一种防腐高耐磨速成型材料的制备及应用

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，尤其涉及一种防腐高耐磨速成型材料的制备及应用。

背景技术

有某些应用场合，如煤矿、页岩油矿、化工厂等等，其输送矿粉、煤粉的耐磨短节、料斗、矿物输送管道等内壁对耐磨性的要求较高。为提高管道以及设备的耐磨性和防腐性，如电厂输送煤粉的管道内壁，以及小型球磨机内壁等，现有技术中的方法多是将混炼胶贴在底材上，然后加热硫化，对于较大的球磨机等设备，需要很大的硫化罐，硫化时间长，生产效率低，导致造价高。

有某些应用场合，如煤矿、页岩油矿、化工厂等等，其输送矿粉、煤粉的耐磨短节、料斗、矿物输送管道等内壁有些衬陶瓷以提高耐磨性。陶瓷的耐磨性良好，但是陶瓷太重，安装不太方便，同时，该种陶瓷耐磨材料通常是一块块拼接粘上去的，在受到反复冲击以及温度的急剧、交替变化时，陶瓷容易脱落，脱落的陶瓷极易损坏下一步工序的设备，造成事故。因此，现有技术中还亟需一种便于加工且防腐、耐磨速的表面处理材料。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种防腐高耐磨速成型材料的制备及应用，所述防腐高耐磨速成型材料的制备及应用具有高耐磨性的同时，还有优异的防腐性能，而且成型简单，可以现场成型，常温固化无需加热，可以取代绝大多数使用橡胶做耐磨衬里的场合以及部分应用陶瓷、耐磨钢的场合。

为达到上述技术效果，本发明采用了以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种防腐高耐磨速成型材料，该防腐高耐磨速成型材料包括A组分和B组分，其中：

A组分由以下质量份数的材料制成：异氰酸酯55.8份-69份和聚四氢呋喃醚多元醇31份-45份；

B组分由以下质量份数的材料制成：聚四亚甲基醚二醇双对氨基苯甲酸酯 20份-85份、聚丙交酯多元醇0.01份-30份、扩链剂6.5份-20份、有机硅微球1份-3份、多孔陶瓷微珠15份-45份、硅烷偶联剂0.15份-0.45份、3A分子筛活化粉4份-5份以及催化剂0.3份-0.6份。

进一步地，所述聚四氢呋喃醚多元醇的分子量为1000-2000，官能度为2。优选地，所述四氢呋喃醚多元醇为PTMEG1000、PTMEG2000中的任意一种或两种物质的混合物。

进一步地，所述异氰酸酯为MDI50、MDI100、LMDI中的任意一种或MDI50、 MDI100、LMDI中的任意两种或三种物质的混合物。

进一步地，所述A组分中的NCO含量为15％-20％。

进一步地，所述B组分中的聚四亚甲基醚二醇双对氨基苯甲酸酯为XYLlinkP1000、XYLlink P650中的一种或两种物质的混合物。

进一步地，所述B组分中的扩链剂为二甲硫基甲苯二胺。

进一步地，所述B组分中的催化剂为二月桂酸酯二丁基锡T12、辛酸亚锡 T9中的任意一种或两种物质的混合物。

进一步地，所述B组分中的硅烷偶联剂为SI69或KH560中的任意一种或两种物质的混合物。

同时，本发明还提供一种防腐高耐磨速成型材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：制备A组分：

取聚四氢呋喃醚多元醇，投入反应釜中并减压脱水，然后降温到60℃，再缓慢加入异氰酸酯，缓慢升温到80℃保温2h-3h，取样测试游离NCO含量达到 15％-20％时，降温过滤出料；

步骤S2：制备B组分，包括步骤(1)和步骤(2)，其中：

(1)采用硅烷偶联剂对多孔陶瓷微珠进行改性，得到改性多孔陶瓷微珠；

(2)将扩链剂、聚丙交酯多元醇、聚四亚甲基醚二醇双对氨基苯甲酸酯、 3A分子筛活化粉、有机硅微球、催化剂以及步骤(1)得到的改性多孔陶瓷微珠，投入搅拌罐中，高速搅拌分散均匀，滤网过滤出料。

进一步地，所述步骤S2中(1)的改性方法为：将多孔陶瓷微珠进行烘烤脱水，然后将硅烷偶联剂喷洒于上，搅拌分散，然后110℃-120℃烘烤2h，即得到改性多孔陶瓷微珠。

进一步地，所述步骤S1和步骤S2具体为：

步骤S1：制备A组分：按重量份取聚四氢呋喃醚多元醇，投入反应釜中，于100-120℃减压脱水1h，然后降温到60℃，再缓慢加入异氰酸酯并缓慢升温到80℃保温2h-3h，取样测试游离NCO含量达到15％-20％时，降温过滤出料。

步骤S2：制备B组分，包括以下步骤：

(1)将多孔陶瓷微珠于110-120℃烘烤脱水2h，然后将硅烷偶联剂喷洒于多孔陶瓷微珠上，高速搅拌分散，分散转速为2500r/min-3000r/min，搅拌20 min-30min，然后120℃烘烤2h，得到改性多孔陶瓷微珠备用；

(2)将重量份的扩链剂、聚丙交酯多元醇、聚四亚甲基醚二醇双对氨基苯甲酸酯、3A分子筛活化粉、有机硅微球、催化剂以及改性多孔陶瓷微珠，共同投入搅拌罐中，高速搅拌分散均匀，转速为1500r/min-2000r/min，搅拌1h，用滤网过滤出料。

此外，本发明还提供一种防腐高耐磨速成型材料的应用，该应用方法是指利用喷涂设备将A组分和B组分混合后对底材进行喷涂处理，其中A组分与B 组分的使用时的质量比为A组分∶B组分＝1∶1.4-1.6。

进一步地，所述底材为金属材料。

进一步地，所述喷涂设备的喷涂条件设定为：A组分的喷涂温度为65℃，B 组分的喷涂温度为70℃，设备管道温度70℃，设定喷涂压力2000-2500psi。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

第一方面，采用本发明的新工艺新配方技术，可以在管道内壁、球磨机内壁直接喷涂，现场成型，无需使用大的硫化罐加热硫化，成型简单，生产效率高，同时，该防腐高耐磨速成型材料比常用的多数橡胶耐磨性更高，使用寿命更长久，还有优异的防腐性能，而且成型简单，可以现场成型，常温固化无需加热，可以取代绝大多数使用橡胶做耐磨衬里的场合以及部分应用陶瓷、耐磨钢的场合。

第二方面，本发明的材料韧性好，属于弹性材料，具有良好的抗冲击性，能够很好的适应高低温的循环变化，相对于陶瓷而言不易脱落，可有效地避免损坏后续工艺的设施设备；同时，该防腐高耐磨速成型材料的比重比陶瓷和钢小的多，可有效地减轻整体设备的重量，安装使用方便；涂层致密，没有接缝，防腐效果更好，使用综合成本更低，性价比更高，同时提高安全性。

具体实施方式

下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1-实施例5为本申请的制备实施例，以下就实施例1-实施例5中采用的制备原料作统一说明：

(1)产品型号：PTMEG1000，PTMEG2000，化学名称：聚四氢呋喃醚多元醇；

(2)产品型号：MDI100(纯4,4’﹣二苯基甲烷二异氰酸酯)；

(3)产品型号：MDI50(高2,4’﹣二苯基甲烷二异氰酸酯含量的异氰酸酯)；

(4)产品型号：LMDI(碳化二亚胺改性的MDI)；

(5)产品型号：XYLlink P1000，XYLlink P650，化学名称：聚四亚甲基醚二醇双对氨基苯甲酸酯，CAS No.：54667-43-5，生产企业：苏州湘园新材料股份有限公司；

(6)产品型号：PLA205B，化学名称：聚丙交酯多元醇，分子量为500，羟值：211-238，生产企业：深圳市光华伟业实业有限公司；

(7)产品型号：ETERPEARL GP3200，化学名称：有机硅微球，生产企业：长兴材料工业股份有限公司；

(8)产品型号：W410(按照公开号为ZL99119422.5的中国发明专利进行制备)，原料名称：多孔陶瓷微珠，其主要化学成分是：二氧化硅、三氧化二铝，且制备得到的W410材料参数如表1所示：

表1：W410型多孔陶瓷幑珠的材料参数

实施例1

步骤S1：A组分的制备：

按重量份取44.2份PTMEG 1000，投入反应釜中，于100-120℃减压脱水 1h，然后降温到60℃，再缓慢加入55.8份MDI50，缓慢升温到80℃保温2h，取样测试游离NCO含量达到15％时，降温过滤出料。

步骤S2：B组分的制备：

(1)将30份多孔陶瓷微珠W410于110-120℃烘烤脱水2h，然后将0.4份 KH550喷洒于W410上，高速搅拌分散，转速3000r/min，搅拌20min-30min，然后120℃烘烤2h，备用；

(2)按重量份数取8份扩链剂E300、8份聚丙交酯多元醇PLA205B、62.05 份的XYLlink P1000、5份的3A分子筛活化粉、1.5份有机硅微球、0.3份的催化剂二月桂酸酯二丁基锡T12以及KH560改性的多孔陶瓷微珠15.15份，投入搅拌罐中，高速搅拌分散均匀，转速1500r/min-1800r/min，搅拌1h，用80 目滤网过滤出料。

实施例2

步骤S1：A组分的制备：

按重量份取45份PTMEG1000，投入反应釜中，于100—120℃减压脱水1h，然后降温到60℃，再缓慢加入55.8份MDI100，缓慢升温到80℃保温2h，取样测试游离NCO含量达到15％时，降温过滤出料。

步骤S2：B组分的制备：

(1)将多孔陶瓷微珠40份W410于110-120℃烘烤脱水2h，然后取0.4份 KH550喷洒于W410上，高速搅拌分散，搅拌转速为3000r/min，搅拌时长为20-30 min，然后110℃烘烤2h，备用；

(2)将6.5份的扩链剂E300、15.8份的XYLlink P1000、0.1份聚丙交酯多元醇PLA205B、20份的XYLlink P650、5份的3A分子筛活化粉、3份有机硅微球、0.3份的催化剂二月桂酸酯二丁基锡T12以及KH560改性的多孔陶瓷微珠40.4份，投入搅拌罐中，高速搅拌分散均匀，转速1500r/min-1800r/min，搅拌1h，用80目滤网过滤出料。

实施例3

步骤S1：A组分的制备：

按重量份取37份PTMEG2000，投入反应釜中，于100—120℃减压脱水1h，然后降温到60℃，再缓慢加入63份LMDI，缓慢升温到80℃保温2h，取样测试游离NCO含量达到18％时，降温过滤出料。

步骤S2：B组分的制备：

(1)将70份多孔陶瓷微珠W410于110-120℃烘烤脱水2h，然后将0.7份 KH550喷洒于W410上，高速搅拌分散，搅拌转速3000r/min,搅拌20min-30min，然后120℃烘烤2h，备用；

(2)将重量份10份的扩链剂E300、12份的聚丙交酯多元醇PLA205B、65 份的XYLlink P1000、2.4份的XYLlink P650、4份的3A分子筛活化粉、2份有机硅微球、0.3份的催化剂二月桂酸酯二丁基锡T12、0.15份辛酸亚锡T9以及KH560改性的多孔陶瓷微珠30.3份，投入搅拌罐中，高速搅拌分散均匀，分散转速1500r/min—1800r/min，搅拌1h，用80目滤网过滤出料。

实施例4

步骤S1：A组分的制备：

按重量份取31份PTMEG2000，投入反应釜中，于100—120℃减压脱水1h，然后降温到60℃，再缓慢加入69份MDI50和MDI100的混合物(MDI50和MDI100 按照3:1的比例进行混合)，缓慢升温到80℃保温2h，取样测试游离NCO含量达到20％时，降温过滤出料。

步骤S2：B组分的制备：

(1)取45份多孔陶瓷微珠W410于110-120℃烘烤脱水2h，然后取0.3份 SI69喷洒于W410上，高速搅拌分散，转速3000r/min,搅拌20min-30min，然后120℃烘烤2h，备用；

(2)将重量份20份的扩链剂E300、30份的聚丙交酯多元醇PLA205B、30.35 份的XYLlink P650、5份的3A分子筛活化粉、2份有机硅微球、0.3份的催化剂辛酸亚锡T9以及SI69改性的多孔陶瓷微珠35.35份，投入搅拌罐中，高速搅拌分散均匀，转速1500r/min—1800r/min，搅拌1h，用80目滤网过滤出料。

实施例5

步骤S1：A组分的制备：

按重量份取37份PTMEG1000，投入反应釜中，于100—120℃减压脱水1h，然后降温到60℃，再缓慢加入69份LMDI和MDI100的混合物，缓慢升温到80℃保温2h，取样测试游离NCO含量达到20％时，降温过滤出料。

步骤S2：B组分的制备：

(1)将多孔陶瓷微珠W410于110-120℃烘烤脱水2h，然后将SI69喷洒于W410上，高速搅拌分散，转速3000r/min,搅拌20min-30min，然后120℃烘烤2h，备用；

(2)将重量份16份的扩链剂E300、23份的聚丙交酯多元醇PLA205B、80 份的XYLlink P650、5份的3A分子筛活化粉、1份有机硅微球、0.6份的催化剂辛酸亚锡T9以及SI69改性的多孔陶瓷微珠38.38份，投入搅拌罐中，高速搅拌分散均匀，转速1500r/min—1800r/min，搅拌1h，用80目滤网过滤出料。

实施例6

实施例6为本发明的应用实施例，具体实施步骤如下：

A1：对金属底材进行预处理：对金属底材进行喷砂/抛丸，除锈达到Sa2.5；涂刷防锈底漆；

A2：底漆表干后24h内采用实施例1-实施例5制备得到的产品分别对金属底材进行喷涂处理，喷涂过程采用双组分高压无气喷涂设备进行喷涂成型(本实施例中采用北京东盛富田聚氨酯设备有限公司的可调变比设备DF-YB30/32 喷涂)，设备按照设定的A组分与B组分的比例自动计量进行提料并进行高压撞击混合后将A组分与B组分一同喷涂出去，并快速固化成型；其中，喷涂时，在A组分和B组分的原料桶外固定大桶加热带，将大桶内原料加热到60℃ -70℃。设定喷涂条件为A组分与B组分的用料比例为1：1.4-1.6质量比，喷涂时的温度设定为A组分65℃，设定B组分70℃，设定管道温度70℃，设定喷涂压力2000-2500psi；

A3：对A2中经过喷涂处理后的金属材料进行性能测试，其中，性能测试项目以及测试标准如表2所示，性能测试结果如表3所示。

表2：性能测试项目及性能测试标准

表3：实施例1-实施例5的制备实施例得到的产品性能测结果

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。