水泵節(jié)能防護復合涂層膠粘劑

1、水泵節(jié)能防護復合涂層膠粘劑陸企亭黃茂松史以洪上?？颠_化工有限公司上海市浦東新區(qū)川沙路3842號201201摘要本文研制了應用于水泵節(jié)能防護的聚氨酯環(huán)氧復合涂層，涂層具有優(yōu)良的物理性能和抗磨蝕性能：拉伸強度30MPa，斷裂伸長率400，抗撕裂強度400KNm，回彈率25，與金屬的粘接強度35MPa，抗磨損和抗磨蝕性能分別為不銹鋼的419倍和218倍。經過大型水泵的實際應用試驗表明：復舍滌層使用2年后完好無損，對水泵過流件起到防護作用，延長水泵的使用壽命，并有明顯的節(jié)能效果，舊泵節(jié)能38。關鍵詞水泵節(jié)能防護復合涂層膠粘劑前言水泵作為通用性機械設備而廣泛地應用于圉民經濟的各個領域，據估計全國有數十萬

2、臺泵在各行各業(yè)中使用。由于銹蝕、腐蝕、磨蝕和空蝕等破壞作用，使泵殼和泵輪表面變得凸凹不平，摩阻系數逐漸增加，泵效率下降，電耗增加，泵的使用壽命縮短。利用有機高分子材料對水泵流道表面進行涂層保護處理，從而提高其抗銹蝕、腐蝕、磨蝕和空蝕的能力，降低摩阻系數，達到增加水泵使用壽命和節(jié)能的目的，是世界各國研究了幾十年的熱點。英國的Belzona公司和澳大利亞的Corrocoat公司是國外該領域技術領先的代表，其節(jié)能效率達7。國內也有幾個單位在從事這項研究，但節(jié)能效率和使用壽命均不夠理想，未能達到實用要求。本文成功開發(fā)了一種由環(huán)氧底膠和聚氨酯面膠組成的非金屬保護涂層，該涂層與金屬基材的附著力好，并有良好

3、的耐水性和耐磨蝕性能，可在常溫施工。實際應用試驗結果表明，涂層的使用壽命超過兩年，舊泵可節(jié)能38。1 實驗部分11主要原料E一44和E一20環(huán)氧樹脂、三羥甲基丙烷縮水甘油醚、滑石粉、二氧化硅、水泥、聚酰胺650、聚醚型多元醇、聚酯多元醇、TDI、MDI、自制改性芳胺、DMP一30等。12環(huán)氧底膠的配制甲組分：環(huán)氧樹脂E一44、E一20、活性稀釋劑、三羥甲基丙烷縮水甘油醚、水泥、滑石粉、白炭黑等在一定條件下混合均勻。乙組分：聚酰胺650、改性芳胺、DMP一30等在一定條件下混合均勻。13聚氨酯面膠的配制甲組份：將聚醚多元醇和芳香烴聚酯多元醇加入反應釜中充分攪拌混合，在110130溫度，高真空度下

4、抽空23小時，加配方量的TDI，于80一90反應阿個小時獲得預聚體。乙組份：多種醇類擴鏈劑充分攪拌混合。14測試樣品的制備141環(huán)氧底膠粘接強度制樣將底膠的甲、乙兩組分按配方比混合均勻，然后涂刷到經預先經過物理與化學處理的底基上，并將試件粘接，于一定溫度下固化12小時左右待測。1，42復合涂層粘接強度制樣將底膠的甲、乙兩組分按配方比混合均勻，然后涂刷到經預先經過物理與化學處理的底基上，待底膠表干后，再將配方比混合均勻的面膠涂刷到底膠上并將試件粘接，于一定溫度下固化12小時左右待測。143聚氨酯膠片制樣將聚氨酯面膠的甲、乙兩組分按配方比混合均勻并進行真空脫泡，澆注到2mm厚的模具中室溫固化16個

5、小時后進行脫模，于一定溫度固化24小時后，用國家標準試件切片待測。1，5測試方法拉伸應力應變性能測試參照GBT5281998測試，抗撕裂強度參照GBT5291999硫化橡膠撕裂強度的測定測試，硬度參照GBT5311999橡膠袖珍硬度計壓人硬度試驗方法測試，耐水性是通過測試靜水浸泡試片的剝離強度保持率來表征，轉盤試驗是在全國水機磨蝕試驗研究中心設計的旋轉圓盤水力磨蝕試驗裝置上進行的，在泥沙含量1216kgm3相對圓周流速4835ms情況下測試磨損與磨蝕程度。2結果與討論21 底膠品種選擇試驗環(huán)氧膠與金屬有優(yōu)異的粘接力及環(huán)氧膠結構中有較多的活性基團如一OH、-NH一等容易與其它材料結合，使它成為水

6、泵復合涂層底膠的首選材料。由表1可知，環(huán)氧(1)、環(huán)氧(2)、環(huán)氧(3)、環(huán)氧(4)與金屬底基問的粘結強度都比較高，均大于35MPa。實際應用對膠的耐水性有一定的要求，因此須通過耐水性試驗來優(yōu)選配方。(見23、24、25)22面膠品種選擇試驗聚氨酯彈性體的性能與其它彈性材料相比具有相當大的優(yōu)勢，特別是它的耐磨性和易加工性出色，使它成為復合保護涂層面膠的首選材料。表2數據表明，PU95力學性能要明顯好于PU21 1，本文選擇PU95為面膠。23復合涂層粘結試驗我們的復合涂層由底膠和面膠組成，面膠是聚氨酯彈性體，底膠是環(huán)氧膠，為了提高復合面上的粘接強度，環(huán)氧膠配方中我們有意識地采用一些含極性基團增

7、加環(huán)氧膠與聚氨酯膠的反應能力。而一般極性基團都有一定的親水性，會使環(huán)氧膠的耐水性下降，因此在配方調整時既要考慮復合面的粘接強度，又要充分考慮材料的耐水性，才能順利通過水泵過流部件工況條件的考驗。從表3可以看出，環(huán)氧(1)一PU95、環(huán)氧(2)一PU95、環(huán)氧(3)一PU95復合涂層的粘接強度比較高，而環(huán)氧(4)一PU95的復合涂層的粘接強度明顯偏低。24模擬試驗4種復合涂層的轉盤模擬試驗，試驗結果見表4：表4數據表明，環(huán)氧(3)一PU95復合涂層的抗磨蝕性能最好，模擬試驗的運行時間超過40小時，為國內外復合涂層最長運行試驗時間。25耐水性試驗251高溫與常溫耐水性不少涂層初始強度很高，但在水介

8、質中隨著時間延長，粘接強度不斷下降，粘接強度主要足指涂層與金屬底基粘接和涂層與涂層之間粘接的強度。復合涂層的耐水性主要與材料本身的耐水性有關。由表5可見，在80高溫耐水加速試驗中，環(huán)氧(2)一PU95和環(huán)氧(3)一PU95復合涂層強度保持率高于環(huán)氧(4)PU95復合涂層。表6數據說明，環(huán)氧(3)一PU95與環(huán)氧(4)一PU95復合涂層，常溫耐水性強度保持率高于環(huán)氧(2)一PU95復合涂層。以上試驗表明：環(huán)氧(2)一PU95復合涂層雖然高溫耐水性比較好，但常溫耐水性差。而環(huán)氧(4)一Pu95復合涂層，雖然常溫耐水性較好，但是常溫耐水性比較差。而環(huán)氧(3)一Pu95復合涂層無論是常溫耐水性還是高溫

9、耐水性均比較好。252不同表面處理對耐水性能的影響不同的表面處理方法對耐水性影響較大。由表中試驗數據可知，采用表面處理方法能大大提高底膠的耐水性，特別是進行物理和化學處理兩種方法結合起來效果更好，不進行物理化學處理的20天剝離強度就下降許多，而經過物理和化。、產處理后，21個月的長期水泡，剝離強度保持卒仍高達60以上。26實際應用效果261 青島中法海潤供水有限公司使用涂層后的節(jié)能效果2003年5月份，我們?yōu)榍鄭u中法海潤供水有限公司涂覆了7臺清水泵。至今已近兩年半，使用情況良好。節(jié)能效率：涂覆后與涂覆前比較用電單耗降低38。機組效率提高了8一11。(見下圖1、2)。262上海奉賢中法星火供水有限公司使用后節(jié)能效果使用三個月后，送水電耗比涂覆前降低656，機組效率比涂前提高452，達到預期效果。使用一年后，送水電耗比涂覆前降低656，機組效率比涂覆前提高363。由于出水揚程比使用3個月時略高，因此實際效率與3個月時變化并不明顯，達到預期效果。開泵檢查時，無剝離，無積垢。3結語本文成功開發(fā)了一種用于水泵節(jié)能防護的聚氨酯環(huán)氧復合涂層，涂層與金屬基材附著力好，具有優(yōu)良的物理