CN105348995B - 具有磁性的耐磨涂层材料 - Google Patents
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Abstract
具有磁性的耐磨涂层材料，包括：主剂，包含环氧树脂10‑60份；固化剂，包含有机胺类物质5‑50份和促进剂0.5‑18份；包含在主剂和/或固化剂中的偶联剂0.5‑20份、增韧剂5‑20份、磨料100‑600份、磁粉5‑30份、纤维10‑60份以及触变剂5‑20份。采用本发明的耐磨涂层材料在实际使用过程中，可延长新工件寿命的1.5～2倍，对于物料颗粒较大的工况有时甚至能达到4倍的寿命，并且可以多次反复修复。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐磨涂层材料，尤其涉及具有磁性的耐磨涂层材料。
背景技术
在颗粒或浆料的输送、加工和处理的机器设备中，金属部件在使用一段时间后就会产生磨损从而报废。如果采用耐磨涂层对新金属部件进行表面处理或对磨损报废后的金属部件进行修复，从而能够延长金属部件的使用寿命，降低生产成本。
当前一些厂家也尝试采用环氧树脂加磨料(金刚砂、碳化硅、高铝陶瓷)的方法进行修复，效果一般，很难达到新工件的使用寿命，即使用进口耐磨防护剂修复往往也达不到新工件一半的寿命，频繁的拆装不仅增大了维修工人的工作强度也影响了正常的生产运行。发明人依靠十数年耐磨涂层研发生产的基础，也尝试用环氧料和耐磨聚氨酯料进行了大量机械设备的修复实验工作，发现单纯的环氧料和聚氨酯料对延长设备的使用寿命依然有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有磁性的耐磨涂层材料，用来提高机器设备的使用寿命。
根据本发明的具有磁性的耐磨涂层材料，包括：
主剂，包含环氧树脂10-60份；
固化剂，包含有机胺类物质5-50份和促进剂0.5-18份；
包含在主剂和/或固化剂中的偶联剂0.5-20份、增韧剂5-20份、磨料100-600份、磁粉5-30份、纤维10-60份以及触变剂5-20份。
其中，偶联剂可以选用KH550、KH560或其它偶联剂；促进剂可以选用DMP-30或其它促进剂；触变剂可以选用气相或沉淀二氧化硅。
本发明中的主剂和固化剂在制备过程中单独进行配置，各种组分经均匀混合而成。现场使用时，再将主剂与固化剂进行混合使用。
优选情况下，使用时主剂与固化剂的配比为3∶1～4∶1。
优选情况下，其中有机胺类物质选自酚醛胺、缩胺、芳香胺、脂肪胺、脂环胺、聚酰胺中的一种或几种组合。
优选情况下，其中增韧剂选自奇士增韧剂、丁腈橡胶、聚硫橡胶中的一种或几种组合。当选用奇士增韧剂时，添加在主剂中进行配料。
优选情况下，其中磨料选自刚玉颗粒、碳化硅颗粒、高铝陶瓷颗粒中的一种或几种组合。其中磨料粒度范围为20μm-5mm，遵循粒度级配原则，以不少于2种粒度的磨料进行级配。
发明人意外发现：在耐磨涂层材料内添加磁性粉末或磁性颗粒，制备的耐磨涂层具有磁性。设备在输送和加工物料过程中，物料中含铁的杂质能被耐磨涂层扑捉吸附到涂层表面，形成厚度约1-2mm的杂质层，实现物料磨物料的目的，从而能够有效减小对设备的磨损。磁性粉体可以为铁氧体或钕铁硼等永磁粉末，粒度优选在1mm以下。
在本发明的耐磨涂层材料中，添加适量的纤维能够显著增强涂层的整体强度和韧性。纤维优选自芳纶纤维、碳纤维和玻璃纤维中。当所添加的纤维单丝直径50μm以下，长度在0.5-2mm时，涂层在耐大颗粒冲击的工况下，其作用尤为显著。
树脂合金聚苯醚无毒、透明、相对密度小，具有优良的机械强度、耐应力松弛、抗蠕变性、耐热性、耐水性、耐水蒸汽性、尺寸稳定性。在本发明的耐磨涂层材料中，添加超细(粒径在20μm以下)的聚苯醚徼粉，能够显著降低涂层中的孔隙率，提高涂层的密实度，从而使涂层的抗冲击和抗剥落能力显著提高。
为了减小涂层在使用过程中与颗粒或浆液的摩擦阻力需降低涂层的摩擦系数，在本发明的耐磨涂层材料中还添加有适量的减摩材料，其中减摩材料优选自润滑性能优异的片状石墨、二硫化钼和氮化硼。
为了进一步提高涂层的使用寿命，在本发明的主剂中还添加有适量的NDI-PTMG改性环氧树脂。发明人选取用1，5-萘二异氰酸酯(NDI)和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)聚氨酯预聚体来改性环氧树脂。NDI-PTMG体系聚氨酯弹性体中NDI分子的刚性、规整性、对称性高，PTMG强度、耐磨性好，使得NDI-PTMG体系可以从根本上提高聚氨酯体系的相分离程度，获取更为优异的机械性能和物理性能，制品具有高耐磨、高耐热、高强度、高回弹、内生热小、动态性能优异、耐油、耐腐蚀、耐辐射、寿命长等特性，可以说是聚氨酯中性能最优异的材料。但由于NDI体系的预聚体稳定性差而影响此类聚氨酯的应用。把NDI-PTMG体系的优异性能引入到环氧体系并利用环氧体系强度高、模量大的特点可以获取一种综合性能优异的耐磨涂层的基础料，同时又解决了NDI体系不能贮存的缺点。
NDI-PTMG改性环氧的基本流程如下：将PTMG投料入反应釜加热抽真空，然后投入熔融的NDI，在适当的温度下(例如80～110℃)充分反应，再投入计量好的环氧树脂，使NCO基团与环氧树脂分子链上的部分羟基反应交联，从而得到环氧值为0.2左右的NDI-PTMG改性的环氧树脂。其中NDI、PTMG与环氧树脂的配料比优选为摩尔比1.3-3.1∶1∶2-4。
实践证明，添加NDI-PTMG改性环氧的耐磨涂层耐磨性能是高铬合金的1.5倍以上；同时抗冲击性能也比单纯的环氧树脂耐磨涂层提高数倍。
本发明的具有磁性的耐磨涂层材料可以应用在渣浆泵、离心机、磁选机、浮选槽、旋流器(含重介旋流器)、管道、弯头、溜槽、风机壳体、粗细粉分离器、除尘器、旋风筒、选粉机、脱硫吸收塔等修复和预防护上。
采用本发明的具有磁性的耐磨涂层材料在实际使用过程中，可延长新工件寿命的1.5～2倍，对于物料颗粒较大的工况有时甚至能达到4倍的寿命，并且可以多次反复修复。
具体实施方式
利用本发明的耐磨涂层材料对襄阳龙莽磷制品有限公司的尾矿泵进行了多年的实践修复工作。新的高铬铸铁尾矿泵的使用寿命一般为30-90天，以磨损报废后的高铬铸铁尾矿泵为修复对象，采用本发明的耐磨涂层材料对其进行修复。具体施工工艺如下：
(1)对工件表面进行喷砂处理，获取干净、干燥、粗化的表面。
(2)配制高强度底胶并涂敷于喷砂处理过的工件表面。
(3)配制改性耐磨涂层并涂敷于未固化的底胶表面并压实。
(4)常温固化或加热固化，条件允许尽量采用加热固化。
(5)修整配合部位达到装配尺寸。
(6)非配合部位刷涂面胶或喷漆。
对修复后的高铬铸铁尾矿泵进行现场使用，监测其寿命。
本文中的“份”是以重量计。
实施例1
主剂：环氧树脂35份、奇士增韧剂5份、刚玉260份、玻璃纤维15份、触变剂5份。
固化剂：酚醛胺20份、偶联剂KH550 5份、促进剂5份、刚玉69份、触变剂5份。
修复后使用寿命69天。
实施例2
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂18份、环氧树脂17份、奇士增韧剂5份、刚玉260份、玻璃纤维15份、触变剂5份。
固化剂：酚醛胺20份、偶联剂KH550 5份、促进剂5份、刚玉70份、触变剂5份。
修复后使用寿命112天。
实施例3
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂18份、环氧树脂17份、奇士增韧剂5份、刚玉260份、铁氧体10份、玻璃纤维15份、触变剂5份。
固化剂：酚醛胺20份、偶联剂KH550 5份、促进剂5份、刚玉70份、触变剂5份。
修复后使用寿命142天。
实施例4
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂18份、环氧树脂17份、奇士增韧剂5份、刚玉260份、铁氧体10份、聚苯醚25份、玻璃纤维15份、触变剂5份。
固化剂：酚醛胺20份、偶联剂KH550 5份、促进剂5份、刚玉70份、触变剂5份。
修复后使用寿命156天。
实施例5
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂18份、环氧树脂17份、奇士增韧剂5份、刚玉260份、铁氧体10份、聚苯醚25份、片状石墨5份、玻璃纤维15份、触变剂5份。
固化剂：酚醛胺20份、偶联剂KH550 5份、促进剂5份、刚玉70份、触变剂5份。
修复后使用寿命185天。
实施例6
主剂：环氧树脂10份、增韧剂丁腈橡胶5份、刚玉100份、玻璃纤维10份、触变剂5份。
固化剂：酚醛胺5份、偶联剂KH550 0.5份、促进剂0.5份、触变剂1.5份。
修复后使用寿命70天。
实施例7
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂5份、环氧树脂10份、增韧剂丁腈橡胶5份、刚玉100份、玻璃纤维10份、触变剂5份。
固化剂：酚醛胺5份、偶联剂KH550 0.5份、促进剂0.5份、触变剂1.5份。
修复后使用寿命89天。
实施例8
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂5份、环氧树脂10份、增韧剂丁腈橡胶5份、刚玉100份、玻璃纤维10份、触变剂5份。
固化剂：酚醛胺5份、偶联剂KH550 0.5份、促进剂0.5份、铁氧体5份、触变剂1.5份。
修复后使用寿命132天。
实施例9
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂5份、环氧树脂10份、增韧剂丁腈橡胶5份、刚玉100份、聚苯醚10份、玻璃纤维10份、触变剂5份。
固化剂：酚醛胺5份、偶联剂KH550 0.5份、促进剂0.5份、铁氧体5份、触变剂1.5份。
修复后使用寿命168天。
实施例10
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂5份、环氧树脂10份、增韧剂丁腈橡胶5份、刚玉100份、聚苯醚10份、二硫化钼5份、玻璃纤维10份、触变剂5份。
固化剂：酚醛胺5份、偶联剂KH550 0.5份、促进剂0.5份、铁氧体5份、触变剂1.5份。
修复后使用寿命187天。
实施例11
主剂：环氧树脂40份、增韧剂聚硫橡胶10份、刚玉260份、芳纶纤维20份、触变剂5份。
固化剂：芳香胺25份、偶联剂KH550 10份、促进剂10份、刚玉70份、触变剂1.5份。
修复后使用寿命62天。
实施例12
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂20份、环氧树脂20份、增韧剂聚硫橡胶5份、刚玉260份、芳纶纤维20份、触变剂5份。
固化剂：芳香胺25份、偶联剂KH550 10份、促进剂10份、刚玉70份、触变剂1.5份。
修复后使用寿命98天。
实施例13
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂20份、环氧树脂20份、增韧剂聚硫橡胶5份、刚玉260份、芳纶纤维20份、钕铁硼20份、触变剂10份。
固化剂：芳香胺25份、偶联剂KH550 10份、促进剂10份、刚玉70份。
修复后使用寿命135天。
实施例14
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂20份、环氧树脂20份、增韧剂聚硫橡胶5份、刚玉260份、芳纶纤维20份、钕铁硼20份、触变剂10份。
固化剂：芳香胺25份、偶联剂KH550 10份、聚苯醚60份、促进剂10份、刚玉70份。
修复后使用寿命155天。
实施例15
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂20份、环氧树脂20份、增韧剂聚硫橡胶5份、刚玉260份、芳纶纤维20份、钕铁硼20份、触变剂10份。
固化剂：芳香胺25份、偶联剂KH550 10份、聚苯醚60份、氮化硼20份、促进剂10份、刚玉70份。
修复后使用寿命176天。
实施例16
主剂：环氧树脂35份、奇士增韧剂5份、高铝陶瓷260份、碳纤维15份、触变剂5份。
固化剂：缩胺12份、偶联剂KH550 0.5份、促进剂0.5份、高铝陶瓷65份、触变剂2份。
修复后使用寿命81天。
实施例17
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂18份、环氧树脂17份、奇士增韧剂5份、高铝陶瓷260份、碳纤维15份、触变剂5份。
固化剂：缩胺11份、偶联剂KH550 0.5份、促进剂0.5份、高铝陶瓷66份、触变剂2份。
修复后使用寿命95天。
实施例18
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂18份、环氧树脂17份、奇士增韧剂5份、高铝陶瓷260份、碳纤维15份、铁氧体15份、触变剂5份。
固化剂：缩胺11份、偶联剂KH550 0.5份、促进剂0.5份、高铝陶瓷66份、触变剂2份。
修复后使用寿命126天。
实施例19
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂18份、环氧树脂17份、奇士增韧剂5份、高铝陶瓷260份、碳纤维15份、铁氧体15份、触变剂5份。
固化剂：缩胺11份、偶联剂KH550 0.5份、聚苯醚30份、促进剂0.5份、高铝陶瓷66份、触变剂2份。
修复后使用寿命154天。
实施例20
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂18份、环氧树脂17份、奇士增韧剂5份、高铝陶瓷260份、碳纤维15份、铁氧体15份、片状石墨20份、触变剂5份。
固化剂：缩胺11份、偶联剂KH550 0.5份、聚苯醚30份、促进剂0.5份、高铝陶瓷66份、触变剂2份。
修复后使用寿命178天。
实施例21
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂18份、环氧树脂17份、奇士增韧剂5份、高铝陶瓷260份、碳纤维15份、铁氧体15份、触变剂5份。
固化剂：脂肪胺5.5份、脂环胺5.5份、偶联剂KH550 0.5份、促进剂0.5份、高铝陶瓷65份、触变剂2份。
修复后使用寿命118天。
实施例22
主剂：环氧树脂60份、奇士增韧剂10份、丁腈橡胶10份、刚玉400份、玻璃纤维15份、铁氧体15份、触变剂5份。
固化剂：酚醛胺40份、聚酰胺10份、偶联剂KH550 15份、促进剂18份、刚玉67份、聚苯醚80份、触变剂15份。
修复后使用寿命156天。
实施例23
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂10份、环氧树脂30份、奇士增韧剂4份、丁腈橡胶5份、刚玉254份、玻璃纤维15份、铁氧体5份、触变剂5份。
固化剂：酚醛胺10份、聚酰胺3份、偶联剂KH550 8份、促进剂10份、刚玉68.5份、触变剂1.5份。
修复后使用寿命111天。
实施例24
主剂：环氧树脂50份、奇士增韧剂4份、丁腈橡胶5份、碳化硅254份、玻璃纤维15份、铁氧体18份、触变剂5份。
固化剂：酚醛胺7份、聚酰胺4份、偶联剂KH550 8份、促进剂15份、碳化硅67份、二硫化钼10份、触变剂1.5份。
修复后使用寿命115天。
实施例25
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂30份、环氧树脂17份、奇士增韧剂4份、丁腈橡胶5份、碳化硅254份、玻璃纤维15份、铁氧体30份、聚苯醚50份、触变剂5份。
固化剂：酚醛胺6.5份、聚酰胺12份、偶联剂KH550 8份、促进剂10份、碳化硅68.5份、触变剂1.5份。
修复后使用寿命159天。
实施例26
主剂：环氧树脂60份、奇士增韧剂15份、高铝陶瓷500份、钕铁硼30份、聚苯醚35、玻璃纤维15份、触变剂5份。
固化剂：脂肪胺10份、脂环胺20份、偶联剂KH550 15份、促进剂10份、高铝陶瓷100份、触变剂1份。
修复后使用寿命147天。
实施例27
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂18份、环氧树脂17份、奇士增韧剂4份、钕铁硼15份、聚苯醚25份、高铝陶瓷265份、玻璃纤维15份、触变剂5份。
固化剂：脂肪胺5.5份、脂环胺5.5份、偶联剂KH550 0.5份、促进剂0.5份、高铝陶瓷102份。
修复后使用寿命136天。
实施例28
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂10份、环氧树脂45份、奇士增韧剂15份、聚苯醚35份、高铝陶瓷265份、钕铁硼20份、玻璃纤维60份、触变剂5份。
固化剂：脂肪胺5.5份、脂环胺5.5份、偶联剂KH550 15份、促进剂18份、高铝陶瓷105份、触变剂1份。
修复后使用寿命152天。
实施例29
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂30份、环氧树脂60份、奇士增韧剂18份、聚苯醚45份、高铝陶瓷450份、铁氧体20份、玻璃纤维15份、触变剂5份。
固化剂：脂肪胺25份、脂环胺25份、偶联剂KH550 20份、促进剂15份、高铝陶瓷109份、触变剂1份。
修复后使用寿命161天。
实施例30
主剂：NDI-PTMG改性环氧树脂18份、环氧树脂17份、奇士增韧剂4份、聚苯醚35份、高铝陶瓷265份、片状石墨5份、玻璃纤维15份、触变剂5份。
固化剂：脂肪胺5.5份、聚酰胺5.5份、偶联剂KH550 3份、促进剂3份、高铝陶瓷106份、触变剂1份。
修复后使用寿命185天。
通过以上实施例可以看出，采用本发明的耐磨涂层材料在实际使用过程中，一般原尺寸修复寿命可达新工件寿命的1.5～2倍，对于物料颗粒较大的工况有时甚至能达到4倍的寿命，并且可以多次反复修复。
利用本发明的耐磨涂层材料同时也制备了用于离心机、磁选机、浮选槽、旋流器(含重介旋流器)的耐磨涂层，都获取了良好的使用效果。在球磨机和重介洗煤的旋流器、卧式离心机上可以填补破损的陶瓷衬砖。在立式离心机入料口刮刀表面的使用效果也比进口的环氧耐磨防护剂好。在管道、弯头、溜槽、风机壳体、粗细粉分离器、除尘器、旋风筒、选粉机、脱硫吸收塔等内表面的应用均获得了超过进口产品的效果。
Claims (8)
1.一种具有磁性的耐磨涂层材料，包括：
主剂，包含环氧树脂10-60份；
固化剂，包含有机胺类物质5-50份和促进剂0.5-18份；
包含在主剂和/或固化剂中的偶联剂0.5-20份、增韧剂5-20份、磨料100-600份、磁粉5-30份、纤维10-60份、触变剂5-20份以及聚苯醚10-80份；
其中磁粉为铁氧体或钕铁硼粉体，粒度在1mm以下。
2.根据权利要求1所述的具有磁性的耐磨涂层材料，其中有机胺类物质选自酚醛胺、缩胺、芳香胺、脂肪胺、脂环胺、聚酰胺中的一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述的具有磁性的耐磨涂层材料，其中增韧剂选自奇士增韧剂、丁腈橡胶、聚硫橡胶中的一种或几种组合。
4.根据权利要求1所述的具有磁性的耐磨涂层材料，其中纤维选自芳纶纤维、碳纤维、玻璃纤维中的一种或几种组合。
5.根据权利要求1所述的具有磁性的耐磨涂层材料，其中磨料选自刚玉颗粒、碳化硅颗粒、高铝陶瓷颗粒中的一种或几种组合。
6.根据权利要求1所述的具有磁性的耐磨涂层材料，其中主剂中还包含NDI-PTMG改性环氧树脂5-30份。
7.根据权利要求1所述的具有磁性的耐磨涂层材料，还包含在主剂和/或固化剂中的减摩材料5-30份。
8.根据权利要求7所述的具有磁性的耐磨涂层材料，其中减摩材料选自片状石墨、二硫化钼、氮化硼中的一种或几种组合。
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