專(zhuān)利名稱(chēng)：一種抗沖磨復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，尤其是涉及一種耐沖耐磨的環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
在水利水電工程中，泄水建筑物由于高速夾沙水流的作用造成嚴(yán)重磨蝕是極為普遍的現(xiàn)象。隨著我國(guó)水利水電建設(shè)的大力開(kāi)發(fā)，西南地區(qū)一批高水頭、大流量高壩建設(shè)的展開(kāi)，泄水消能建筑物表面抗高速含沙水流沖磨和氣蝕破壞的問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，這其中除了水工設(shè)計(jì)方面的技術(shù)研究以外，采用性能優(yōu)異的抗沖耐磨材料是至關(guān)重要的技術(shù)途徑之一。目前常用的抗磨蝕材料一般以高強(qiáng)混凝土為主。由于高強(qiáng)混凝土施工中容易產(chǎn)生裂縫及其它技術(shù)問(wèn)題，影響到工程的使用效果，其抗沖磨防護(hù)能力依然未能達(dá)到理想的效果，尚不能滿(mǎn)足泄水建筑物的高抗沖磨性能要求。因此，尋求高沖擊韌性和高抗沖蝕性能的表面工程材料成為水工結(jié)構(gòu)研究的熱點(diǎn)之一。申請(qǐng)?zhí)枮?00710053617.X的專(zhuān)利申請(qǐng)文件提供了一種抗沖撞復(fù)合材料，抗沖撞是指抗沖擊、碰撞，而在耐沖擊、磨損的場(chǎng)合下還有所欠缺，這是因?yàn)榭古鲎埠湍湍p在力學(xué)性能方面的要求有所不同。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本申請(qǐng)人提供了一種抗沖磨復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明制備得到的復(fù)合材料具有硬度高、粘接性強(qiáng)、耐磨損的特點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下:—種抗沖磨復(fù)合材料，其原料組份及各組分的重量份數(shù)為:環(huán)氧樹(shù)脂100份，改性聚氨酯5 40份，表面活性劑0.03 0.05份，粉體20 50份，砂礫料10 50份；所述改性聚氨酯的制備方法為:將單組份聚氨酯與改性劑按照質(zhì)量比10:1 5:1的比例投入到反應(yīng)釜中，均勻混合，緩慢升溫至100°C 120°C，保溫I 2小時(shí)；然后冷卻至室溫、過(guò)濾，得到改性聚氨酯；所述改性劑為端氨基乙烯基樹(shù)脂、端氨基聚醚、異氰酸酯、端羧基丁腈液體橡膠、端氨基丁腈液體橡膠中的至少一種；所述環(huán)氧樹(shù)脂的類(lèi)型包括縮水甘油基型環(huán)氧樹(shù)脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂。所述表面活性劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550、KH570、KH151、KH171、KH792中的至少一種。所述粉體材料包括粉煤灰、硅灰、石英粉中的至少一種。所述砂礫料的平均粒徑為45微米。一種抗沖磨復(fù)合材料的制備方法，它包括如下步驟:(I)改性聚氨酯的制備:將單組份聚氨酯與改性劑按照質(zhì)量比10:1 5:1的比例投入到反應(yīng)釜中，均勻混合，緩慢升溫至100°C 120°C，保溫I 2小時(shí)；然后冷卻至室溫、過(guò)濾，得到改性聚氨酯；(2)先將環(huán)氧樹(shù)脂與改性聚氨酯混合均勻，然后在環(huán)氧樹(shù)脂與改性聚氨酯的混合物中加入表面活性劑、粉體、砂礫料，在攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢杈鶆?，即得；所述各原料組分的重量份數(shù)為:環(huán)氧樹(shù)脂100份，改性聚氨酯5 40份，表面活性劑0.03 0.05份，粉體20 50份，砂礫料10 50份。在上述技術(shù)方案中，環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)型如下:(I)縮水甘油基型環(huán)氧樹(shù)脂，如:普通雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、4，4' -二羥基二苯砜雙縮水甘油醚環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛環(huán)氧樹(shù)脂、甘油環(huán)氧樹(shù)脂、四酚基乙烷四縮水甘油醚、間苯二酚雙縮水甘油醚、均苯三酚三縮水甘油、雙間苯二酚縮醛四縮水甘油醚、胺基環(huán)氧樹(shù)脂(氨基四官能環(huán)氧樹(shù)脂、對(duì)胺基苯酚環(huán)氧樹(shù)脂、AFG-90#環(huán)氧樹(shù)脂、N，N' -二對(duì)羥基六基乙二胺、589#環(huán)氧樹(shù)脂)、縮水甘油酯型環(huán)氧樹(shù)脂(四氫化苯二甲酯環(huán)氧樹(shù)脂、1，2-環(huán)氧環(huán)己烷4，5 二甲酸環(huán)氧樹(shù)脂、鄰苯二甲酯環(huán)氧樹(shù)脂、間苯二甲酯環(huán)氧樹(shù)脂、均苯三甲酯環(huán)氧樹(shù)脂、對(duì)苯二甲酯環(huán)氧樹(shù)脂、六氫化鄰苯二甲酯環(huán)氧樹(shù)脂、內(nèi)次甲基四氫化鄰苯二甲酯環(huán)氧樹(shù)脂、對(duì)羥基苯甲酸環(huán)氧樹(shù)脂)等；(2)脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂，如:二氧化雙環(huán)戊二烯環(huán)氧樹(shù)脂、H-71環(huán)氧樹(shù)脂、雙(2，3_環(huán)氧基環(huán)戊基)醚環(huán)氧樹(shù)脂、6221#環(huán)氧樹(shù)脂、乙烯基環(huán)己烯雙環(huán)氧樹(shù)脂、萜烯雙環(huán)氧樹(shù)脂、雙環(huán)戊二烯多元醇雙環(huán)氧樹(shù)脂。③其它類(lèi)型環(huán)氧樹(shù)脂，如:海因環(huán)氧樹(shù)脂、難燃環(huán)氧樹(shù)脂(溴化樹(shù)脂、磷化環(huán)氧樹(shù)脂、2C-7環(huán)氧樹(shù)脂)、高韌性螺結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹(shù)脂、有機(jī)硅環(huán)氧樹(shù)脂等。本發(fā)明抗沖磨復(fù)合材料的制備原理為:首先對(duì)單組份聚氨酯進(jìn)行改性，然后與環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行交聯(lián)固化，從分子結(jié)構(gòu)的角度對(duì)材料的性能進(jìn)行調(diào)整，得到的新型的抗沖磨材料不僅具有環(huán)氧樹(shù)脂的剛性分子鏈段，又具有聚氨酯的柔性分子鏈段，從而兼具環(huán)氧樹(shù)脂的硬度高、粘結(jié)性強(qiáng)和聚氨酯韌性好、耐磨性佳的特點(diǎn)`，具有優(yōu)秀的綜合性能。由于其特殊的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及功能基團(tuán)，材料還被賦予了極的水解穩(wěn)定性、優(yōu)良的抗老化性、氣干性等性能。本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于:本發(fā)明制備的新型抗沖磨材料不僅可以滿(mǎn)足水工混凝土抗沖磨防護(hù)的特殊需要，也可以作為水工建筑物的抗汽蝕材料以及防水抗碳化涂層材料。本發(fā)明抗沖磨復(fù)合材料的高硬度和韌性能夠抵抗水工建筑物中混凝土受到高速水流的沖磨破壞。本發(fā)明抗沖磨復(fù)合材料的初步凝固時(shí)間在4小時(shí)左右，完全固化并達(dá)到最佳性能的時(shí)間在28天左右。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1抗沖磨復(fù)合材料,它包括環(huán)氧樹(shù)脂100重量份、改性聚氨酯40重量份、表面活性劑KH-5500.04重量份、硅灰40重量份、砂礫料30重量份；本發(fā)明抗沖磨復(fù)合材料的制備方法為:德國(guó)拜耳公司產(chǎn)單組份聚氨酯:端氨基乙烯基樹(shù)脂、端氨基聚醚、異氰酸酯(這三個(gè)原料各自的用量相同)之和為10:1的比例投入到反應(yīng)釜中，均勻混合，緩慢升溫至120°C，保溫I小時(shí)后冷卻至室溫，過(guò)濾后得到改性聚氨酯。
選取環(huán)氧樹(shù)脂與改性聚氨酯以及表面活性KH-550混合均勻，加入粉體用攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆?，最后加入砂礫料用攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆蚣纯?。制備得到的抗沖磨材料的基本性能如表I所示:表I
權(quán)利要求
1.一種抗沖磨復(fù)合材料，其特征在于其原料組份及各組分的重量份數(shù)為: 環(huán)氧樹(shù)脂100份，改性聚氨酯5 40份，表面活性劑0.03 0.05份，粉體20 50份，砂石樂(lè)料10 50份； 所述改性聚氨酯的制備方法為:將單組份聚氨酯與改性劑按照質(zhì)量比10:1 5:1的比例投入到反應(yīng)釜中，均勻混合，緩慢升溫至100°C 120°C，保溫I 2小時(shí)；然后冷卻至室溫、過(guò)濾，得到改性聚氨酯； 所述改性劑為端氨基乙烯基樹(shù)脂、端氨基聚醚、異氰酸酯、端羧基丁腈液體橡膠、端氨基丁腈液體橡膠中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗沖磨復(fù)合材料，其特征在于所述環(huán)氧樹(shù)脂的類(lèi)型包括縮水甘油基型環(huán)氧樹(shù)脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗沖磨復(fù)合材料，其特征在于所述表面活性劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550、KH570、KHl51、KHl71、KH792 中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗沖磨復(fù)合 材料,其特征在于所述粉體材料包括粉煤灰、硅灰、石英粉中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗沖磨復(fù)合材料，其特征在于所述砂礫料的平均粒徑為45微 米。
6.一種抗沖磨復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟: (1)改性聚氨酯的制備:將單組份聚氨酯與改性劑按照質(zhì)量比10:1 5:1的比例投入到反應(yīng)釜中，均勻混合，緩慢升溫至100°C 120°C，保溫I 2小時(shí)；然后冷卻至室溫、過(guò)濾，得到改性聚氨酯； (2)將環(huán)氧樹(shù)脂、改性聚氨酯、表面活性劑、粉體、砂礫料混合，在攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢杈鶆颍吹茫? 所述各原料組分的重量份數(shù)為:環(huán)氧樹(shù)脂100份，改性聚氨酯5 40份，表面活性劑·0.03 0.05份，粉體20 50份，砂礫料10 50份。
全文摘要
一種抗沖磨復(fù)合材料，其原料組份及各組分的重量份數(shù)為環(huán)氧樹(shù)脂100份，改性聚氨酯5～40份，表面活性劑0.03～0.05份，粉體20～50份，砂礫料10～50份；所述改性聚氨酯的制備方法為將單組份聚氨酯與改性劑按照質(zhì)量比10:1～5:1的比例投入到反應(yīng)釜中，均勻混合，緩慢升溫至100℃～120℃，保溫1～2小時(shí)；然后冷卻至室溫、過(guò)濾，得到改性聚氨酯；然后將環(huán)氧樹(shù)脂、改性聚氨酯、表面活性劑、粉體、砂礫料混合，在攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢杈鶆?，即得。本發(fā)明制備得到的復(fù)合材料具有硬度高、粘接性強(qiáng)、耐磨損的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08K3/34GK103205088SQ201310131478
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月16日
發(fā)明者韓煒, 王智輝, 王彩虹 申請(qǐng)人:無(wú)錫永高新材料科技有限公司