CN102108243B - 一种高耐磨聚脲弹性体喷涂层的制造技术 - Google Patents
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Abstract
采用反应原料体积比VA∶VB＝2∶1专用聚脲喷涂设备，配合高耐磨的聚脲弹性体涂料制造技术制备高耐磨聚脲涂层，属新材料技术领域，是一种更适用于矿山碎石输送、振动筛选和含泥沙水管道输送内衬并可现场施工的内衬耐磨层材料。原有相关耐磨层技术均采用聚氨酯浇铸工艺，但由于受耐磨构件型状及装配结构的限制，只能预制，不能现场制造，使很多复杂场合的应用受限制。目前正在采用的是通用型喷涂聚脲材料，采用的施工设备为反应原料体积比VA∶VB＝1∶1喷涂设备，其原料的化学合成交联度相比聚氨酯浇铸体明显低，由于受应用设备的限制，在高耐磨聚脲材料的应用上达不到最佳的耐磨效果。而本发明采用的反应原料体积比VA∶VB＝2∶1喷涂聚脲设备及配套的耐磨聚脲材料配方体系喷涂制成的弹性体涂层，其材料耐磨性能良好，克服了通用型聚脲材料存在的耐磨性能不足和浇铸聚氨酯不能现场施工的缺陷。拓宽了喷涂聚脲在耐磨内衬涂层领域的应用，形成了一种新的便于现场施工的高耐磨材料应用。
Description
[技术领域]
属耐磨涂料制造及应用技术领域，确切地说是涉及一种采用新工艺制备适用于现场喷涂施工的高耐磨聚脲弹性体涂层的制造技术。
[技术背景]
目前国内市场上通常的喷涂聚脲涂料均为采用VA∶VB＝1∶1的聚脲喷涂设备施工，称为通用型喷涂聚脲。而VA∶VB＝1∶1设备在聚脲材料应用在高弹性、低硬度聚脲和高耐磨纯聚脲上存在缺陷，采用VA∶VB＝1∶1设备配套的材料配方体系性能达不到本发明所要求的耐磨技术指标。因此在聚脲应用上期待有新的材料或工艺方法能提供具有更佳的耐磨性、更低的摩耗量和涂层有更佳的弹性回复性及抗撕裂性能的聚脲涂料。
[发明内容]
本发明提供具有更佳的耐磨性、更低的摩耗量和有更佳的弹性回复性及抗撕裂性能的涂层是基于一种用非等体积比获得聚脲弹性体涂料的制造技术。
本发明采取的技术方案是：
分别制备A、B组份，再采用VA∶VB＝2∶1专用聚脲喷涂设备施工以获取高耐磨性能的涂层。A、B组份分别由以下组份组成：
A组份由MDI异氰酸酯和聚醚多元醇及降粘剂组成：
其重量百分比为：MDI异氰酸酯35％～46％，聚醚多元醇35％～45％，降粘剂20％～7％，助剂10％～2％。
B组份由端氨基聚醚、芳香族二胺类扩链剂、羟基聚醚和多元醇扩链剂、助剂及填料、色膏等组成：
其重量百分比为：端氨基聚醚45％～50％、芳香族二胺25％～30％、羟基聚醚及多元醇0％～13％、助剂及填料17％～3％，色膏3％～4％。
原材料的选择：
原料1：芳香族多异氰酸酯是由2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺改性的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯单独或混合使用。
原料2：聚醚多元醇主要为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙稀三醇。选用牌号为GE-210、GE-220、GE-330及用TMP三羟甲基丙烷、聚乙内酯多元醇、聚碳酸酯二醇、聚烯烃多元醇等。
原料3：端氨基聚醚为伯仲氨基封端的聚环氧烷烃化合物，选用牌号为：T-5000、D2000、T-403。
原料4：胺类扩链剂为液态芳香族二胺扩链剂，选用E-100、E-300、WL6200、TX-2等。
聚脲涂料的制造工艺：
聚脲涂料的制造工艺包括以下几个步骤：
<1>A组分的制造工艺：
将聚醚多元醇高温100～130℃，真空-0.6～-0.8Mpa，脱水4小时，冷却后加入计量槽内；将计量的MDI异氰酸酯加入加热的反应釜内，釜内充氮气保护，在搅拌状态下滴加计量槽内的聚醚多元醇，控制反应温度为60～70℃，滴加时间1～3小时；滴加完毕，控制反应温度70～80℃，保温2.5～3小时后，冷却至60℃放料，制得A组分半预聚体，取样测异氰胺酯(-NCO)含量；再补加混合多异氰酸酯、助剂、降粘剂，使游离异氰酸酯基(-NCO)含量在7％～9％，25℃粘度为500～800CPS，装桶包装；
<2>B组分的制造工艺：
将多胺扩链剂、端氨基聚醚、羟基聚醚、多元醇扩链剂、色膏、助剂，计量后倒入配料缸内搅拌0.5小时后，装桶包装。静止4小时测25℃粘度为500～800CPS。
<3>配制合格的聚脲原料A组份-NCO％＝7％～9％粘度应≤1000cps，B组份-NH2％＝13％～18％粘度应≤800cps。
聚脲涂层制备工艺：
采用VA∶VB＝2∶1喷涂聚脲设备，原材料通过加热、加压并用专用RIM喷枪喷涂，在工作件表面形成高耐磨聚脲弹性体喷涂层。
专用喷涂聚脲设备的要求：
<1>比例泵体积比VA∶VB＝1.95～2.05∶1
<2>提料输送泵供料流量QA∶QB＝1.95～2.05∶1
<3>RIM反应喷枪：A料供料口和B料供料口面积SA∶SB＝1.95～2.10∶1
其他控制系统同原VA∶VB＝1∶1通用型聚脲喷涂机。
本发明实施后的积极效果：
实施本发明后，由于采用VA∶VB＝2∶1的喷涂设备，致使涂料的配方体系完全不同于原VA∶VB＝1∶1喷涂设备所采用的配方体系，在涂层力学性能上具有更突出的耐磨性能及涂层的弹性和抗撕裂性能。使得喷涂型聚脲能更有效的应用于矿山、冶金、石油开采等有耐磨性固态或固液态物料输送的场合，同时又给耐磨衬里材料的现场维护施工应用创造了条件。
与现有技术相比，本发明的材料体系具有如下特点：
<1>采用本发明所研制的适用VA∶VB＝2∶1喷涂聚脲设备的聚脲材料具有比原通用型聚脲涂层有更佳的耐磨性、更低的摩耗量和更佳的涂层弹性和抗撕裂性能。
<2>采用本发明研制的适用VA∶VB＝2∶1喷涂聚脲设备的聚脲拓展，通用型聚脲在矿山、冶金领域推广应用的局限性，得以快速发展。
<3>采用本发明研制的适用VA∶VB＝2∶1喷涂聚脲设备的聚脲，对矿山开采输水输气管道的安全性有极大的帮助和提高，社会意义重大，有推广的前景和市场。
<4>采用本发明的聚脲材料具有良好的现场施工的特点。能有效解决耐磨材料应用中现场修补的特点。
[具体实施方式]
下面结合具体制备工艺实施例，对本发明的事实作详细的说明
步骤1：A组份制备
将混合MDI异氰酸酯36份加入充氮的反应釜中加温至60℃，向釜中滴加经高温真空脱水的混合聚醚多元醇40份，时间1～2小时，滴加完毕后再70～85℃保温3.5小时，可获得-NCO％在7～9％的半预聚体。降温至60℃后加入液化MDI和MDI-50计10份、降粘剂14份，计量后放入配料釜内，高速搅拌分散30分钟后装桶包装，温度控制在40～50℃，测-NCO％为8.2％。
步骤2：B组份制备
将混合二胺扩链剂26份、端氨基聚醚48份、羟基聚醚和多元醇15份、色膏4份、助剂7份，计量后放入配料缸内，经高速搅拌分散30分钟后装桶包装。计算-NH2＝15.6
A组份中异氰酸酯与B组分中胺基或羟基的比例值为-NCO/-NH2＝1∶1.9。
步骤3：聚脲涂层的制备工艺
(1)采用供料比例泵VA∶VB＝2∶1专用聚脲喷涂设备。
(2)主机压力控制8Mpa，供料比例泵的压力为15～25Mpa，且PA与PB的压差小于6Mpa。
(3)A、B两组份通过RIM喷枪混合室混合，喷涂在制件表面形成弹性聚脲耐磨涂层。
步骤4：高耐磨聚脲涂层的主要性能
| 序号 | 项目 | 测试值 |
| 1 | 凝胶时间 | 16秒 |
| 2 | 拉伸强度 | 13.6Mpa |
| 3 | 断裂伸长率 | 320％ |
| 4 | 撕裂强度 | 76KN/mm2 |
| 5 | 硬度邵A | 79 |
| 6 | 磨耗量cm3/1.61km | 0.07 |
备注：耐磨测试GB/T1689-1998标准。
Claims (1)
1.一种高耐磨聚脲弹性体喷涂层的制备工艺，其特征是：采用反应原料体积比VA∶VB＝1.95～2.05∶1，提料输送泵供料流量QA∶QB＝1.95～2.05∶1，RIM反应喷枪混合口径的面积比值SA∶SB＝1.95～～2.10∶1，其他控制原理和要求与原VA∶VB＝1∶1通用型聚脲喷涂设备相同的专用聚脲喷涂设备；采用的高耐磨聚脲弹性体喷涂料原料A组份为-NCO％＝7～9％、粘度≤1000cps；其A组份材料配方的重量比为：MDI异氰酸酯35～46重量％、聚醚多元醇35～45重量％、降粘剂20～7重量％、助剂10～2重量％；B组份为-NH2％＝13～18％、粘度≤800cps；其B组份材料配方的重量比为：端氨基聚醚45～50重量％、芳香族二胺类扩链剂25～30重量％、羟基聚醚和多元醇扩链剂0～13重量％、助剂及填料17～3重量％、色膏3～4重量％；同时原料在专用聚脲喷涂设备中以喷涂成型方式而获得一种能满足硬度邵A65～85、阿克隆磨耗量≤0.08cm3/1.61km高耐磨聚脲弹性体喷涂层。
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