I. Introdução
No campo da engenharia externa, o desempenho e o custo dos materiais são sempre fatores -chave que precisam ser equilibrados. O copolímero de acrilonitrila-estireno-acrilato (ASA), com sua excelente resistência ao clima, resistência ao envelhecimento UV e estabilidade a longo prazo, tornou-se um material ideal para a construção ao ar livre. No entanto, seu custo de matéria -prima relativamente alto limitou sua aplicação generalizada até certo ponto. O copolímero de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) tem uma vantagem de custo, mas sua resistência climática é insuficiente. Para equilibrar o custo-efetividade e o desempenho material, o composto Jiangsu usa a tecnologia avançada de co-extrusão para co-extrudir ASA e ABS para preparar folhas funcionais com as vantagens de ambos os materiais e otimiza a proporção através de um modelo matemático para alcançar o melhor equilíbrio entre custo e desempenho.
Ii. Comparação de propriedades e vantagens do material do composto
(1) Características do material ASA
O copolímero de acrilonitrilo-estireno-acrilato (ASA) é um copolímero ternário obtido por copolimerização de emulsão ou copolimerização em massa de três monômeros: acrilonitrila (a), estireno (s) e acrilato (A). Em sua estrutura molecular, o grupo de acrilato concede o material com excelente resistência climática. Sob irradiação ultravioleta, os materiais poliméricos comuns são propensos a reações de quebra da cadeia molecular e oxidação. As unidades de acrilato no ASA podem efetivamente absorver a energia ultravioleta, dissipar a energia através de suas próprias alterações estruturais e, assim, diminuir o processo de envelhecimento do material. Pesquisas relevantes mostram que, em um ambiente de exposição natural ao ar livre, após 5 anos de uso, a taxa de retenção de propriedades mecânicas do material ASA ainda pode atingir mais de 80%, o que é significativamente melhor do que muitos outros materiais de polímero. Além disso, a ASA também possui uma boa resistência a corrosão química, que pode resistir à erosão de ambientes severos, como chuva ácida e spray de sal. Ao mesmo tempo, possui alta dureza superficial e bom desempenho de processamento, atendendo aos requisitos de engenharia externa para a aparência e o uso de materiais a longo prazo.
(2) Características do material ABS
O copolímero de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) é um plástico termoplástico copolimerizado de três monômeros: acrilonitrila, butadieno e estireno. A presença da fase de borracha de butadieno faz com que os abdominais tenham excelente resistência ao impacto, o que pode absorver a energia quando submetido a impacto externo e reduzir a geração e expansão das rachaduras. Além disso, o ABS também possui um bom desempenho de moldagem e processamento e pode ser transformado em várias formas de produtos por meio de processos como moldagem por injeção e extrusão. Além disso, seu custo de matéria -prima é relativamente baixo e tem sido amplamente aplicado em muitos campos. No entanto, a resistência climática do ABS é ruim. Sob irradiação ultravioleta, é propenso a amarelecimento e fragilização, e suas propriedades mecânicas diminuirão rapidamente quando expostas ao ambiente externo por um longo tempo, limitando seu uso independente na engenharia externa.
(3) vantagens de folhas compostas
Co-Extrudindo ASA e ABS para preparar folhas funcionais podem realizar as vantagens complementares do desempenho dos dois materiais. Como o material da camada de superfície, a ASA pode exercer completamente sua resistência ao clima e resistência ao envelhecimento dos UV, protegendo as folhas da erosão do ambiente externo. Como material da camada central, o ABS pode utilizar suas boas propriedades mecânicas e vantagens de custo para fornecer força e rigidez suficientes para as folhas, reduzindo o custo geral do material. Essa estrutura composta pode não apenas atender aos requisitos da engenharia externa para a estabilidade e o desempenho de longo prazo dos materiais, mas também controlar o custo até certo ponto, com benefícios econômicos significativos e valor de aplicação.
Iii. Equipamento de co-extrusão e ProControle de Cess
(1) Introdução ao equipamento de co-extrusão
O equipamento de co-extrusão usado neste estudo tem a característica de uma largura máxima de processamento de 2,75 metros, o que pode atender às necessidades da produção em larga escala. O equipamento é composto principalmente por uma extrusora, um dado, um sistema de resfriamento, um sistema de tração e um sistema de controle. A extrusora adota uma estrutura de parafuso duplo, que tem um bom desempenho de mistura e transmissão, garantindo que os dois materiais de ASA e ABS sejam totalmente misturados e plastificados durante o processo de co-extrusão. O dado é projetado com uma estrutura simplificada, que pode tornar os materiais distribuídos uniformemente, garantindo a uniformidade da espessura e a qualidade da superfície das folhas. O sistema de refrigeração adota um método de resfriamento por spray, que pode resfriar rapidamente e moldar as folhas extrudadas, melhorando a eficiência da produção. O sistema de tração adota a tecnologia de regulação da velocidade de frequência variável, que pode controlar com precisão a velocidade de tração das folhas, garantindo a precisão dimensional das folhas.
(2) Controle preciso do processo de co-extrusão
Durante o processo de co-extrusão, controlar com precisão os parâmetros do processo é a chave para a preparação de folhas compostas de alto desempenho. Os principais parâmetros de controle incluem temperatura de extrusão, velocidade de extrusão, razão de material, pressão da matriz, etc. A temperatura de extrusão afeta diretamente o efeito de plastificação e a fluidez dos materiais. Para os dois materiais de ASA e ABS, de acordo com suas temperaturas de fusão e propriedades de processamento, as temperaturas de cada seção da extrusora precisam ser definidas razoavelmente. De um modo geral, a temperatura de fusão do ASA é relativamente alta, sobre 220-250 grau, e a temperatura de fusão do ABS é de cerca de 200-230 grau. Portanto, durante o processo de co-extrusão, as temperaturas de cada seção da extrusora precisam ser definidas de maneira gradiente para garantir que ambos os materiais estejam totalmente plastizados e não se decomponham.
A velocidade de extrusão não afeta apenas a eficiência da produção, mas também afeta a qualidade das folhas. A velocidade de extrusão muito rápida pode levar a uma mistura irregular de materiais e defeitos como bolhas e delaminação nos lençóis; A velocidade de extrusão muito lenta reduzirá a eficiência da produção e aumentará o consumo de energia. Através de experimentos e práticas de produção, determine a faixa de velocidade de extrusão apropriada e faça ajustes em tempo real de acordo com a proporção do material e o desempenho do equipamento.
A proporção do material é um fator -chave que afeta o desempenho e o custo das folhas compostas. Quanto maior o conteúdo da ASA, melhor a resistência ao clima e a resistência ao envelhecimento dos UV das folhas, mas o custo também aumentará de acordo; Quanto maior o teor de ABS, menor o custo, mas a resistência climática diminuirá. Portanto, por meio da análise do modelo matemático, determine a melhor proporção de ASA e ABS sob a premissa de atender aos requisitos de uso externo.
A pressão da matriz tem uma influência importante na uniformidade da espessura e na qualidade da superfície dos lençóis. Controlar razoavelmente a pressão da matriz pode fazer com que os materiais fluam uniformemente na matriz, evitando o desvio da espessura e os defeitos da superfície. Monitore e ajuste a pressão da matriz em tempo real através do sistema de controle para garantir a qualidade estável das folhas.
4. Aplicação Prospect e Análise de Benefícios Econômicos
(1) Prospect do aplicativo
As folhas funcionais compostas ASA\/ABS preparadas têm excelente desempenho abrangente e podem ser amplamente aplicadas em campos como outdoors externos, construindo painéis decorativos de parede externa, peças automotivas e móveis ao ar livre. No campo dos outdoors ao ar livre, a resistência ao clima e a resistência ao envelhecimento dos UV dos lençóis podem garantir que os outdoors mantenham cores vivas e padrões claros por um longo tempo, reduzindo os custos de manutenção; No campo da construção de painéis decorativos da parede externa, as boas propriedades mecânicas e a resistência climática das folhas podem atender aos requisitos de construção de paredes externas para materiais, enquanto enriquecem o efeito de aparência dos edifícios; No campo das peças automotivas, ele pode ser usado para fabricar peças externas automotivas, como pára -choques e caixas de espelho retrovisor, melhorando a resistência ao clima e a vida útil dos veículos.
(2) Análise de benefícios econômicos
Ao usar a tecnologia de co-extrusão e otimizar a proporção através de um modelo matemático, o custo do material é significativamente reduzido na premissa de garantir o desempenho das folhas. Comparados com folhas ASA puras, o custo das folhas compostas pode ser reduzido em 30%-50%, mantendo boa resistência ao clima e propriedades mecânicas. Com a expansão contínua do mercado de engenharia ao ar livre, a demanda por materiais de alto desempenho e baixo custo está aumentando dia a dia. Esta folha composta possui amplas perspectivas de mercado e benefícios econômicos significativos.
Conclusão
Diferente da compra diretamente de partículas combinadas para extrusão, a folha de ASA\/ABS desenvolvida especialmente pelo composto Jiangsu é preparada pela extrusão composta de ASA e ABS para produzir folhas funcionais que combinam as vantagens de ambos os materiais enquanto reduzem os custos. Através da análise do modelo matemático, a proporção de ABS e ASA é otimizada, alcançando o melhor equilíbrio entre custo e desempenho. Este estudo fornece uma solução material econômica para a engenharia externa, que possui um importante valor prático da aplicação e significado promocional. No futuro, pesquisas mais aprofundadas sobre a tecnologia de processamento e a otimização de desempenho de folhas compostas podem ser realizadas para expandir seus campos de aplicação e fazer maiores contribuições para o desenvolvimento de materiais de engenharia ao ar livre.