CN101445583A - 适用于复合耐磨涂层材料中聚氨酯改性环氧树脂的制备工艺 - Google Patents
适用于复合耐磨涂层材料中聚氨酯改性环氧树脂的制备工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种适用于复合耐磨涂层材料中聚氨酯改性环氧树脂的制备工艺，用官能度为2、平均相对分子量为1200～2200的聚醚二元醇与预热备用的甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷－4，4’－二异氰酸酯反应合成聚醚二元醇聚氨酯预聚体，备用；选取经过预脱水处理的双酚A型E－44或E－51环氧树脂中的其中一种，备用；按照聚醚二元醇聚氨酯预聚体与环氧树脂为15～70∶100的质量比经过加聚反应而形成聚氨酯改性环氧树脂。采用本工艺得到的聚氨酯改性环氧树脂，与备件基体的粘接强度高、柔韧性和抗冲击性好，可完全不用邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等增塑剂，少用或不用聚硫橡胶、液体丁腈橡胶等增韧剂，既解决了普通环氧树脂柔韧性不好的问题，同时节约了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种系列设备修复用复合耐磨涂层材料中聚氨酯改性环氧树脂的制备工艺技术领域，该复合耐磨涂层材料能用于抵抗固体颗粒与流体混合产生冲刷磨损的设备及备件的修复和保护，具有优良的耐磨及防腐性能，可应用于采矿、选矿、冶金、化工、水利、电力、石油、煤炭等行业中。
背景技术
采矿、选矿、冶金、化工、水利、电力、石油、煤炭等工业生产中，液体与气体夹带固体颗粒产生的磨粒对设备的冲刷磨损很严重。易磨损的设备和备件主要包括渣浆泵、泥浆泵、清水泵、旋流器、旋风除尘器、搅拌桨、搅拌槽、浮选机、溜槽、管道及管件、球磨机、风机等，企业每年不得不花费大量的资金购买易磨损设备和备件，同时对生产的正常连续进行造成了很严重的影响。为了解决设备磨损问题，延长设备使用寿命，国内外大量使用昂贵的耐磨合金泵，或内衬陶瓷、橡胶、聚氨酯、超高分子聚乙烯、复合耐磨涂层材料等，但是耐磨合金泵在许多使用条件下磨损依然很严重，内衬陶瓷、橡胶、聚氨酯、超高分子聚乙烯等的耐磨性能也不能令人满意。
复合耐磨涂层材料是近些年发展起来的一类很有应用前景的新型耐磨材料，国外在这方面的研究与应用较早。现有的复合耐磨涂层材料的耐磨性能较好，但其针对性较强，适用面狭窄，价格较昂贵，不能满足国内市场的需求并为国内用户所接受。国内研制的现有复合耐磨涂层材料在一些场合已得到应用，但因为使用的原料及生产工艺的局限，一般采用普通的环氧树脂，复合耐磨涂层材料的抗拉抗剪强度仅为30MPa和15MPa，而且材料的韧性不好，抗冲击强度较低，涂层与基体的粘接性能差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种适用于复合耐磨涂层材料中聚氨酯改性环氧树脂的制备工艺，采用本工艺得到的聚氨酯改性环氧树脂，与备件基体的粘接强度高、柔韧性和抗冲击性好，可完全不用邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等增塑剂，少用或不用聚硫橡胶、液体丁腈橡胶等增韧剂，既解决了普通环氧树脂柔韧性不好的问题，同时节约了生产成本。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种适用于复合耐磨涂层材料中聚氨酯改性环氧树脂的制备工艺，其特征在于：用官能度为2、平均相对分子量为1200～2200的聚醚二元醇与预热备用的甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷—4，4’—二异氰酸酯反应合成聚醚二元醇聚氨酯预聚体，备用；选取经过预脱水处理的双酚A型E-44或E-51环氧树脂中的其中一种，备用；按照聚醚二元醇聚氨酯预聚体与环氧树脂为15～70：100的质量比经过加聚反应而形成聚氨酯改性环氧树脂。
所述的聚醚二元醇选用聚丙二醇、聚四氢呋喃、四氢呋喃-环氧丙烷共聚醚或聚ε-己内酯其中一种。
所述预脱水处理具体指：将计算量的双酚A型E-44或E-51环氧树脂加入不锈钢真空脱水釜，加热至100～120℃，抽真空，保持真空度10～80mmHg，排除水分1～2小时，备用。
所述预热备用具体是指：将计算量的甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷—4，4’—二异氰酸酯(MDI)加入不锈钢预热釜，预热至50～60℃，备用。
所述二异氰酸酯与聚醚二元醇按摩尔比异氰酸基NCO∶羟基OH＝2∶1，异氰酸基NCO过量3～5％，进行配比反应。
所述加聚反应具体是指：将官能度为2、平均相对分子量为1200～2200的聚丙二醇、聚四氢呋喃、四氢呋喃-环氧丙烷共聚醚、聚ε-己内酯其中一种加入到不锈钢反应釜中，加热到100—150℃，抽真空，保持真空度为10～80mmHg，减压脱水3—4小时，至水分(质量比)<0.1％；通入氮气保护，加入预热好的甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷—4，4’—二异氰酸酯(MDI)，搅拌升温至80～90℃；反应2～3小时后，加入预先脱过水的环氧树脂继续反应；反应2小时后，加入0.8～1.2％的二丁基二月桂酸锡，继续反应1小时后停止反应。
本发明的优点在于：
1、由于本发明采用聚醚二元醇聚氨酯预聚体对双酚A型E-44或E-51环氧树脂进行改性处理，得到聚氨酯改性环氧树脂，这样的技术方案与现有的采用市面上常见的普通环氧树脂相比，与备件基体的粘接强度高、柔韧性和抗冲击性好，可完全不用邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等增塑剂，少用或不用聚硫橡胶、液体丁腈橡胶等增韧剂，既解决了普通环氧树脂柔韧性不好的问题，同时节约了生产成本。
2、采用本发明制备的聚氨酯改性环氧树脂做为基体树脂，配以固化剂、无机耐磨骨料制备的复合耐磨涂层材料与备件基体的粘接强度高，耐磨和耐气蚀性能优异，抗拉抗剪强度高达58MPa和30MPa，可广泛用于采矿、选矿、冶金、化工、水利、电力、石油、煤炭等工业生产中，液体与气体夹带固体颗粒产生的各种设备磨损面的耐磨预处理及已磨损备件的耐磨修复处理。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：
实施例1
本发明公开了一种适用于复合耐磨涂层材料中聚氨酯改性环氧树脂的制备工艺，用官能度为2、平均相对分子量为1200～2200的聚醚二元醇与预热备用的甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷—4，4’—二异氰酸酯反应合成聚醚二元醇聚氨酯预聚体，备用；选取经过预脱水处理的双酚A型E-44或E-51环氧树脂中的其中一种，备用；按照聚醚二元醇聚氨酯预聚体与环氧树脂为15～70：100的质量比经过加聚反应而形成聚氨酯改性环氧树脂。
实施例2
作为本发明一较佳实施方式，在实施例1的基础上，本发明中所述的聚醚二元醇选用聚丙二醇、聚四氢呋喃、四氢呋喃-环氧丙烷共聚醚或聚ε-己内酯其中一种。
实施例3
用聚醚二元醇聚氨酯预聚体对双酚A型E-44、E-51型环氧树脂进行改性处理，得到聚氨酯改性环氧树脂，具体操作步骤如下：
a、将计算量的双酚A型E-44或E-51环氧树脂加入不锈钢真空脱水釜，加热至100～120℃，抽真空，保持真空度10～80mmHg，排除水分1～2小时，备用。按质量比环氧树脂：聚醚二元醇聚氨酯＝100：15～70备料。
b、将计算量的甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷—4，4’—二异氰酸酯(MDI)加入不锈钢预热釜，预热至50～60℃，备用。按摩尔比异氰酸基NCO∶羟基OH＝2∶1，异氰酸基NCO过量3～5％进行配比反应备料。
C、将官能度为2、平均相对分子量为1200～2200的聚丙二醇、聚四氢呋喃、四氢呋喃-环氧丙烷共聚醚、聚ε-己内酯其中一种加入到不锈钢反应釜中，加热到100—150℃，抽真空，保持真空度为10～80mmHg，减压脱水3—4小时，至水分(质量比)<0.1％。通入氮气保护，加入预热好的甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷—4，4’—二异氰酸酯(MDI)，搅拌升温至80～90℃。反应2～3小时后，加入预先脱过水的环氧树脂继续反应。反应2小时后，加入0.8～1.2％的二丁基二月桂酸锡，继续反应1小时后停止反应，产品放入包装桶中。
实施例4
作为本发明另一较佳实施方式，聚醚二元醇聚氨酯预聚体与环氧树脂的质量比还可以是50：100。
实施例5
现有技术中，复合耐磨涂层材料主要由环氧树脂、无机耐磨骨料、和固化剂组成，通常分为A、B双组份分类包装，环氧树脂为A组分，无机耐磨骨料和固化剂为B组分；使用时，A组分和B组分之间按照具体要求配比混匀涂敷使用，而采用本发明工艺制备的聚氨酯改性环氧树脂就可直接替代上述组分中的环氧树脂，制备的复合耐磨涂层材料与备件基体的粘接强度高，耐磨和耐气蚀性能优异，抗拉抗剪强度高达58MPa和30MPa，可广泛用于采矿、选矿、冶金、化工、水利、电力、石油、煤炭等工业生产中，液体与气体夹带固体颗粒产生的各种设备磨损面的耐磨预处理及已磨损备件的耐磨修复处理。
本发明不限于上述实施方式，根据上述实施例的描述，本领域的普通技术人员还可作出一些显而易见的改变，但这些改变均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1、一种适用于复合耐磨涂层材料中聚氨酯改性环氧树脂的制备工艺，其特征在于：用官能度为2、平均相对分子量为1200～2200的聚醚二元醇与预热备用的甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷—4，4’—二异氰酸酯反应合成聚醚二元醇聚氨酯预聚体，备用；选取经过预脱水处理的双酚A型E-44或E-51环氧树脂中的其中一种，备用；按照聚醚二元醇聚氨酯预聚体与环氧树脂为15～70：100的质量比经过加聚反应而形成聚氨酯改性环氧树脂。
2、根据权利要求1所述的适用于复合耐磨涂层材料中聚氨酯改性环氧树脂的制备工艺，其特征在于：所述的聚醚二元醇选用聚丙二醇、聚四氢呋喃、四氢呋喃-环氧丙烷共聚醚或聚ε-己内酯其中一种。
3、根据权利要求1所述的适用于复合耐磨涂层材料中聚氨酯改性环氧树脂的制备工艺，其特征在于：所述预脱水处理具体指：将计算量的双酚A型E-44或E-51环氧树脂加入不锈钢真空脱水釜，加热至100～120℃，抽真空，保持真空度10～80mmHg，排除水分1～2小时，备用。
4、根据权利要求1所述的适用于复合耐磨涂层材料中聚氨酯改性环氧树脂的制备工艺，其特征在于：所述预热备用具体是指：将计算量的甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷—4，4’—二异氰酸酯加入不锈钢预热釜，预热至50～60℃，备用。
5、根据权利要求1所述的适用于复合耐磨涂层材料中聚氨酯改性环氧树脂的制备工艺，其特征在于：所述二异氰酸酯与聚醚二元醇按摩尔比异氰酸基NCO∶羟基OH＝2∶1，异氰酸基NCO过量3～5％，进行配比反应。
6、根据权利要求1所述的适用于复合耐磨涂层材料中聚氨酯改性环氧树脂的制备工艺，其特征在于：所述加聚反应具体是指：将官能度为2、平均相对分子量为1200～2200的聚丙二醇、聚四氢呋喃、四氢呋喃-环氧丙烷共聚醚、聚ε-己内酯其中一种加入到不锈钢反应釜中，加热到100—150℃，抽真空，保持真空度为10～80mmHg，减压脱水3—4小时，至水分<0.1％；通入氮气保护，加入预热好的甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷—4，4’—二异氰酸酯，搅拌升温至80～90℃；反应2～3小时后，加入预先脱过水的环氧树脂继续反应；反应2小时后，加入0.8～1.2％的二丁基二月桂酸锡，继续反应1小时后停止反应。
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