、流體介質(zhì)對(duì)浮子的沖力達(dá)到力的平衡，使浮子處于某一個(gè)位置，通過磁偶合將這一位置信號(hào)傳遞出去以達(dá)到對(duì)介質(zhì)流量的測量。從金屬管浮子流量計(jì)的測量原理可知，既可以測量導(dǎo)電性介質(zhì)，也可以測量非導(dǎo)電性介質(zhì)，同時(shí)還可以測量各種氣體介質(zhì)，應(yīng)用十分廣泛。 

 

3． 2 電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)的襯里早期大多采用橡膠，直到氟塑料得到廣泛應(yīng)用后，聚四氟乙烯塑料得以用于電磁流量計(jì)的襯里，橡膠襯里工藝復(fù)雜，外觀不好，防腐性能受到局限。聚四氟乙烯防腐性能優(yōu)異，但加工工藝性差，它的不黏性，導(dǎo)致其與管道不能成為一體，負(fù)壓管道受到局限，法蘭翻邊容易翹曲，同時(shí)價(jià)格比較昂貴。目前線型低密度聚乙烯以其優(yōu)良的防腐性，獨(dú)特簡單的加工性和與金屬的黏結(jié)性，低廉的價(jià)格成本，在電磁流量計(jì)上得到廣泛的應(yīng)用。

 

 3． 3 金屬管浮子流量計(jì)

金屬管浮子流量計(jì)對(duì)于一般介質(zhì)的測量都采用不銹鋼加工，其中包括測量管、止動(dòng)器、導(dǎo)向器、浮子。這些零部件都要接觸被測介質(zhì)，如果被測介質(zhì)具有比較強(qiáng)的腐蝕性，不銹鋼是不能承受的，必須用到防腐材料制作。目前腐蝕性介質(zhì)大都采用聚四氟乙烯作為襯里，有些流量計(jì)則要求用哈氏合金，鈦等貴金屬及合金。這樣既提高加工難度及成本，又造成貴金屬材料的極大浪費(fèi)。

 

經(jīng)不斷的試驗(yàn)、摸索，金屬管浮子流量計(jì)的防腐襯管采用旋轉(zhuǎn)成型的方法制作，再通過機(jī)械加工的方法獲得到所需要的尺寸。流量計(jì)的配件，如導(dǎo)向器、止動(dòng)器、浮子，采用模壓的方式獲得，由此提高了生產(chǎn)效率，并提升了產(chǎn)品的品質(zhì)，降低了生產(chǎn)成本。產(chǎn)品已經(jīng)在市場上得到初步的應(yīng)用，并取得了良好的效果。 

 

4 結(jié)論

 

由于歷史加工慣性的原因，到目前為止，線性低密度聚乙烯在流量儀表行業(yè)僅應(yīng)用于電磁流量計(jì)，在其他形式的流量儀表上還未曾得到應(yīng)用。其固有的優(yōu)異性能應(yīng)用于金屬管浮子流量計(jì)，還僅僅是開始，具有非常大的實(shí)際意義。這樣既降低了成本、又提高了生產(chǎn)效率，而且還能節(jié)省大量貴金屬材料。

 

線型低密度聚乙烯雖然具有成本低，操作簡便，適用廣泛，襯里表面較好，并耐負(fù)壓的特點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是使用溫度小于 100 ℃，一些強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)還不能適應(yīng)。因此，美國的氟塑料企業(yè)研制了一種可用于旋轉(zhuǎn)成型的氟塑料，四氟乙烯與乙烯共聚物( ETFE，簡稱F40) ［5］。其不但具有線性低密度聚乙烯的加工工藝特性，可旋轉(zhuǎn)成型加工，其使用溫度寬，可在 － 60 ～ 180 ℃范圍內(nèi)應(yīng)用，短時(shí)間可達(dá) 230 ℃，且防腐性能與聚四氟乙烯相當(dāng)。但 F40 原材料國內(nèi)還不能生產(chǎn)，且價(jià)格較高，目前國內(nèi)已有研究單位和氟塑料廠家在做這方面的探討，相信不久的將來更好防腐塑料 F40 將應(yīng)用于儀器儀表行業(yè)。