專利名稱：乙烯基酯樹脂涂層材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于涂料，具體涉及一種用于金屬過流構(gòu)件抗空蝕表面保護(hù)的乙烯基酯樹脂涂層材料混合物，特別是水工建筑物金屬過流構(gòu)件抗空蝕表面保護(hù)或修復(fù)的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯涂層材料。
背景技術(shù)：
近百年來人們對空化與空蝕的研究，已取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，從水工流體力學(xué)的角度，已找到一些防止產(chǎn)生空蝕的辦法，如摻氣法和改變流態(tài)使其實(shí)際運(yùn)行中由流速和壓力組合所得到的空蝕指數(shù)σ值大于發(fā)生蝕害的臨界值等。但上述方法均有其局限性，不是費(fèi)用太高，就是因其它影響因素而實(shí)際做不到。因此，在某些特定條件下，空蝕的產(chǎn)生是不可避免的。另外，若從材料學(xué)和物理化學(xué)的角度出發(fā)，空蝕現(xiàn)象尚屬未得到充分闡明的綜合效應(yīng)。所以，在設(shè)計中盡量排除產(chǎn)生空蝕的各種因素的同時，開展抗空蝕材料的研究，不僅對已建成的水工建筑物有實(shí)際意義，對正設(shè)計中的水工建筑物亦有不可忽視的重要意義。
由于空蝕破壞通常僅發(fā)生于金屬過流構(gòu)件表面局部區(qū)域，而無需對構(gòu)件整體要求具有較高的抗空蝕性能，所以開發(fā)研究金屬表面抗空蝕涂層材料是極具經(jīng)濟(jì)價值的。
目前人們研究的金屬表面涂層材料，大體上可分為金屬類和非金屬類。由于空蝕研究和涂層材料均以金屬構(gòu)件本體為對象，所以傳統(tǒng)上研究重點(diǎn)主要是放在金屬類。隨著現(xiàn)代材料科學(xué)的迅猛發(fā)展，應(yīng)用高科技施工工藝的不斷完善，近年來，非金屬類涂層材料亦得到大力開發(fā)。為適用于不同流速、不同環(huán)境和不同的構(gòu)件材料，從柔性、半柔性到剛性材料均得到廣泛地篩選，而且其原料日趨商業(yè)化，國際化，使得各國的研究大同小異。
以往國內(nèi)修補(bǔ)氣蝕坑多采用不銹鋼堆焊。焊前預(yù)熱、焊后保溫均在300～500℃間，焊接時的煙霧、打磨時的粉塵濃度都超過國家標(biāo)準(zhǔn)，焊接弧光也影響工作面上其它項(xiàng)目的正常進(jìn)行，且用料多。焊條是高碳材料，焊后產(chǎn)生的裂紋也深入母材中，同時難于保持面板平整，焊區(qū)周邊易出現(xiàn)較嚴(yán)重氣蝕。即這種焊補(bǔ)方法的缺點(diǎn)是價格昂貴，施工不便，工期較長，且效果得不到保證。
人們設(shè)想用一種工藝簡單的涂料，涂抹于部件的損壞部位來代替上述各種方法。隨著高分子化學(xué)材料工業(yè)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了一些新型的高分子涂層材料而使這種設(shè)想得到不同程度的實(shí)現(xiàn)。這些高分子材料使涂層與部件牢固的粘接，使加入涂層的填料牢固地結(jié)合成一整體，堅(jiān)硬的填料主要擔(dān)負(fù)著抗空蝕重任。這些高分子涂層材料一般都具有較好的抗空蝕、耐磨損以及其它優(yōu)良性能，在水電建設(shè)中得到越來越多的應(yīng)用。根據(jù)其性質(zhì)和水工建筑物金屬過流構(gòu)件抗空蝕表面保護(hù)或修復(fù)涂層要求，大致有兩類一類是以環(huán)氧樹脂為基礎(chǔ)，加入各種固體填料的抗空蝕涂層，但因被涂抹工件和工具均需保溫且保持溫度較高、時間較長，影響涂層質(zhì)量和進(jìn)度，而且對施工人員健康不利。環(huán)氧砂漿還不能經(jīng)受空蝕負(fù)壓的撕扯作用，脫落較多；第二類是以聚氨酯橡膠等為基礎(chǔ)的柔性涂層，其耐水、耐高溫、彈性好，但其必須采用熱涂復(fù)或熱噴涂的方法，兩者都要加熱烘烤(200～300℃)，勞動條件惡劣，施工中需專用設(shè)備、費(fèi)用昂貴，且涂層與底層粘接牢固問題也未徹底解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種乙烯基酯樹脂進(jìn)一步說是以丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯配置的涂層材料混合物，該涂料混合物涂覆在金屬過流構(gòu)件表面具有抗空蝕作用。
本發(fā)明的涂層材料混合物基本原料組成為乙烯基酯樹脂，稀釋劑(兼具共聚作用的單體)，引發(fā)劑，填料，各原料重量比為乙烯基酯樹脂稀釋劑∶引發(fā)劑∶填料＝100∶20～70∶0.5～2.5∶0～500，其中乙烯基酯樹脂可選擇丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯中的一種。該涂料具有兩種表現(xiàn)形式，一種是沒有填料的基液，一種是含填料的面料。該涂料可根據(jù)工程施工條件、工程要求增加輔助材料。
具體實(shí)施例方式
乙烯基酯樹脂是線型不飽和樹脂與有聚合能力的單體形成的預(yù)聚體溶液，在加入引發(fā)劑或加熱后，發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，生成體型結(jié)構(gòu)的高聚物。最常用的乙烯基酯樹脂是雙酚A型環(huán)氧樹脂的丙烯酸脂、雙酚A型環(huán)氧樹脂的甲基丙烯酸酯。
在施工操作過程中起稀釋劑作用物質(zhì)(兼具共聚作用的單體)有苯乙烯、二乙烯苯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸縮水甘油醚、醋酸乙烯、丙烯晴等。以用苯乙烯作共聚單體為例，交聯(lián)反應(yīng)最適宜的條件為苯乙烯與乙烯基酯樹脂的雙鍵成等摩爾比。苯乙烯的加入量為乙烯基樹脂重量的20-50％。當(dāng)苯乙烯含量最多時(40～50％)，已固化的樹脂呈現(xiàn)出最高耐熱性和抗張強(qiáng)度。樹脂的耐水性亦隨反應(yīng)物中苯乙烯加入量的增多而提高。
在施工操作過程中作為引發(fā)劑的有過氧二2，4二氧苯甲酰、過氧化二苯甲酰、過氧化二對氯苯甲酰、過氧化二[十二碳酰]、過氧化甲乙酮、過氧化甲基異丁基酮、過氧化環(huán)己酮、異丙苯過氧化氫、叔丁基過氧化氫、2，2-二[過氧化叔丁基]丁烷、過苯甲酸叔丁酯。加入樹脂中的過氧化物應(yīng)當(dāng)易溶于樹脂中，這些引發(fā)劑可能是固體，亦可能是液體或是糊狀物，對反應(yīng)物最方便的是糊狀物或液體，至于使用固態(tài)物時應(yīng)首先溶于少量單體內(nèi)或制成糊狀，然后再加入樹脂中。
乙烯基酯樹脂加入填料后不僅可以降低造價，降低熱膨脹系數(shù)、降低收縮性、減低放熱作用，改善粘合性以及改變樹脂體系的操作特性，從而獲得一定的流動性和觸變性，而對本用途來說更主要的是注意選擇能最有效地改善涂層表面硬度，增強(qiáng)其抗空蝕能力的填料。填料選用巖礦粉末物，可選用石棉、石英粉、鐵礦砂。
為了獲得最好的性能，在填料摻入樹脂以前，必須將填料加熱以排除水分和吸收的氣體。經(jīng)徹底干燥后，在攪拌下直接摻入樹脂中。必須充分混合，否則體系不會有符合要求的性能。
由于引發(fā)劑的引發(fā)聚合的最低溫度為60℃，引發(fā)劑才有一定的分解速度，所以在常溫下引發(fā)速率極度慢而固化時間很長。正確選擇引發(fā)劑，提高引發(fā)劑的用量和提高固化溫度，均可加速樹脂的固化過程。但是引發(fā)劑用量過多，會生成分子量較低、機(jī)械性能較差的產(chǎn)物。同時由于引發(fā)劑用量增大，隨著反應(yīng)速率加快，單位時間內(nèi)放出的熱量增多，因而導(dǎo)致樹脂在迅速的固化反應(yīng)中急劇收縮而使制品產(chǎn)生裂紋。因此在實(shí)際應(yīng)用中，引發(fā)劑的用量不能過多，一般為0.5～2.5％，若單純以提高固化溫度的方法來增大固化反應(yīng)速率，其結(jié)果往往出現(xiàn)氣泡和裂紋，且給大型制品的固化操作帶來困難。引發(fā)劑可選用過氧化環(huán)己酮，重量份1～2。
為了縮短反應(yīng)周期，提高引發(fā)劑的引發(fā)作用，既能取用少量的過氧化物而又能加速固化過程，生產(chǎn)上是采用加入適當(dāng)?shù)拇龠M(jìn)劑來達(dá)到此目的。
促進(jìn)劑一般可分為兩類。第一類促進(jìn)劑能輕易地吸收引發(fā)劑所放出的氧，從而促使引發(fā)劑分解成游離基，加速聚合反應(yīng)的進(jìn)行。所以這類促進(jìn)劑又稱“還原活化劑”。屬于這類的化合物有苯基膦酸、抗壞血酸與異抗壞血酸，萘酸鈷苯乙烯溶液(8％)。第二類促進(jìn)劑可以歸納為對過氧化物分解有影響的物質(zhì)，它們能促使樹脂迅速熱固化或冷固化。屬于這類的化合物有甲苯磺酸(熱變化)，N，N-二甲基苯胺，2，4-二甲基苯胺、2，4-二乙基苯胺，N-乙基間甲苯胺、1，2-丙二胺與三乙醇胺等(冷變定劑)。
硅烷偶聯(lián)劑用于被粘物的表面處理，有效地提高了膠接強(qiáng)度。硅烷偶聯(lián)劑能改善粘接劑的膠接性能。一般認(rèn)為有機(jī)硅偶聯(lián)劑粘度小，表面張力低，一旦浸潤在被粘物的表面上，就能立即展開，并容易滲透進(jìn)被粘物表面極細(xì)微的空隙之中，顯示了對材料表面作用的特征，這對促進(jìn)膠接是有效的；同時，從偶聯(lián)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)分析，清楚說明了它能與無機(jī)物表面和有機(jī)樹脂分別形成化學(xué)鍵，這樣就有效地改善了界面層的膠接強(qiáng)度和對水解的穩(wěn)定性和耐老化性能。硅烷偶聯(lián)劑還可以對各種金屬和非金屬(SiO2，陶土等)作處理，明顯地改善了填料與樹脂間的配合作用。
當(dāng)然，不同的偶聯(lián)劑官能基也不同，但都能與相應(yīng)樹脂中的官能基反應(yīng)并形成化學(xué)鍵。另外，官能基的活性不同對膠接性能改善的程度也不同。例如，KH-570(r-(甲基丙烯酯基)丙基三甲氧基硅烷)對改進(jìn)含不飽和鍵，如不飽和聚酯樹脂層壓板的性能最好，而KH-560(r-環(huán)氧丙基醚丙基三甲氧基硅烷)對環(huán)氧樹脂有顯著效果，KH-550(r-氨丙基三乙氧基硅烷)雖然通用性較好，但對聚酯樹脂卻沒有作用，因此使用時應(yīng)進(jìn)行選擇。
實(shí)際使用時，偶聯(lián)劑常常在表面形成一個沉積層，但真正起作用只是單分子層就行了，為此，不必過多地使用偶聯(lián)劑。
實(shí)施例配方如表1表1 乙烯基酯樹脂涂層配方


涂層的層次用二層組成較好，即底層、砂漿層。底層的作用主要是增加被涂工件和砂漿層之間的粘接力。由于砂漿層填料較多，稠度也較大，使?jié){液不能很好地浸潤工件的表面，所以底層在整個涂層中起著很重要的作用。砂漿層是砂漿涂層中最重要的一層，主要是靠該層來抵抗泥砂磨損和空蝕破壞的。
施工程序?yàn)槌P、清潔、干燥、刷基液(底層)、上面料(砂漿層)、壓實(shí)搟平、養(yǎng)護(hù)固化、交付使用。
有益效果將上述涂料用于葛洲壩三號船閘進(jìn)水口反弧門面板、門楣整體抗空蝕涂層處理和左進(jìn)水口反弧門面板、門楣抗氣蝕涂層修補(bǔ)。乙烯基酯樹脂涂層材料性能見表2表2 乙烯基樹脂涂層材料性能

權(quán)利要求
1.一種乙烯基酯樹脂涂層材料，其特征基本原料組成為乙烯基酯樹脂，稀釋劑，引發(fā)劑，填料，各原料重量比為乙烯基酯樹脂∶稀釋劑∶引發(fā)劑∶填料＝100∶20～70∶0.5～2.5∶0～500，其中乙烯基酯樹脂可選擇丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯中的一種。
2.如權(quán)利要求1所述乙烯基酯樹脂涂層材料，其特征在于所述稀釋劑兼具共聚作用的單體選用苯乙烯、二乙烯苯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸縮水甘油醚、醋酸乙烯、丙烯晴中的一種，優(yōu)選苯乙烯，重量分為20～50。
3.如權(quán)利要求1所述乙烯基酯樹脂涂層材料，其特征在于所述引發(fā)劑選擇過氧化物，具體可選用過氧二2，4二氧苯甲酰、過氧化二苯甲酰、過氧化二對氯苯甲酰、過氧化二[十二碳酰]、過氧化甲乙酮、過氧化甲基異丁基酮、過氧化環(huán)己酮、異丙苯過氧化氫、叔丁基過氧化氫、2，2-二[過氧化叔丁基]丁烷、過苯甲酸叔丁酯中的一種，優(yōu)選過氧化環(huán)己酮，重量份1～2。
4.如權(quán)利要求3所述乙烯基酯樹脂涂層材料，其特征在于所述在引發(fā)劑中過氧化環(huán)己酮加入鄰苯二甲酸二丁酯，過氧化環(huán)己酮與鄰苯二甲酸二丁酯重量比為1∶1。
5.如權(quán)利要求1所述乙烯基酯樹脂涂層材料，其特征在于所述填料是巖礦粉末物，可選用石棉、石英粉、鐵礦砂。
6.如權(quán)利要求1所述乙烯基酯樹脂涂層材料，其特征在于涂層材料的原料還包括能促進(jìn)引發(fā)劑分解成游離基的第一促進(jìn)劑，其重量分為1～2.5，可選擇苯基膦酸、抗壞血酸、異抗壞血酸、萘酸鈷苯乙烯溶液中的一種，優(yōu)選萘酸鈷苯乙烯溶液，其重量分為1～2.5。
7.如權(quán)利要求1所述乙烯基酯樹脂涂層材料，其特征在于涂層材料的原料還包括能促使樹脂迅速熱固化或冷固化的第二促進(jìn)劑，可選擇甲苯磺酸、N，N-二甲基苯胺、2，4-二甲基苯胺、2，4-二乙基苯胺、N-乙基間甲苯胺、1，2-丙二胺與三乙醇胺中的一種，優(yōu)選N，N-二甲基苯胺，其重量分為0～0.1。
8.如權(quán)利要求1所述乙烯基酯樹脂涂層材料，其特征在于涂層材料的原料還包括表面處理劑，其重量分為0～3，可選擇硅烷偶聯(lián)劑，具體可選擇r-(甲基丙烯酯基)丙基三甲氧基硅烷、r-環(huán)氧丙基醚丙基三甲氧基磚烷、r-氨丙基三乙氧基硅烷中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種乙烯基酯樹脂進(jìn)一步說是以丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯配置的涂層材料混合物，該涂料混合物涂覆在金屬過流構(gòu)件表面具有抗空蝕作用。本發(fā)明的涂層材料混合物基本原料組成為乙烯基酯樹脂，稀釋劑(兼具共聚作用的單體)，引發(fā)劑，填料，各原料重量比為乙烯基酯樹脂∶稀釋劑∶引發(fā)劑∶填料＝100∶20～70∶0.5～2.5∶0～500，其中乙烯基酯樹脂可選擇丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯中的一種。該涂料具有兩種表現(xiàn)形式，一種是沒有填料的基液，一種是含填料的面料。該涂料可根據(jù)工程施工條件、工程要求增加輔助材料。
文檔編號C09D133/04GK1526777SQ03118739
公開日2004年9月8日 申請日期2003年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
發(fā)明者蔣碩忠, 薛希亮 申請人:長江水利委員會長江科學(xué)院