CN102775878A

CN102775878A - 一种磁选机滚筒保护材料

Info

Publication number: CN102775878A
Application number: CN2012102743387A
Authority: CN
Inventors: 王进龙; 余江鸿; 吴斌; 蔺学勇; 吉鸿安; 白守元; 李振宇; 符嵩涛
Original assignee: Northwest Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Northwest Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2032-08-03
Also published as: CN102775878B

Abstract

本发明涉及一种磁选机滚筒保护材料。其由底、面两种涂层材料组成；底涂层材料的组成及重量份为：主料为固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂40～60份，填料为不同片径的玻璃鳞片20～30份、纳米级二氧化钛3～5份、钛白粉、炭黑中的至少一种任意比例搭配10～20份，助剂为消泡剂、流平剂、触变剂、偶联剂中的至少三种任意比例搭配0.3～1份。面涂层材料的组成及重量份为：主料为固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂10～20份，钛白粉、炭黑中的至少一种任意比例搭配10～20份，特耐磨骨料50～70份，增韧剂5～10份，助剂为触变剂、偶联剂中的至少一种任意比例搭配0.3～1份。该涂层材料施工方便、快捷，成本低廉。底涂层材料粘结强度高、抗渗透性能好；面涂层材料具有突出的耐磨性能和良好的层间附着力。

Description

一种磁选机滚筒保护材料

技术领域

本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种磁选机滚筒保护材料。

背景技术

在磁选行业内，磁选机滚筒在矿石和水流冲刷下，磨损腐蚀严重，设备使用寿命大幅度下降，直接导致设备损坏，设备的运行效率降低，非正常停机等导致生产成本大幅上升，而废旧设备及备件的产生也导致资源的浪费。

要解决上述难题，目前所采用的方法主要有：在磁选机滚筒表面粘贴橡胶、粘贴马赛克、做玻璃钢保护层等方法。但这些方法都存在不同的缺点，粘贴橡胶容易出现磨穿、鼓包、撕裂等现象；粘贴马赛克，施工难度大，胶泥易老化、马赛克易在强冲击条件下容易脱落；玻璃钢由于具有纤维导流性，易出现鼓包破裂现象，耐磨损性能较差，这些保护材料使用周期短，一般为4～8个月，严重影响企业正常生产。中国专利200620019362中发明的“永磁筒式磁选机的聚氨酯耐磨圆筒”，利用聚氨酯弹性体作为圆筒耐磨外套。上述专利在材料选择上存在很大缺陷，由于聚氨酯与不锈钢的粘结性较低，往往出现整体鼓包撕裂现象，使用中期短，一旦鼓包破裂，就得整体拆除，重新粘结，维修不方便。中国专利CN2899950中公开的“耐磨湿式磁选机滚筒”是滚筒筒体的外表面为粗糙面，筒体外敷有耐磨玻璃钢衬层。以上专利在选材上存在很大缺陷，由于纤维具有导流性，致使材料抗渗透性降低，材料在使用过程中易出现鼓包、磨穿现象，同时该材料具有一定的毒性，这些都限制了该材料的发展。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足，提供一种磁选机滚筒保护材料，其具有施工简单、维修方便、粘结强度高、耐磨性能突出，使用成本低等特性。

为此，所采用的技术方案为：一种磁选机滚筒保护材料，主要包括底、面两种涂层材料,所述的底涂层材料的组成及重量份为：

主料：固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂 40～60份;

填料：片径为20～120目的玻璃鳞片按任意比例搭配 20～30份；

粒度为纳米级的二氧化钛 3～5份；

粒度为350～1000目的钛白粉、炭黑中的至少

一种任意比例搭配 10～20份;

助剂：0.3～1份；

固化剂：10～20份；

面涂层材料的组成及重量份为：

主料：固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂 10～20份;

骨料：不同粒径的骨料按任意比例搭配 50～70份；

填料：粒度为纳米级的二氧化钛 3～5份；

粒度为350～1000目的钛白粉、炭黑中的至少

一种任意比例搭配 10～20份;

增韧剂：5～10份；

助剂：0.3～1份；

固化剂：2～5份。

所述底涂层材料助剂为消泡剂、流平剂、触变剂、偶联剂中的至少三种任意比例搭配；面涂层材料助剂为触变剂、偶联剂中的至少一种任意比例搭配。

所述底涂层材料助剂中：消泡剂为α-甲基硅烷或5600，流平剂为BYK-300或BNK-LK330；所述底、面涂层材料助剂中：触变剂均为气相二氧化硅，偶联剂均为KH-550或KH-560。

所述底、面涂层材料是如下方法制备的:

（1）底涂层材料的制备

在搅拌桶中按重量份加入提前预热到60～70℃的所述的固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂的一半，加入所述的填料中的钛白粉和/或炭黑和助剂，高速搅拌30min，上三辊研磨机研磨至20～30um的细度，将研磨料加热搅拌，当温度达到60～70℃时，在搅拌状态下加入称量好的所述的填料玻璃鳞片和剩余一半的所述的固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂，搅拌均匀后即得底涂层材料，乘热包装备用；

（2）面涂层材料的制备

将称量好的所述的主料、骨料、填料加热，当温度达到60～70℃后，依次将主料、骨料、填料、增韧剂、助剂加入高速搅拌桶搅拌，搅拌均匀后即得面涂层材料，乘热包装备用；

（3）施工时，将所述（1）和（2）中所得的底、面涂层材料分别和所述的底、面涂层材料固化剂搅拌混合均匀后按要求涂覆即可。

所述的底、面涂层材料中的固化剂同为：苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、芳香胺E、间苯二胺、聚酰胺、咪唑中的至少一种任意比例搭配。

在本发明的底涂层材料组合物中,填料的选择主要以片状的玻璃鳞片为主，面涂层材料组合物中，骨料选择为特耐磨球形材料为主，配以纳米级二氧化钛，再通过级配，使涂层内填料的排列更为紧密，涂层致密性好，硬度高，抗渗透性优良，防腐耐磨性强; 固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂作为主料，其优点表现为粘结强度高、粘结面广、收缩率低、稳定性好、机械强度高等特点。助剂的作用是使材料获得优异的综合性能。

本发明的原理是：采用底涂层材料的高粘结性、抗渗透性和面涂层材料的特耐磨性的协同效应，使保护材料在具有较高的抗拉、抗剪切强度的同时，有较高的剥离强度和良好的柔韧性，可吸收固体颗粒反复冲击材料表面引起的疲劳破坏，使涂层具有优异的耐磨耐气蚀性，片状填料的加入，可以改变介质的渗透路径，提高材料的抗渗透性能，纳米材料的加入，可以提高材料的综合性能，骨料的加入，可大幅度提高材料的耐磨性能。

本发明是一种粘结强度高、抗渗透性良好、耐磨性能高，100%固体份的磁选机滚筒保护材料。主要针对磁选行业，磁选机滚筒腐蚀磨损问题，可广泛用于磁选行业的设备和部件，主要形式有：改变传统保护材料使用周期短、易鼓包、难修复等问题，通过底、面涂层材料的协同效应达到防止磨损腐蚀和保护设备及备件的作用。磁选机滚筒保护材料不仅适用于新设备的保护，更适用于废旧设备的修复保护，修复后的设备及备件使用寿命是新备件的1～3倍，而修复的成本只占新备件成本的30%～50%，既降低了企业的经营成本，同时也减轻了工人的劳动强度。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

在以下实施例中，为了更直观的描述不同实施例中涂层材料的各组分比例变化对涂层材料性能的影响，用万能材料试验机按GB7124-86和GB6329-86标准检测抗拉及抗剪切强度，用GB1768-89（79）标准检测材料耐磨性能，通过指标的变化反映涂层材料不同组分配比的磁选机滚筒保护材料的性能。抗拉强度越大，说明涂层材料在拉伸断裂前能够承受的拉应力越大，该指标越大越好；抗剪切强度越大，说明涂层材料在剪切面上能够承受的剪应力越大，该指标越大越好；磨耗值越小，耐磨性能越好。

实施例1-5的详细数据见表1 。

实施例1-5的制备方法：

①将所述的固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂按表1中底涂层材料中指定重量的一半和除玻璃鳞片以外的填料、辅料、助剂按表1中所列的重量加入高速搅拌机中搅拌15分钟，然后将搅拌料通过三辊研磨机磨至20、25或30υm，得研磨料，再将研磨料、余重量的所述的固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂和表1中所述的玻璃鳞片加入高速搅拌机中，搅拌30分钟混合均匀，得所需的磁选机滚筒保护底涂层材料，将底涂层材料装入铁桶备用。

②将所述的固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂、骨料、填料按表1中面涂层材料中指定重量加热至60～70℃，将加热好的树脂、骨料、填料、增韧剂、助剂一起加入高速搅拌机中搅拌30分钟混合均匀，得所需的磁选机滚筒保护面涂层材料，将面涂层材料装入铁桶备用。

本发明的使用方法：施工时，先将需要涂覆防腐涂层材料的设备表面进行清洁、除锈，然后按表1中所述的固化剂分别与所制得的底、面涂层材料搅拌混合均匀，得磁选机滚筒保护底、面涂层材料。根据所需涂层厚度进行涂抹，底涂层涂抹厚度一般为1～2mm,面涂层材料涂抹厚度一般为3～5mm，涂抹时尽量涂平压实以避免涂层内部含有过多气泡，影响涂层使用效果。底涂层材料涂抹完4～6小时后涂抹面涂层材料，涂层材料涂抹完成后可以在常温24h，或采用加热80℃/1h条件下固化，固化后涂层将具有高韧性、高强度、高防腐耐磨性。然后测试涂层材料的抗剪切强度、抗拉强度、耐磨性能，在表1中列出了测试结果。

表1

所述实施例1-5中所有的原材料均可从市场购得，其中所述的固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂也可用下述方法制备而得。具体如下：

固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂的组成：为甲、乙双组份树脂，乙组分为固化剂，其重量份为甲组分重量份的25～35%；甲组分是采用聚酯聚氨酯、聚醚、环氧树脂通过互穿网络技术合成一种新型聚合物防腐树脂，甲组分的组成及重量份为：

PU预聚体： 20～25份，

环氧树脂： 60～80份，

助剂： 0.3～1份；

所述助剂为消泡剂、流平剂、催化剂中的至少两种任意比例搭配。

所述消泡剂为α-甲基硅烷、5600，所述流平剂为BYK-300、BNK-LK330，所述催化剂为氢氧化锂、二月桂酸二丁基锡、磷酸等。

所述乙组分的固化剂为苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、芳香胺E、间苯二胺、聚酰胺、咪唑中的至少一种任意比例搭配。

所述固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂的制备方法:

（1）羟基树脂的制备

在三口烧瓶中按重量份加入三羟甲基丙烷10～15份、季戊四醇10～15份、甘油7～12份、邻苯二甲酸酐45～55份，顺丁烯二酸酐5～10份、偏苯三酸酐3～5份、二甲苯5～10份，开启搅拌并升温加热，当温度升至120℃时，缓慢升温，当温度升至200℃时，保温4～6h，每隔30min测量其酸值、羟值，当酸值≤1.0mgKOH/g、羟值达到规定值56±5mgKOH/g时，停止加热，开真空，脱去树脂中的溶剂，降温至40～50℃，过滤，即得羟基树脂，包装备用；

（2）所述PU预聚体的制备

将TDI 按重量份7～12份加入三口烧瓶中，开始搅拌升温，当温度升至40～50℃时，将（1）中所制得的羟基树脂按重量份9～14份、聚醚1.5～2.5份分批加入三口烧瓶中，1h内加完，然后在50℃保温搅拌30min，升温至70℃保温2h，再升温至90～95℃保温1h，加入助剂H₃PO₄，H₃PO₄加入量为TDI、羟基树脂、聚醚三种物质重量总合的0.3%，继续保温30min，取样测NCO值，当NCO达到规定值3.5±0.5%后降温，降温至40℃，过滤，即得PU预聚体，包装备用；

（3）固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂的制备

将环氧树脂E-44 按重量份60～80份加入三口烧瓶中，升温至50℃开始搅拌，将（2）中所制得的PU预聚体按重量份20-25份1h内分批加入三口烧瓶中，在60℃保温搅拌30min，然后升温至90～95℃保温3h，再升温至110℃保温1h，按重量份0.2～0.4份加入助剂二月桂酸二丁基锡，继续保温30min，按重量份3～5份加入调整剂丁醇，保温30min，测游离二异氰酸酯含量，达到规定值即＜0.5%后降温，降温至50℃，过滤，即得固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂，包装备用。

上述制备固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂的各原材料均可从市场购得。

Claims

1.一种磁选机滚筒保护材料，主要包括底、面两种涂层材料,其特征在于所述的底涂层材料的组成及重量份为：

主料：固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂 40～60份;

填料：片径为20～120目的玻璃鳞片按任意比例搭配 20～30份；

粒度为纳米级的二氧化钛 3～5份；

粒度为350～1000目的钛白粉、炭黑中的至少

一种任意比例搭配 10～20份;

助剂：0.3～1份；

固化剂：10～20份；

面涂层材料的组成及重量份为：

主料：固体份为100%的聚酯聚氨酯改性环氧树脂 10～20份;

骨料：不同粒径的骨料按任意比例搭配 50～70份；

填料：粒度为纳米级的二氧化钛 3～5份；

粒度为350～1000目的钛白粉、炭黑中的至少

一种任意比例搭配 10～20份;

增韧剂：5～10份；

助剂：0.3～1份；

固化剂：2～5份。

2.如权利要求1所述的一种磁选机滚筒保护材料，其特征在于所述底涂层材料助剂为消泡剂、流平剂、触变剂、偶联剂中的至少三种任意比例搭配；面涂层材料助剂为触变剂、偶联剂中的至少一种任意比例搭配。

3.如权利要求2所述的一种磁选机滚筒保护材料，其特征在于所述底涂层材料助剂中：消泡剂为α-甲基硅烷或5600，流平剂为BYK-300或BNK-LK330；所述底、面涂层材料助剂中：触变剂均为气相二氧化硅，偶联剂均为KH-550或KH-560。

4.如权利要求1所述的一种磁选机滚筒保护材料，其特征在于所述底、面涂层材料是如下方法制备的:

（1）底涂层材料的制备

（2）面涂层材料的制备

5.如权利要求 1所述的一种磁选机滚筒保护材料，其特征在于所述的底、面涂层材料中的固化剂同为：苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、芳香胺E、间苯二胺、聚酰胺、咪唑中的至少一种任意比例搭配。