技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水力機(jī)械非金屬抗磨蝕，特別是水輪機(jī)強(qiáng)汽蝕區(qū)抗磨蝕技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種高抗磨蝕澆注聚氨酯彈性體涂層的制備方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)含沙河流較多，泥沙磨損和汽蝕使水輪機(jī)和水泵過流部件表面遭受不同程度的破壞。磨蝕破壞導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行效率和出力下降，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)與噪音，威脅機(jī)組的安全運(yùn)行，迫使機(jī)組頻繁大修，成為水電生產(chǎn)中亟待解決的關(guān)鍵問題。

目前針對(duì)水力機(jī)械磨蝕修復(fù)常采用耐磨涂層防護(hù)。根據(jù)耐磨涂層所使用的材料可分為金屬材料和非金屬材料。

耐磨蝕金屬材料主要有專用不銹鋼焊條、金屬陶瓷粉末、鎢系合金粉末、鉻系合金粉末和鈷系合金粉末等。綜合來說，耐磨焊條堆焊技術(shù)操作簡(jiǎn)單，是目前水力機(jī)械維修經(jīng)常采用的技術(shù)，補(bǔ)焊后耐磨性能高低往往取決于其最終組織狀態(tài)和機(jī)械性能，但是經(jīng)過多年反復(fù)補(bǔ)焊打磨等處理，使水力機(jī)械金屬組織狀態(tài)發(fā)生較大變化，導(dǎo)致其耐磨性和機(jī)械性能也逐年變差；金屬熱噴涂技術(shù)容易使葉片發(fā)生變形，已較少使用；超音速噴涂和等離子噴涂技術(shù)是近年來發(fā)展較快的防護(hù)技術(shù)，目前在應(yīng)用過程中最大的問題是成本過高，只能用于關(guān)鍵部位的噴涂防護(hù)，另外該涂層抗汽蝕性能不夠好，容易脫落，也限制了其廣泛應(yīng)用。

耐磨蝕非金屬材料主要有無機(jī)非金屬耐磨材料和有機(jī)高分子材料。由于陶瓷材料有較高的脆性，當(dāng)沙粒顆粒大或汽蝕程度嚴(yán)重時(shí)，沖擊速度高，易發(fā)生脆性破碎，其抗汽蝕性能較差。近年來研究發(fā)現(xiàn)，一些有機(jī)高分子材料的穩(wěn)定性好、耐磨蝕性能優(yōu)異，如聚氨酯材料。但聚氨酯涂層存在著一些亟待解決的問題，即涂層與母材的粘接問題，粘接情況好壞直接影響到涂層的使用壽命。本發(fā)明采用高性能聚氨酯材料，通過使用高效的界面粘接材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠有效解決聚氨酯涂層應(yīng)用中涂層界面粘接的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

綜上所述，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的聚氨酯涂層界面粘結(jié)強(qiáng)度不高、耐磨蝕性能低的不足，提出一種能夠解決聚氨酯涂層粘結(jié)問題、改善聚氨酯涂層耐磨蝕性能的聚氨酯耐磨蝕涂層的制備方法。

一種高抗磨蝕澆注聚氨酯彈性體涂層，是由高抗磨蝕聚氨酯材料、高粘接強(qiáng)度底膠和焊接的金屬鋼板網(wǎng)構(gòu)成。

進(jìn)一步，所述的高抗磨蝕聚氨酯材料由以下質(zhì)量份數(shù)的原材料制備而成：聚氨酯預(yù)聚體100份，擴(kuò)鏈劑8～15份，顏料2～15份，分散劑5～12份。

進(jìn)一步，所述的高粘接強(qiáng)度底膠為橡膠與金屬的粘接劑，如開米洛克（Chemlock）系列、陶氏（Thixon）系列、西邦（Cilbond）系列中的任一種。

進(jìn)一步，所述的焊接的金屬鋼板網(wǎng)結(jié)構(gòu)是為了利用焊接技術(shù)將壓制成型的鋼板網(wǎng)直接焊接于防護(hù)面的表面，起到增加澆注聚氨酯彈性體涂層的結(jié)合強(qiáng)度。

進(jìn)一步，所述的聚氨酯預(yù)聚體為聚醚類聚氨酯預(yù)聚體。

進(jìn)一步，所述的擴(kuò)鏈劑為芳香二元胺，如二甲硫基甲苯二胺、二鄰氯苯氨甲烷中的任一種。

進(jìn)一步，所述的顏料為鐵黑、炭黑、酞青藍(lán)中的任一種。

進(jìn)一步，所述的分散劑為高分子分散劑。

一種高抗磨蝕澆注聚氨酯涂層的制備方法， 包括以下具體步驟：

步驟1：在防護(hù)面的表面焊接鋼板網(wǎng)，并對(duì)其進(jìn)行表面處理，然后將高粘接強(qiáng)度底膠涂覆在防護(hù)面上，室溫條件下涼置30min；

步驟2：在防護(hù)面外安裝預(yù)先制作的模具，模具周邊做好密封；

步驟3：按照各組分的質(zhì)量份數(shù)，將聚氨酯預(yù)聚體加熱至110℃，保溫；二鄰氯苯氨甲烷加熱至120℃，在115℃的烘箱中保溫放置；顏料與分散劑混合后研磨均勻；

步驟4：將顏料與分散劑的混合物加入到聚氨酯預(yù)聚體中，攪拌均勻，涂覆厚度約0.5mm；

步驟5：將二鄰氯苯氨甲烷加入到聚氨酯預(yù)聚體中攪拌均勻，并真空脫氣泡2～5min；

步驟6：通過真空澆注系統(tǒng)，將聚氨酯混合物澆注到預(yù)先密封好的模具中；澆注完成后在120℃下保溫2～6小時(shí)，即制備成高抗磨蝕澆注聚氨酯涂層。

本發(fā)明的有益效果：

（1）聚氨酯涂層的粘結(jié)性能優(yōu)異。通過采用高粘接強(qiáng)度底膠和焊接的金屬鋼板網(wǎng)結(jié)構(gòu)，聚氨酯涂層與母材粘接性能得到大大提高，其粘接強(qiáng)度大于聚氨酯涂層的破壞強(qiáng)度。

（2）澆注的聚氨酯涂層具有優(yōu)異的抗磨蝕性能。在一定的溫度范圍內(nèi)，聚氨酯預(yù)聚體與擴(kuò)鏈劑化學(xué)反應(yīng)，制備出交聯(lián)度高的聚氨酯涂層，其耐磨蝕性能優(yōu)異，能夠在水力機(jī)械強(qiáng)汽蝕區(qū)應(yīng)用。

（3）涂層制備方法、工藝科學(xué)可行。利用聚氨酯預(yù)聚體與擴(kuò)鏈劑反應(yīng)，通過真空澆注系統(tǒng)制備出聚氨酯涂層，涂層性能可控，質(zhì)量可靠，工藝相對(duì)穩(wěn)定簡(jiǎn)易。

附圖說明

圖1為本發(fā)明涂層的結(jié)構(gòu)示意圖：

圖中：1-聚氨酯彈性體涂層，2-鋼板網(wǎng)，3-防護(hù)面。

具體實(shí)施方式

一下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述：

實(shí)施例1

一種高抗磨蝕澆注聚氨酯彈性體涂層的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：在防護(hù)面上的表面焊接鋼板網(wǎng)，對(duì)其進(jìn)行表面處理，將高粘接強(qiáng)度底膠涂覆與防護(hù)面上，室溫條件下涼置30min；

步驟2：在防護(hù)面外安裝預(yù)先制作的模具，模具周邊做好密封；

步驟3：稱量1000g聚氨酯預(yù)聚體，加熱至110℃，保溫；二鄰氯苯氨甲烷稱取100g，加熱至120℃，在115℃的烘箱中保溫放置；50g顏料與80g分散劑混合后研磨均勻；

步驟4：將顏料與分散劑的混合物加入到聚氨酯預(yù)聚體中，攪拌均勻，涂覆厚度約0.5mm；

步驟5：將二鄰氯苯氨甲烷加入到聚氨酯預(yù)聚體中攪拌均勻，并真空脫氣泡2min；

步驟6：通過真空澆注系統(tǒng)，將聚氨酯混合物澆注到預(yù)先密封好的模具中；澆注完成后在120℃下保溫3小時(shí)，制備成高抗磨蝕澆注聚氨酯涂層。

實(shí)施例2

一種高抗磨蝕澆注聚氨酯彈性體涂層的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：在防護(hù)面的表面焊接鋼板網(wǎng)，對(duì)其進(jìn)行表面處理，將高粘接強(qiáng)度底膠涂覆與防護(hù)面上，室溫條件下涼置30min；

步驟2：在防護(hù)面外安裝預(yù)先制作的模具，模具周邊做好密封；

步驟3：稱量1000g聚氨酯預(yù)聚體，加熱至110℃，保溫；二鄰氯苯氨甲烷稱取130g，加熱至120℃，在115℃的烘箱中保溫放置；50g顏料與80g分散劑混合后研磨均勻；

步驟4：將顏料與分散劑的混合物加入到聚氨酯預(yù)聚體中，攪拌均勻；

步驟5：將二鄰氯苯氨甲烷加入到聚氨酯預(yù)聚體中攪拌均勻，并真空脫氣泡2min；

步驟6：通過真空澆注系統(tǒng)，將聚氨酯混合物澆注到預(yù)先密封好的模具中；澆注完成后在120℃下保溫2小時(shí)，即制備成高抗磨蝕澆注聚氨酯涂層。

實(shí)施例3

一種高抗磨蝕澆注聚氨酯彈性體涂層的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：在防護(hù)面的表面焊接鋼板網(wǎng)，對(duì)其進(jìn)行表面處理，將高粘接強(qiáng)度底膠涂覆與防護(hù)面上，室溫條件下涼置30min；

步驟2：在防護(hù)面外安裝預(yù)先制作的模具，模具周邊做好密封；

步驟3：稱量1000g聚氨酯預(yù)聚體，加熱至110℃，保溫；二鄰氯苯氨甲烷稱取150g，加熱至120℃，在115℃的烘箱中保溫放置；50g顏料與80g分散劑混合后研磨均勻；

步驟4：將顏料與分散劑的混合物加入到聚氨酯預(yù)聚體中，攪拌均勻；

步驟5：將二鄰氯苯氨甲烷加入到聚氨酯預(yù)聚體中攪拌均勻，并真空脫氣泡2min；

步驟6：通過真空澆注系統(tǒng)，將聚氨酯混合物澆注到預(yù)先密封好的模具中；澆注完成后在120℃下保溫1小時(shí)，即制備成高抗磨蝕澆注聚氨酯涂層。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。