CN1840919A - 用于水泵口环的防蚀层、含有该层的口环及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于水泵口环的防蚀层、含有该层的口环及其施工方法，本发明的水泵口环包括口环表面(1)；还包括覆盖在口环表面(1)的环氧胶(2)、覆盖在环氧胶(2)上的聚氨酯胶(3)，覆盖在聚氨酯胶(3)上的聚氨酯胶带预制件(4)。本发明的有益效果是：(1)可常温或中温施工，且施工工艺简便；(2)提高了水泵口环的防蚀性能；(3)提高了口环和水泵的运行效率和使用寿命，节省了成本；(4)节省了农业灌溉、城市和工业用水的综合成本；也可适用于水电站水轮机转轮和水泵用口环和工业用渣浆泵、油田用水泵以及城市供(排)水用的大型水泵的口环。

Description

用于水泵口环的防蚀层、含有该层的口环及其施工方法

技术领域

本发明涉及农业灌溉、城市和工业用水的大型水泵，尤其涉及该水泵的口环、口环的防蚀层及其施工方法。

背景技术

大流量、高扬程的大型水泵，主要用于农业灌溉、城市和工业供水。此种水泵在多沙河流中运行，水泵的过流部件包括叶轮、泵壳体、外套环和口环，均会受到磨蚀等作用而遭到破坏，其中口环的受损破坏最为严重。目前水泵口环材质多为铸铁或铸钢制成，未加保护措施的口环一般使用寿命为200～1000小时，平均寿命500小时即报废。口环的受损破坏，不仅影响到口环自身的使用寿命，也直接影响到水泵叶轮的使用寿命。水泵设计和使用者希望水泵口环的使用寿命与叶轮的使用寿命同步，因此水泵口环的有效防护措施不仅可延长口环的使用寿命，也直接影响到水泵的使用寿命和运行效率。口环使用寿命的提高不仅可延长水泵的检修周期，且提高了农业灌溉和城市工业用水的供水效率，从而节省了电能，其产生的综合经济效益是十分巨大的。因此口环的有效防护措施，长期以来已受到水泵设计者和使用者的高度重视。

水泵口环的防护措施大体已有两种：一种是金属粉未的防护，采用金属陶瓷粉未或镍基合金粉未等进行氧—乙炔火焰喷焊，此种防护措施因受高温影响，口环基材易变形，造价也偏高，一般不被采用。另一种是非金属涂层，七十年末到八十年代初，先后用复合尼龙涂层和聚氨酯浇铸口环，前者因粘接不佳效果不理想，后者因韧性大易变形；后改用铸铁作骨架聚氨酯浇铸成型，工艺条件很复杂对大型水泵无法应用。九十年代中期，曾采用环氧金刚砂作为口环保护涂层，但抗磨蚀效果差、效果也不理想。目前用于水泵口环防护涂层效果相对较好的是采用环氧—聚氨酯复合涂层，但此涂层也存在下列缺陷：(1)若涂层采用常温固化，则影响涂层抗磨性能，口环使用寿命也不高；(2)若涂层采用高温固化，涂层抗磨性能虽得到了提高，但高温固化工艺一般在黄河两岸电灌站无法普遍推广；(3)此种复合涂层需采用涂刷工艺，涂刷聚氨酯面层2～3mm厚度，需刷涂8～10次，工艺较繁琐，且此种工艺不可避免面层带来少量气泡而影响涂层性能。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供了一种用于水泵口环的防蚀层、含有该层的口环及其施工方法，旨在解决上述的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的用于水泵口环的防蚀层由环氧胶为底胶、聚氨酯胶为中间层胶、聚氨酯胶带预制件为面层组成；所述的环氧胶由甲组份和乙组份组成；其中甲组份：由一种或几种环氧树脂、一种或几种环氧稀释剂和几种固体填料组成，其配比是：100份/10-40份/80-100份；乙组份：一种或几种胺类混合固化剂组成；甲组份和乙组份的配比是：100份/35-45；所述的聚氨酯中间层胶由丙组份和丁组份组成；其中丙组份：一种或几种多异氰酸酯和一种或几种聚醚(或聚酯)多元醇合成的预聚体组成，其配比是50～55份/100份；丁组份：一种或几种胺类和醇类组成的混合扩链剂；丙组份和丁组份的配比是：100/16-20；所述的聚氨酯胶带预制件是由戊组份和己组份组成的，其中戊组份：一种或几种多异氰酸酯和一种或几种聚醚(或聚酯)多元醇合成的预聚体组成，其配比是40～45份/100份；己组份：一种或几种胺类和醇类组成的混合扩链剂；戊组份和己组份的配比是：100/14-15；

本发明的口环包括口环表面；还包括覆盖在口环表面的环氧胶、覆盖在环氧胶上的聚氨酯胶，覆盖在聚氨酯胶上的聚氨酯胶带预制件；

本发明的施工方法是通过以下步骤实现的：

表面处理：把需要进行防蚀保护的水泵口环用车床沿外径车去3～5mm厚度，所述的厚度为环氧底胶，中间层胶和聚氨酯胶带预制件三者之和；然后进行除锈除油处理，再进行喷砂使表面粗化，再涂上一层化学表面处理剂：钛酸酯或硅烷类表面处理剂；

预热处理：加热到15～60℃，并保温0.5～4小时；

涂底胶：将环氧底胶均匀地涂刷或喷涂经过预热的口环上并在15～60℃加热1～4小时，待表干；

涂中间层胶：在涂好底胶并已表干的口环上均匀地涂刷或喷涂中间层胶1～2遍；

聚氨酯胶带预制件的粘接：

先根据口环圆周尺寸量取胶带，胶带的尺寸比口环圆周大6～8cm，并把两个接口用打磨机打磨成斜口；

在口环上涂好中间层胶，在胶带上也涂上中间层胶后把胶带预制件粘接到口环上并在两个斜口接口处也涂上中间层胶后连接起来；

然后再用可伸缩卡环固定胶带预制件并通过调节可伸缩卡环上的螺丝加适当的压力，以便增加粘接效果；

在15～60℃一定温度下保温24～48小时；

室温下放置5天以上；

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)可常温或中温施工，且施工工艺简便；(2)提高了水泵口环的防蚀性能；(3)提高了口环和水泵的运行效率和使用寿命，节省了成本；(4)节省了农业灌溉、城市和工业用水的综合成本；也可适用于水电站水轮机转轮和水泵用口环和工业用渣浆泵、油田用水泵以及城市供(排)水用的大型水泵的口环。

附图说明

图1是本发明的水泵口环结构示意图；

图2是本发明聚氨酯胶带预制件对接示意图；

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明的用于水泵口环的防蚀层由环氧胶为底胶、聚氨酯胶为中间层胶、聚氨酯胶带预制件为面层组成；所述的环氧胶由甲组份和乙组份组成；其中甲组份：由一种或几种环氧树脂、一种或几种环氧稀释剂和几种固体填料组成，其配比是：100份/10-40份/80-100份；乙组份：一种或几种胺类混合固化剂组成；甲组份和乙组份的配比是：100份/35-45；所述的聚氨酯中间层胶由丙组份和丁组份组成；其中丙组份：一种或几种多异氰酸酯和一种或几种聚醚(或聚酯)多元醇合成的预聚体组成，其配比是50～55份/100份；丁组份：一种或几种胺类和醇类组成的混合扩链剂；丙组份和丁组份的配比是：100/16-20；所述的聚氨酯胶带预制件是由戊组份和己组份组成的，其中戊组份：一种或几种多异氰酸酯和一种或几种聚醚(或聚酯)多元醇合成的预聚体组成，其配比是40～45份/100份；己组份：一种或几种胺类和醇类组成的混合扩链剂；戊组份和己组份的配比是：100/14-15；

所述的甲组份中的环氧树脂可以是：双酚A型环氧树脂(E-55、E-56、E-51、E-44、E-42、E-20、E-12)，聚丁二烯环氧树脂和双酚F型环氧树脂；甲组份中的环氧稀释剂可以是：选择含1个、2个或3个环氧基的环氧化合物；甲组份中的固体填料可以是：钛白粉、滑石粉、硅微粉、炭黑、膨润土、碳酸钙、碳化硅、水泥和玻璃微珠；乙组份中的胺类混合固化剂可以是：固化剂选自芳香族和脂肪族胺及其改性体；593(改性脂肪胺)、T-31(改性酚醛胺)、聚酰胺类、醚胺类、酮亚胺类及自制改性芳胺，选择其中一种或几种；固化促进剂选择DMP-30及取代酚类；所述的自制改性芳胺由4，4’-二氨基二苯甲烷、甘油环氧树脂、水扬酸(100∶10∶15)、加入少量四氢糠醇组成；所述的丙组份和戊组份中的多异氰酸酯可以是：甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、MDI改性体(碳化二亚胺改性MDI、氨酯改性MDI)、掺混MDI(如MDI-50)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)；丙组份和戊组份中的聚醚多元醇可以是：聚环氧丙烷、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃、低不饱和度聚醚、聚环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚等多元醇；聚酯多元醇可以是：己二酸-1，4丁二醇、己二酸-乙二醇、己二酸-丙二醇、间苯二甲酸-1，4丁二醇或乙二醇、丙二醇等二醇组成的聚酯多元醇；聚醚或聚酯多元醇官能度为2～3，数均分子量1000～8000；丁组份和己组份中的胺类和醇类组成的混合扩链剂可以是：胺类扩链剂有N，N’二仲丁基亚甲基二苯胺、4，4’-二氨基二苯基甲烷、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、3，3’-二氯-4，4’二氨基二苯基甲烷和脂肪族多元醇及它们的改性体；醇类扩链剂有1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺。

环氧底胶制备方法

环氧底胶由甲、乙两个组分组成，其中：

1、甲组分配比：环氧树脂E-44(80份)、E-20(20份)、活性稀释剂：甲酚缩水甘油醚CGE(5～25份)、三羟甲基丙烷缩水甘油醚(10～30份)、填料：水泥(70份)、滑石粉(18份)、白炭黑(1～2份)；

2、乙组分配比：聚酰胺650(65份)、改性芳胺(35份)、DMP-30(3份)；

3、乙组分中改性芳胺(自制)制备：由4，4’-二氨基二苯甲烷、甘油环氧树脂、水扬酸(100∶10∶15)、加入少量四氢糠醇，在90～100℃下反应约2小时而制得；

4、环氧底胶制备：100份甲组分与35～45份乙组分混合，并充分搅拌即可制得。

聚氨酯中间层胶制备方法

1、中间层胶丙组分制备

将聚醚多元醇N210 40份，N330 40份和芳香烃聚酯多元醇PH-5620份加入反应釜中充分搅拌混合并升温，当温度升到80℃时，连接真空系统抽真空并在100～140℃温度，高真空度下抽空2～3小时，直到水份＜0.05％，降温到60℃备用，将IPDI 20.9份，ISONA TE^143L 30.7份加入充氮的反应釜中加温到60℃，向釜中滴加上述已脱水的聚合多元醇，滴加完毕后在60～90℃之间保温3小时获得NCO％为6.8～7.3％的预聚体，该预聚体即为聚氨酯面胶丙组分，并放入桶中密封保存。

2、中间层胶丁组分的制备

将UNILINK-42001 6.3份，1.4-B0D 2.0份充分搅拌混合，该混合物即为聚氨酯面胶丁组分，并放入桶中密封保存。

3、聚氨酯中间层的制备

在室温下将面涂层丙组分100份和面涂层丁组分16～20份混合搅拌均匀，即可制得；

聚氨酯胶带预制件制备

利用聚氨酯弹性体浇注机进行浇注成型，先把戊、己两组份分别加入浇注机的A、B贮罐里。戊组份升温到60～80℃并开动搅拌，A、B两贮罐充气密封调整好两组份比例泵的吐出比，并把模具(模具为平板式铸钢模具，型腔内壁尺寸为1400×700×10mm)预热到80～120℃后把浇注机切换阀从自动循环切换至浇注模式，并把胶料注入模具，并充满模具，浇注完后在室温下停放0.5～1小时后进入烘房中80～120℃加热4～6小时即可脱模。脱模后把胶带盘成直径为380mm的圆形再继续在80～120℃加热12～16小时即为胶带成品，规格为24英寸水泵口环外径为380mm，宽度为60mm，因此上面的胶带沿宽度方向可切割或10～11条供使用。

由图1可见：本发明的口环包括口环表面1；还包括覆盖在口环表面1的环氧胶2、覆盖在环氧胶2上的聚氨酯胶3，覆盖在聚氨酯胶3上的聚氨酯胶带预制件4；

所述的环氧胶2、聚氨酯胶3以及聚氨酯胶带预制件4厚度之和在3-5mm之间；

本发明的施工方法是通过以下步骤实现的：

表面处理：把需要进行防蚀保护的水泵口环用车床沿外径车去3～5mm厚度，所述的厚度为环氧底胶，中间层胶和聚氨酯胶带预制件三者之和；然后进行除锈除油处理，再进行喷砂使表面粗化，再涂上一层化学表面处理剂：钛酸酯或硅烷类表面处理剂1；预热处理2：加热到15～60℃，并保温0.5～4小时；

涂底胶3：将环氧底胶均匀地涂刷或喷涂经过预热的口环上并在15～60℃加热1～4小时，待表干；

涂中间层胶4：在涂好底胶并已表干的口环上均匀地涂刷或喷涂中间层胶1～2遍；

聚氨酯胶带预制件的粘接5：

先根据口环圆周尺寸量取胶带，胶带的尺寸比口环圆周大6～8cm，并把两个接口用打磨机打磨成斜口(由图2可见)；

在口环上涂好中间层胶，在胶带上也涂上中间层胶后把胶带预制件粘接到口环上并在两个斜口接口处也涂上中间层胶后连接起来；

然后再用可伸缩卡环固定胶带预制件并通过调节可伸缩卡环上的螺丝加适当的压力，以便增加粘接效果；

在15～60℃一定温度下保温24～48小时6；

室温下放置5天以上7；

本发明作为大型水泵口环的保护涂层，它具有以下三个突出优点：一是涂层具有高的弹性性能故防蚀性能优异，其防蚀性能明显高于环氧——聚氨酯复合涂层。二是该复合涂层与金属底基的粘结强度高。三是该涂层可常温(或中温)施工，施工工艺简便，易于推广应用，因此本发明对大型水泵口环的防护效果明显优于环氧——聚氨酯复合涂层。

本发明采取了在室温或中温下粘结预制的耐磨材料(PU、尼龙或PU与尼龙的复合件等)，解决了固化温度与性能之间的矛盾(即常温或中温施工容易，但涂层性能较差，高温性能好，但现场不易推广实施)。本发明特点是可常温或中温施工、施工简便、涂层可获得在高温下的优良防蚀性能。

Claims (6)

1.一种用于水泵口环的防蚀层，由环氧胶为底胶、聚氨酯胶为中间层胶、聚氨酯胶带预制件为面层组成；所述的环氧胶由甲组份和乙组份组成；其中甲组份：由一种或几种环氧树脂、一种或几种环氧稀释剂和几种固体填料组成，其配比是：100份/10-40份/80-100份；乙组份：一种或几种胺类混合固化剂组成；甲组份和乙组份的配比是：100份/35-45；所述的聚氨酯中间层胶由丙组份和丁组份组成；其中丙组份：一种或几种多异氰酸酯和一种或几种聚醚(或聚酯)多元醇合成的预聚体组成，其配比是50～55份/100份；丁组份：一种或几种胺类和醇类组成的混合扩链剂；丙组份和丁组份的配比是：100/16-20；所述的聚氨酯胶带预制件是由戊组份和已组份组成的，其中戊组份：一种或几种多异氰酸酯和一种或几种聚醚(或聚酯)多元醇合成的预聚体组成，其配比是40～45份/100份；已组份：一种或几种胺类和醇类组成的混合扩链剂；戊组份和已组份的配比是：100/14-15。

2.根据权利要求1所述的用于水泵口环的防蚀层，所述的甲组份中的环氧树脂可以是：双酚A型环氧树脂(E-55、E-56、E-51、E-44、E-42、E-20、E-12)，聚丁二烯环氧树脂和双酚F型环氧树脂；甲组份中的环氧稀释剂可以是：选择含1个、2个或3个环氧基的环氧化合物；甲组份中的固体填料可以是：钛白粉、滑石粉、硅微粉、炭黑、膨润土、碳酸钙、碳化硅、水泥和玻璃微珠；乙组份中的胺类混合固化剂可以是：固化剂选自芳香族和脂肪族胺及其改性体；593(改性脂肪胺)、T-31(改性酚醛胺)、聚酰胺类、醚胺类、酮亚胺类及自制改性芳胺，选择其中一种或几种；固化促进剂选择DMP-30及取代酚类；所述的自制改性芳胺由4，4’-二氨基二苯甲烷、甘油环氧树脂、水扬酸(100∶10∶15)、加入少量四氢糠醇组成；所述的丙组份和戊组份中的多异氰酸酯可以是：甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、MDI改性体(碳化二亚胺改性MDI、氨酯改性MDI)、掺混MDI(如MDI-50)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)；丙组份和戊组份中的聚醚多元醇可以是：聚环氧丙烷、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃、低不饱和度聚醚、聚环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚等多元醇；聚酯多元醇可以是：己二酸-1，4丁二醇、己二酸-乙二醇、己二酸-丙二醇、间苯二甲酸-1，4丁二醇或乙二醇、丙二醇等二醇组成的聚酯多元醇；聚醚或聚酯多元醇官能度为2～3，数均分子量1000～8000；丁组份和已组份中的胺类和醇类组成的混合扩链剂可以是：胺类扩链剂有N，N’二仲丁基亚甲基二苯胺、4，4’-二氨基二苯基甲烷、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、3，3’-二氯-4，4’二氨基二苯基甲烷和脂肪族多元醇及它们的改性体；醇类扩链剂有1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺。

3.一种水泵口环，包括口环表面(1)；其特征在于：还包括覆盖在口环表面(1)的环氧胶(2)、覆盖在环氧胶(2)上的聚氨酯胶(3)，覆盖在聚氨酯胶(3)上的聚氨酯胶带预制件(4)。

4.根据权利要求3所述的水泵口环，其特征在于：所述的环氧胶(2)、聚氨酯胶(3)以及聚氨酯胶带预制件(4)厚度之和在3-5mm之间。

5.一种如权利要求3的施工方法：是通过以下步骤实现的：

表面处理(1)；

预热处理(2)；

涂环氧胶底胶(3)；

涂聚氨酯胶中间层胶(4)；

聚氨酯胶带预制件的粘接(5)；

在15～60℃一定温度下保温24～48小时(6)；

室温下放置5天以上(7)。

6.根据权利要求5所述的施工方法：步骤(1)中：把需要进行防蚀保护的水泵口环用车床沿外径车去3～5mm厚度，所述的厚度为环氧底胶，中间层胶和聚氨酯胶带预制件三者之和；然后进行除锈除油处理，再进行喷砂使表面粗化，再涂上一层化学表面处理剂：钛酸酯或硅烷类表面处理剂；

步骤(2)中：加热到15～60℃，并保温0.5～4小时；

步骤(3)中：将环氧底胶均匀地涂刷或喷涂经过预热的口环上并在15～60℃加热1～4小时，待表干；

步骤(4)中：在涂好底胶并已表干的口环上均匀地涂刷或喷涂中间层胶1～2遍；

步骤(5)中：

先根据口环圆周尺寸量取胶带，胶带的尺寸比口环圆周大6～8cm，并把两个接口用打磨机打磨成斜口；

在口环上涂好中间层胶，在胶带上也涂上中间层胶后把胶带预制件粘接到口环上并在两个斜口接口处也涂上中间层胶后连接起来；

然后再用可伸缩卡环固定胶带预制件并通过调节可伸缩卡环上的螺丝加适当的压力，用以增加粘接效果。

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