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磺化處理技術是美國Dow化學公司率先開發(fā)成功的,它是在塑料燃油箱脫模后移到別處進行的。磺化法和氟化法兩種表面處理都可在HDPE燃油箱吹塑成型后在模外進行,但模塑后處理,除延長了燃油箱的生產周期外,還需另加設備和使用較高濃度的處理氣體。
最近道化學公司和Jonnson控制公司共同開發(fā)在模具上直接磺化處理工藝,即先用空氣與少量N2吹脹型坯,在型坯吹脹后,與模具接觸前,通過進氣桿把S03氣體注入型坯內。吹脹氣體應避免含濕氣,否則水分易與S03化合形成硫酸。反應完畢后,釋放氣體,注入氨氣中和過量SO3,再通水清洗。整個磺化處理周期僅需2min。磺化處理可在容器內壁形成約20um的阻透層。Dow公司認為磺化比氟化穿透深度大10倍左右,可形成理想的彈性阻隔層?;腔幚頃r如SO3泄漏則與空氣馬上會生成可見硫酸霧,容易察覺。但耐久性卻不十分理想,且處理表面易腐蝕、甚至影響其他汽車部件?;腔幚砟壳爸饕獮闅W洲所采用,世界上最大的HDPE模具制造商Kublman公司聲稱用此法處理過300萬個汽車油箱。
磺化處理可提高塑料燃油箱阻隔性
模內磺化法開發(fā)成功增強了磺化法同氟化法的競爭能力。該方法S03氣體注入時間是關鍵。S03氣體在型坯吹脹過程中,模制品的截坯口剛剛形成、但不等型坯吹脹到與模接觸、開始冷卻之時經吹塑桿注入型坯中。這個過程需借助計算機控制,因為需要快速定時以保證SO3趁型坯溫度仍很高時注入吹脹的型坯中,如此可加快S03與HDPE間的化學反應,并且可以使所用S03的濃度較模塑后處理法的濃度低得多。
在一定時間后,803通過減壓作用而排人滌氣室,然后在吹塑件內注入氨氣以中和殘余的S03,在滌氣器中也注人氨氣,如此即完成了標準的吹塑循環(huán),吹塑制品從模具中卸出。該工藝過程的技術難度相當大,因為在冷卻階段,模內溫度迅速下降,而磺化產生的熱量卻會提高溫度。
道化學公司已申請了模內磺化法的專利,并將此技術轉讓給Jonnson公司,后者已研制成功采用該技術的吹塑機樣機,目前正在設計工業(yè)規(guī)模的吹塑機系統(tǒng)。除需要計算機控制外,模內磺化法的滌氣系統(tǒng)還需要采用不銹鋼閥件。
模內磺化法與模內氟化法的主要區(qū)別是所用的氣體不同。在氟化法中,必須嚴格限制氧,氟在吹塑過程中隨氮氣一起注入模內。處理后的氣體混合物排人滌氣室以除掉氟化氫。
目前,磺化處理的相關技術以替代NH3為主,如Solvay公司用多胺化合物替代NH3進行中和,油箱對含乙醇的燃料阻透性好。Mich.聯(lián)合技術公司用無機鈣溶液替代NH3,不僅大大地提高了油箱的阻透性和抗溶脹性,而且S03用量低,由230g降到3g,降低了成本。