水泵節(jié)能防護(hù)復(fù)合涂層膠粘劑

1、水泵節(jié)能防護(hù)復(fù)合涂層膠粘劑陸企亭黃茂松史以洪上?？颠_(dá)化工有限公司上海市浦東新區(qū)川沙路3842號(hào)201201摘要本文研制了應(yīng)用于水泵節(jié)能防護(hù)的聚氨酯環(huán)氧復(fù)合涂層，涂層具有優(yōu)良的物理性能和抗磨蝕性能：拉伸強(qiáng)度30MPa，斷裂伸長(zhǎng)率400，抗撕裂強(qiáng)度400KNm，回彈率25，與金屬的粘接強(qiáng)度35MPa，抗磨損和抗磨蝕性能分別為不銹鋼的419倍和218倍。經(jīng)過大型水泵的實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)表明：復(fù)舍滌層使用2年后完好無損，對(duì)水泵過流件起到防護(hù)作用，延長(zhǎng)水泵的使用壽命，并有明顯的節(jié)能效果，舊泵節(jié)能38。關(guān)鍵詞水泵節(jié)能防護(hù)復(fù)合涂層膠粘劑前言水泵作為通用性機(jī)械設(shè)備而廣泛地應(yīng)用于圉民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，據(jù)估計(jì)全國(guó)有數(shù)十萬

2、臺(tái)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(shù)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(jī)高分子材料對(duì)水泵流道表面進(jìn)行涂層保護(hù)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(shù)，達(dá)到增加水泵使用壽命和節(jié)能的目的，是世界各國(guó)研究了幾十年的熱點(diǎn)。英國(guó)的Belzona公司和澳大利亞的Corrocoat公司是國(guó)外該領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先的代表，其節(jié)能效率達(dá)7。國(guó)內(nèi)也有幾個(gè)單位在從事這項(xiàng)研究，但節(jié)能效率和使用壽命均不夠理想，未能達(dá)到實(shí)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(hù)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(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果表明，涂層的使用壽命超過兩年，舊泵可節(jié)能38。1 實(shí)驗(yàn)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(yīng)釜中充分?jǐn)嚢杌旌?，?10130溫度，高真空度下

4、抽空23小時(shí)，加配方量的TDI，于80一90反應(yīng)阿個(gè)小時(shí)獲得預(yù)聚體。乙組份：多種醇類擴(kuò)鏈劑充分?jǐn)嚢杌旌稀?4測(cè)試樣品的制備141環(huán)氧底膠粘接強(qiáng)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(jīng)預(yù)先經(jīng)過物理與化學(xué)處理的底基上，并將試件粘接，于一定溫度下固化12小時(shí)左右待測(cè)。1，42復(fù)合涂層粘接強(qiáng)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(jīng)預(yù)先經(jīng)過物理與化學(xué)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(shí)左右待測(cè)。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(jìn)行真空脫泡，澆注到2mm厚的模具中室溫固化16個(gè)

5、小時(shí)后進(jìn)行脫模，于一定溫度固化24小時(shí)后，用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)試件切片待測(cè)。1，5測(cè)試方法拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能測(cè)試參照GBT5281998測(cè)試，抗撕裂強(qiáng)度參照GBT5291999硫化橡膠撕裂強(qiáng)度的測(cè)定測(cè)試，硬度參照GBT5311999橡膠袖珍硬度計(jì)壓人硬度試驗(yàn)方法測(cè)試，耐水性是通過測(cè)試靜水浸泡試片的剝離強(qiáng)度保持率來表征，轉(zhuǎn)盤試驗(yàn)是在全國(guó)水機(jī)磨蝕試驗(yàn)研究中心設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)圓盤水力磨蝕試驗(yàn)裝置上進(jìn)行的，在泥沙含量1216kgm3相對(duì)圓周流速4835ms情況下測(cè)試磨損與磨蝕程度。2結(jié)果與討論21 底膠品種選擇試驗(yàn)環(huán)氧膠與金屬有優(yōu)異的粘接力及環(huán)氧膠結(jié)構(gòu)中有較多的活性基團(tuán)如一OH、-NH一等容易與其它材料結(jié)合，使它成為水

6、泵復(fù)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(jié)強(qiáng)度都比較高，均大于35MPa。實(shí)際應(yīng)用對(duì)膠的耐水性有一定的要求，因此須通過耐水性試驗(yàn)來優(yōu)選配方。(見23、24、25)22面膠品種選擇試驗(yàn)聚氨酯彈性體的性能與其它彈性材料相比具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，特別是它的耐磨性和易加工性出色，使它成為復(fù)合保護(hù)涂層面膠的首選材料。表2數(shù)據(jù)表明，PU95力學(xué)性能要明顯好于PU21 1，本文選擇PU95為面膠。23復(fù)合涂層粘結(jié)試驗(yàn)我們的復(fù)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(fù)合面上的粘接強(qiáng)度，環(huán)氧膠配方中我們有意識(shí)地采用一些含極性基團(tuán)增

7、加環(huán)氧膠與聚氨酯膠的反應(yīng)能力。而一般極性基團(tuán)都有一定的親水性，會(huì)使環(huán)氧膠的耐水性下降，因此在配方調(diào)整時(shí)既要考慮復(fù)合面的粘接強(qiáng)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(yàn)。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(fù)合涂層的粘接強(qiáng)度比較高，而環(huán)氧(4)一PU95的復(fù)合涂層的粘接強(qiáng)度明顯偏低。24模擬試驗(yàn)4種復(fù)合涂層的轉(zhuǎn)盤模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4：表4數(shù)據(jù)表明，環(huán)氧(3)一PU95復(fù)合涂層的抗磨蝕性能最好，模擬試驗(yàn)的運(yùn)行時(shí)間超過40小時(shí)，為國(guó)內(nèi)外復(fù)合涂層最長(zhǎng)運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)間。25耐水性試驗(yàn)251高溫與常溫耐水性不少涂層初始強(qiáng)度很高，但在水介

8、質(zhì)中隨著時(shí)間延長(zhǎng)，粘接強(qiáng)度不斷下降，粘接強(qiáng)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(qiáng)度。復(fù)合涂層的耐水性主要與材料本身的耐水性有關(guān)。由表5可見，在80高溫耐水加速試驗(yàn)中，環(huán)氧(2)一PU95和環(huán)氧(3)一PU95復(fù)合涂層強(qiáng)度保持率高于環(huán)氧(4)PU95復(fù)合涂層。表6數(shù)據(jù)說明，環(huán)氧(3)一PU95與環(huán)氧(4)一PU95復(fù)合涂層，常溫耐水性強(qiáng)度保持率高于環(huán)氧(2)一PU95復(fù)合涂層。以上試驗(yàn)表明：環(huán)氧(2)一PU95復(fù)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(fù)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(fù)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(duì)耐水性能的影響不同的表面處理方法對(duì)耐水性影響較大。由表中試驗(yàn)數(shù)據(jù)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(jìn)行物理和化學(xué)處理兩種方法結(jié)合起來效果更好，不進(jìn)行物理化學(xué)處理的20天剝離強(qiáng)度就下降許多，而經(jīng)過物理和化。、產(chǎn)處理后，21個(gè)月的長(zhǎng)期水泡，剝離強(qiáng)度保持卒仍高達(dá)60以上。26實(shí)際應(yīng)用效果261 青島中法海潤(rùn)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(rùn)供水有限公司涂覆了7臺(tái)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(jī)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(gè)月后，送水電耗比涂覆前降低656，機(jī)組效率比涂前提高452，達(dá)到預(yù)期效果。使用一年后，送水電耗比涂覆前降低656，機(jī)組效率比涂覆前提高363。由于出水揚(yáng)程比使用3個(gè)月時(shí)略高，因此實(shí)際效率與3個(gè)月時(shí)變化并不明顯，達(dá)到預(yù)期效果。開泵檢查時(shí)，無剝離，無積垢。3結(jié)語(yǔ)本文成功開發(fā)了一種用于水泵節(jié)能防護(hù)的聚氨酯環(huán)氧復(fù)合涂層，涂層與金屬基材附著力好，具有優(yōu)良的物理