CN109207021A - 一种风力发电表面专用耐磨涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电表面专用耐磨涂料，属于高分子材料技术领域。本发明将玻璃鳞片，二沉池污泥，葡萄糖溶液，水混合发酵，接着加入氯化铁溶液，搅拌混合，过滤，干燥，炭化，高温水蒸汽处理，干燥，即得改性玻璃鳞片；将大豆油，甲酸，双氧水恒温搅拌反应，离心分层，取上层液，接着向上层液中加入蒸馏水和氯化钠水溶液，离心分离，脱去下层水分，即得改性大豆油；将环氧树脂，稀释剂，改性玻璃鳞片，正硅酸乙酯，芒硝，颜填料，改性大豆油，弱氧化剂和乙二胺搅拌混合，即得风力发电表面专用耐磨涂料。本发明提供的风力发电表面专用耐磨涂料具有优异的耐磨性能。
Description
技术领域
本发明公开了一种风力发电表面专用耐磨涂料，属于高分子材料技术领域。
背景技术
风能因清洁环保、可再生、蕴量巨大、分布广范等特点，受到越来越多的开发与利用，风力发电是风能利用最主要的方式之一。近两年来，在政策的大力支持下，风力发电事业得到了快速发展。风力发电机由于单机容量大，使用地理环境特殊，因此对风力发电机定子用表面耐磨涂料提出了更高要求。
随着高新技术的不断发展，工程机械、设备及构件的工作条件变得日益苛刻，如石油化工的各种塔类设备、泵、输送管道、仪表设备以及军事装备的部件等，它们不仅工作在强的腐蚀环境中，同时又不断运动，承受着不同介质的冲击与磨损。其表面在受到长时间的冲击与机械作用后，会很快磨损，乃至剥落而失去对基材的保护作用，从而影响设备的质量和寿命。这些部件通常不可拆卸，修复表面难度很大，有些情况甚至无法实现操作。表面涂装技术是一门具有很大发展前途和应用前景的表面修复和强化技术，使用复合材料黏结涂层可以修复和防止零部件磨损、延长使用寿命，具有简便、快速、费用低、适合现场作业等优点。
环氧树脂具有优良的粘接力和机械强度，被广泛用作涂层材料。但由于其固化后形成较稠密的芳香结构，交联密度大，内聚力高，使其固化产物变形能力差，往往呈脆性状态，用其制备的耐磨涂料往往无法满足性能上的要求。如何才能改善环氧树脂基体的韧性，进一步提高耐磨涂料的耐磨性能，有学者对此进行了大量的研究工作，其中主要包括：弹性体增韧、热塑性树脂增韧和膨胀单体共聚改性环氧树脂。目前传统的风力发电表面专用耐磨涂料还存在耐磨性能无法进一步提升的问题，还需对其进行研究。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统风力发电表面专用耐磨涂料耐磨性能无法进一步提升的问题，提供了一种风力发电表面专用耐磨涂料。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种风力发电表面专用耐磨涂料，是由以下重量分数的原料组成：
环氧树脂 40～60份
稀释剂 20～30份
改性玻璃鳞片 15～20份
正硅酸乙酯 8～10份
芒硝 3～5份
颜填料 2～3份
改性大豆油 8～10份
弱氧化剂 5～8份
乙二胺 5～8份
所述风力发电表面专用耐磨涂料的配制过程为：按原料组成称量各原料，将环氧树脂，稀释剂，改性玻璃鳞片，正硅酸乙酯，芒硝，颜填料，改性大豆油，弱氧化剂和乙二胺搅拌混合，即得风力发电表面专用耐磨涂料。
所述环氧树脂为双酚A型液体环氧树脂或双酚F型液体环氧树脂中任意一种。
所述稀释剂为二甲苯，丙酮或乙二醇中的任意一种。
所述改性玻璃鳞片的制备过程为：按重量份数计，将20～30份玻璃鳞片，2～3份二沉池污泥，3～5份葡萄糖溶液，20～30份水混合发酵，接着加入玻璃鳞片质量0.1～0.2倍的氯化铁溶液，搅拌混合，过滤，干燥，炭化，高温水蒸汽处理，干燥，即得改性玻璃鳞片。
所述颜填料为铬黄，滑石粉或重质碳酸钙中的任意一种。
所述改性大豆油的制备过程为：按重量份数计，将50～80份大豆油，20～30份甲酸，10～20份双氧水恒温搅拌反应，离心分层，取上层液，接着向上层液中加入大豆油体积0.5～0.8倍的蒸馏水和大豆油体积0.1～0.2倍的氯化钠水溶液，离心分离，脱去下层水分，即得改性大豆油。
所述弱氧化剂为氯化铜或硫酸铜中的任意一种。
本发明的有益效果是：
本发明通过添加改性玻璃鳞片，正硅酸乙酯和芒硝，在改性玻璃鳞片制备过程中，利用微生物繁殖，使得玻璃鳞片表面富集有机质，接着通过加入氯化铁溶液，由于细菌细胞表面带负电荷，能够吸附带正电荷的铁离子，接着升温，使得玻璃鳞片表面有机质炭化，形成炭质骨架，同时产生焦油，随着温度逐渐升高，玻璃鳞片表面的铁离子被还原成单质铁，并被炭质骨架固定在玻璃鳞片表面，接着，在高温水蒸汽处理过程中，单质铁与水反应生成四氧化三铁，同时放出大量的气体，产生的气体扩散，使得玻璃鳞片表面出现大量的空隙，在使用过程中，首先，由于玻璃鳞片表面存在大量空隙，使得环氧树脂能够润湿并渗透到其中，有效改善了改性鳞片玻璃与环氧树脂间的界面结合，同时，改性鳞片表面炭质层中的焦油能够进一步改善改性鳞片玻璃与环氧树脂间的界面结合，从而使得体系的耐磨性能得到提升，其次，在加热固化过程中，芒硝受热分解，分解得到的水与正硅酸乙酯反应，生产纳米二氧化硅，纳米二氧化硅填充在改性玻璃鳞片与基体金属间的缝隙中，使得体系的致密度得到提升，从而使得体系的耐磨性能得到进一步的提升，再次，由于四氧化三铁具有磁性，使得改性玻璃鳞片能够紧密有序的摆列在基体金属间，从而进一步提升了产品的耐磨性能。
具体实施方式
按重量份数计，将20～30份玻璃鳞片，2～3份二沉池污泥，3～5份质量分数为0.3～0.5%的葡萄糖溶液，20～30份水置于发酵釜中，于温度为28～32℃，转速为200～300r/min条件下，搅拌混合发酵3～5天，接着向发酵釜中加入玻璃鳞片质量0.1～0.2倍质量分数为10～20%的氯化铁溶液，于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合40～60min，得混合浆液，接着讲混合浆液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤饼，接着将干燥滤饼置于管式炉中，并以60～90mL/min速率向炉内冲入氮气，并以8～15℃/min速率升温至1000～1050℃，于温度为1000～1050℃条件下，炭化2～3h，得炭化料，接着将炭化料置于反应釜中，并向反应釜中通入高温水蒸汽，于温度为280～300℃条件下，高温水蒸汽处理3～5天后，得处理料，接着将处理料置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，即得改性玻璃鳞片；按重量份数计，将50～80份大豆油，20～30份甲酸，10～20份双氧水置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为70～80℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应1～2h后，离心分层，取上层液，接着向上层液中加入大豆油体积0.5～0.8倍的蒸馏水和大豆油体积0.1～0.2倍的氯化钠水溶液后，离心分离，脱去下层水分，即得改性大豆油；按重量份数计，将40～60份环氧树脂，20～30份稀释剂，15～20份改性玻璃鳞片，8～10份正硅酸乙酯，3～5份芒硝，2～3份颜填料，8～10份改性大豆油，5～8份弱氧化剂和5～8份乙二胺置于混料机中，于转速为600～800r/min条件下，搅拌混合40～60min，即得风力发电表面专用耐磨涂料。所述环氧树脂为双酚A型液体环氧树脂或双酚F型液体环氧树脂中任意一种。所述稀释剂为二甲苯，丙酮或乙二醇中的任意一种。所述颜填料为铬黄，滑石粉或重质碳酸钙中的任意一种。所述弱氧化剂为氯化铜或硫酸铜中的任意一种。
按重量份数计，将30份玻璃鳞片，3份二沉池污泥，5份质量分数为0.5%的葡萄糖溶液，30份水置于发酵釜中，于温度为32℃，转速为300r/min条件下，搅拌混合发酵5天，接着向发酵釜中加入玻璃鳞片质量0.2倍质量分数为20%的氯化铁溶液，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液，接着讲混合浆液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤饼，接着将干燥滤饼置于管式炉中，并以90mL/min速率向炉内冲入氮气，并以15℃/min速率升温至1050℃，于温度为1050℃条件下，炭化3h，得炭化料，接着将炭化料置于反应釜中，并向反应釜中通入高温水蒸汽，于温度为300℃条件下，高温水蒸汽处理5天后，得处理料，接着将处理料置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，即得改性玻璃鳞片；按重量份数计，将80份大豆油，30份甲酸，20份双氧水置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为80℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应2h后，离心分层，取上层液，接着向上层液中加入大豆油体积0.8倍的蒸馏水和大豆油体积0.2倍的氯化钠水溶液后，离心分离，脱去下层水分，即得改性大豆油；按重量份数计，将60份环氧树脂，30份稀释剂，20份改性玻璃鳞片，10份正硅酸乙酯，5份芒硝，3份颜填料，10份改性大豆油，8份弱氧化剂和8份乙二胺置于混料机中，于转速为800r/min条件下，搅拌混合60min，即得风力发电表面专用耐磨涂料。所述环氧树脂为双酚A型液体环氧树脂。所述稀释剂为二甲苯。所述颜填料为铬黄。所述弱氧化剂为氯化铜。
按重量份数计，将80份大豆油，30份甲酸，20份双氧水置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为80℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应2h后，离心分层，取上层液，接着向上层液中加入大豆油体积0.8倍的蒸馏水和大豆油体积0.2倍的氯化钠水溶液后，离心分离，脱去下层水分，即得改性大豆油；按重量份数计，将60份环氧树脂，30份稀释剂，20份玻璃鳞片，10份正硅酸乙酯，5份芒硝，3份颜填料，10份改性大豆油，8份弱氧化剂和8份乙二胺置于混料机中，于转速为800r/min条件下，搅拌混合60min，即得风力发电表面专用耐磨涂料。所述环氧树脂为双酚A型液体环氧树脂。所述稀释剂为二甲苯。所述颜填料为铬黄。所述弱氧化剂为氯化铜。
按重量份数计，将30份玻璃鳞片，3份二沉池污泥，5份质量分数为0.5%的葡萄糖溶液，30份水置于发酵釜中，于温度为32℃，转速为300r/min条件下，搅拌混合发酵5天，接着向发酵釜中加入玻璃鳞片质量0.2倍质量分数为20%的氯化铁溶液，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液，接着讲混合浆液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤饼，接着将干燥滤饼置于管式炉中，并以90mL/min速率向炉内冲入氮气，并以15℃/min速率升温至1050℃，于温度为1050℃条件下，炭化3h，得炭化料，接着将炭化料置于反应釜中，并向反应釜中通入高温水蒸汽，于温度为300℃条件下，高温水蒸汽处理5天后，得处理料，接着将处理料置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，即得改性玻璃鳞片；按重量份数计，将80份大豆油，30份甲酸，20份双氧水置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为80℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应2h后，离心分层，取上层液，接着向上层液中加入大豆油体积0.8倍的蒸馏水和大豆油体积0.2倍的氯化钠水溶液后，离心分离，脱去下层水分，即得改性大豆油；按重量份数计，将60份环氧树脂，30份稀释剂，20份改性玻璃鳞片，5份芒硝，3份颜填料，10份改性大豆油，8份弱氧化剂和8份乙二胺置于混料机中，于转速为800r/min条件下，搅拌混合60min，即得风力发电表面专用耐磨涂料。所述环氧树脂为双酚A型液体环氧树脂。所述稀释剂为二甲苯。所述颜填料为铬黄。所述弱氧化剂为氯化铜。
按重量份数计，将30份玻璃鳞片，3份二沉池污泥，5份质量分数为0.5%的葡萄糖溶液，30份水置于发酵釜中，于温度为32℃，转速为300r/min条件下，搅拌混合发酵5天，接着向发酵釜中加入玻璃鳞片质量0.2倍质量分数为20%的氯化铁溶液，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液，接着讲混合浆液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤饼，接着将干燥滤饼置于管式炉中，并以90mL/min速率向炉内冲入氮气，并以15℃/min速率升温至1050℃，于温度为1050℃条件下，炭化3h，得炭化料，接着将炭化料置于反应釜中，并向反应釜中通入高温水蒸汽，于温度为300℃条件下，高温水蒸汽处理5天后，得处理料，接着将处理料置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，即得改性玻璃鳞片；按重量份数计，将80份大豆油，30份甲酸，20份双氧水置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为80℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应2h后，离心分层，取上层液，接着向上层液中加入大豆油体积0.8倍的蒸馏水和大豆油体积0.2倍的氯化钠水溶液后，离心分离，脱去下层水分，即得改性大豆油；按重量份数计，将60份环氧树脂，30份稀释剂，20份改性玻璃鳞片，10份正硅酸乙酯，3份颜填料，10份改性大豆油，8份弱氧化剂和8份乙二胺置于混料机中，于转速为800r/min条件下，搅拌混合60min，即得风力发电表面专用耐磨涂料。所述环氧树脂为双酚A型液体环氧树脂。所述稀释剂为二甲苯。所述颜填料为铬黄。所述弱氧化剂为氯化铜。
按重量份数计，将30份玻璃鳞片，3份二沉池污泥，5份质量分数为0.5%的葡萄糖溶液，30份水置于发酵釜中，于温度为32℃，转速为300r/min条件下，搅拌混合发酵5天，接着向发酵釜中加入玻璃鳞片质量0.2倍质量分数为20%的氯化铁溶液，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液，接着讲混合浆液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤饼，接着将干燥滤饼置于管式炉中，并以90mL/min速率向炉内冲入氮气，并以15℃/min速率升温至1050℃，于温度为1050℃条件下，炭化3h，得炭化料，接着将炭化料置于反应釜中，并向反应釜中通入高温水蒸汽，于温度为300℃条件下，高温水蒸汽处理5天后，得处理料，接着将处理料置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，即得改性玻璃鳞片；按重量份数计，将60份环氧树脂，30份稀释剂，20份改性玻璃鳞片，10份正硅酸乙酯，5份芒硝，3份颜填料，8份弱氧化剂和8份乙二胺置于混料机中，于转速为800r/min条件下，搅拌混合60min，即得风力发电表面专用耐磨涂料。所述环氧树脂为双酚A型液体环氧树脂。所述稀释剂为二甲苯。所述颜填料为铬黄。所述弱氧化剂为氯化铜。
按重量份数计，将30份玻璃鳞片，3份二沉池污泥，5份质量分数为0.5%的葡萄糖溶液，30份水置于发酵釜中，于温度为32℃，转速为300r/min条件下，搅拌混合发酵5天，接着向发酵釜中加入玻璃鳞片质量0.2倍质量分数为20%的氯化铁溶液，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液，接着讲混合浆液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤饼，接着将干燥滤饼置于管式炉中，并以90mL/min速率向炉内冲入氮气，并以15℃/min速率升温至1050℃，于温度为1050℃条件下，炭化3h，得炭化料，接着将炭化料置于反应釜中，并向反应釜中通入高温水蒸汽，于温度为300℃条件下，高温水蒸汽处理5天后，得处理料，接着将处理料置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，即得改性玻璃鳞片；按重量份数计，将80份大豆油，30份甲酸，20份双氧水置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为80℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应2h后，离心分层，取上层液，接着向上层液中加入大豆油体积0.8倍的蒸馏水和大豆油体积0.2倍的氯化钠水溶液后，离心分离，脱去下层水分，即得改性大豆油；按重量份数计，将60份环氧树脂，30份稀释剂，20份改性玻璃鳞片，10份正硅酸乙酯，5份芒硝，3份颜填料，10份改性大豆油和8份乙二胺置于混料机中，于转速为800r/min条件下，搅拌混合60min，即得风力发电表面专用耐磨涂料。所述环氧树脂为双酚A型液体环氧树脂。所述稀释剂为二甲苯。所述颜填料为铬黄。
对比例：株洲某新材料科技股份有限公司生产的耐磨涂料。
将实例1至6所得耐磨涂料和对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
按照GB1768检测其耐磨性能，具体检测结果如表1所示：
表1：性能检测表
| 检测内容 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | 实例5 | 实例6 | 对比例 |
| 磨耗/mg | 0.031 | 0.437 | 0.468 | 0.504 | 0.512 | 0.485 | 0.872 |
由表1检测结果可知，本发明所得风力发电表面专用耐磨涂料具有优异的耐磨性能。
Claims (7)
1.一种风力发电表面专用耐磨涂料，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：
环氧树脂 40～60份
稀释剂 20～30份
改性玻璃鳞片 15～20份
正硅酸乙酯 8～10份
芒硝 3～5份
颜填料 2～3份
改性大豆油 8～10份
弱氧化剂 5～8份
乙二胺 5～8份
所述风力发电表面专用耐磨涂料的配制过程为：按原料组成称量各原料，将环氧树脂，稀释剂，改性玻璃鳞片，正硅酸乙酯，芒硝，颜填料，改性大豆油，弱氧化剂和乙二胺搅拌混合，即得风力发电表面专用耐磨涂料。
2.根据权利要求1所述一种风力发电表面专用耐磨涂料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型液体环氧树脂或双酚F型液体环氧树脂中任意一种。
3.根据权利要求1所述一种风力发电表面专用耐磨涂料，其特征在于：所述稀释剂为二甲苯，丙酮或乙二醇中的任意一种。
4.根据权利要求1所述一种风力发电表面专用耐磨涂料，其特征在于：所述改性玻璃鳞片的制备过程为：按重量份数计，将20～30份玻璃鳞片，2～3份二沉池污泥，3～5份葡萄糖溶液，20～30份水混合发酵，接着加入玻璃鳞片质量0.1～0.2倍的氯化铁溶液，搅拌混合，过滤，干燥，炭化，高温水蒸汽处理，干燥，即得改性玻璃鳞片。
5.根据权利要求1所述一种风力发电表面专用耐磨涂料，其特征在于：所述颜填料为铬黄，滑石粉或重质碳酸钙中的任意一种。
6.根据权利要求1所述一种风力发电表面专用耐磨涂料，其特征在于：所述改性大豆油的制备过程为：按重量份数计，将50～80份大豆油，20～30份甲酸，10～20份双氧水恒温搅拌反应，离心分层，取上层液，接着向上层液中加入大豆油体积0.5～0.8倍的蒸馏水和大豆油体积0.1～0.2倍的氯化钠水溶液，离心分离，脱去下层水分，即得改性大豆油。
7.根据权利要求1所述一种风力发电表面专用耐磨涂料，其特征在于：所述弱氧化剂为氯化铜或硫酸铜中的任意一种。
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