阻燃高分子材料生产过程的腐蚀工况和对策探讨
要探讨阻燃材料的腐蚀工况，我们就先要了解阻燃材料的应用及其成份。众所周知的阻燃材料可分为含卤阻燃和无卤阻燃二大类。含卤阻燃剂( 特别是溴系阻燃剂) 被广泛应用于高分子阻燃材料的生产, 但是由于卤系阻燃高分子材料在燃烧过程中会产生有毒、腐蚀气体和烟雾, 破坏环境巨大, 对人身危害严重，于是无卤阻燃的高分子材料应运而生，其因环保、安全、抑烟、无毒和价廉而深受市场喜爱。
困难的是，由于含卤的嗅系和氯系阻燃剂与其它阻燃剂相比，其阻燃性、加工性、物性等综合性能优良，价格也适中，因此仍然没有退出市场的迹象。更有许多特殊用途，需要添加大量卤系元素而改姓的高聚物材料的生产，例如杜邦公司的含卤HPN材料等，这些材料的生产对挤出机均构成严重威胁，是我们需要认真对待的。
那么我们先看看什么是卤素。卤素是卤族元素的简称，指周期系的ⅦA族元素，它包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)等元素。可怕的是，这些元素有一个共性，即均能与H2发生反应生成相应卤化氢。卤化氢易溶于水，其溶液叫氢卤酸，也称无氧酸。卤素和水反应则生成次卤酸(氟除外)，它们在水中都以离子形式存在，且都是酸。
再让我们看看这个无卤阻燃剂。大部分无卤阻燃剂也均含有酸类腐蚀性材料，例如磷氮系无卤阻燃剂，即由酸源产生能酯化多元醇和可作为脱水剂的酸。这些阻燃剂受热即分解，产生磷酸，偏磷酸，聚偏磷酸。同时无卤无机阻燃剂中占有较大比例的氢氧化铝(AIOH3)和氢氧化镁(MgOH2)等盐类，也是无卤阻燃高分子材料生产中面对的一大危害。
具有酸类腐蚀共性的含卤或无卤阻燃剂的加入，我们得到的是新型阻燃高分子材料，失去的是挤出机心脏部件宝贵的使用寿命。例如一家国内知名企业使用上述杜邦公司的含卤HPN材料注塑镜片，挤出LED片基等，普通渗氮机筒螺杆的使用寿命就不超过一个星期。
因此，我们急切地需要研发能够胜任高聚物生产中添加卤系阻燃和无卤阻燃材料的挤出机心脏部件，来应对这些阻燃高分子材料在生产过程中的腐蚀磨耗工况。我们需要有针对性地研发新的既耐磨损又耐腐蚀的材料来制造挤出机核心部件，制造这些机筒和螺杆。
可以用来对抗各种酸类腐蚀的机械零部件制造材料有许多，我们有着比较多的选择余地。例如钴-鉻-钨合金材料，镍-鉻-钨合金材料，镍基鉻-鉬-钨合金的哈斯C系材料，我公司研发的SiC复合陶瓷材料等，这些材料在对抗阻燃剂中的氢卤酸，次卤酸，磷酸，氯酸等各类酸类腐蚀介质磨损中，均有着不同程度的优异表现。在对抗阻燃剂中的氢氧化钠和氢氧化镁等盐类腐蚀中也均表现优越。
而我们上海原元康公司技术人员们(请关注公司微信公众号【挤出机使用寿命方案】)更需要讨论的题目是，针对单螺杆挤出机的机筒和螺杆，针对平行双螺杆配混挤出机的不同形态的机筒和螺杆，我们应该选择什么样的材料和制造工艺才能够追求到更高的性价比?
例如就平行双螺杆挤出机的组合机筒椭圆内衬套而言，如果采用上述各类合金材料的整块料来制造这个椭圆套，材料的利用率低，耗损大，成本高，尤其对于较大规格的椭圆套制造，并不是最佳的选择。相对而言，在椭圆内衬套二个平行双孔的工作表面另外添加以上材料的合金保护层(如图所示)，则性价比就更高。这样成型的椭圆内衬套，可称之为“双金属椭圆套”。双金属椭圆套合金层成型工艺方法一般有二种，一种是普通的烧结成型工艺，另外一种是“粉末冶金高温等静压”方法，即PM-HIP工艺方法。采用这种方法成型的合金保护层，其材料成份更均匀，致密性高，与基材结合强度高，抗磨损性能更优越。
我们上海原元康公司目前正在尝试这种特殊HIP成型工艺方法，也在以往成功开发了单螺杆挤出机的SiC复合陶瓷衬套基础上，深入研发复合陶瓷材料的双孔椭圆内衬套，锁定的目标是高的性价比。相信我们孜孜不倦的努力将对行业阻燃高分子材料的生产能够作出一定的贡献。
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