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1、水泵节能防护复合涂层胶粘剂 陆企亭黄茂松史以洪 上海康达化工有限公司 上海市浦东新区川沙路3842号201201 摘要本文研制了应用于水泵节能防护的聚氨酯环氧复合涂层， 涂层具有优良的 物理性能和抗磨蚀性能：拉伸强度30MPa，断裂伸长率400，抗撕裂强度400KNm，回 弹率25，与金属的粘接强度35MPa，抗磨损和抗磨蚀性能分别为不锈钢的419倍和218 倍。经过大型水泵的实际应用试验表明：复舍涤层使用2年后完好无损，对水泵过流件起到防护 作用，延长水泵的使用寿命，并有明显的节能效果，旧泵节能38。 关键词水泵节能防护复合涂层胶粘剂 前言 水泵作为通用性机械设备而广泛地应用于圉民经济的各个
2、领域，据估计全国有数十万台泵在各 行各业中使用。由于锈蚀、腐蚀、磨蚀和空蚀等破坏作用，使泵壳和泵轮表面变得凸凹 不平，摩阻系数逐渐增加，泵效率下降，电耗增加，泵的使用寿命缩短。利用有机高分 子材料对水泵流道表面进行涂层保护处理，从而提高其抗锈蚀、腐蚀、磨蚀和空蚀的能力，降低 摩阻系数，达到增加水泵使用寿命和节能的目的，是世界各国研究了几十年的热点。英国的 Belzona公司和澳大利亚的Corrocoat公司是国外该领域技术领先的代表，其节能效率达7。 国内也有几个单位在从事这项研究，但节能效率和使用寿命均不够理想，未能达到实用要 求。 本文成功开发了一种由环氧底胶和聚氨酯面胶组成的非金属保护涂
3、层， 该涂层与金属基材的附着 力好，并有良好的耐水性和耐磨蚀性能，可在常温施工。实际应用试验结果表明，涂层的使用寿 命超过两年，旧泵可节能38。 1实验部分 11主要原料 E一44和E一20环氧树脂、三羟甲基丙烷缩水甘油醚、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环氧底胶的配制 甲组分：环氧树脂E一44、E一20、活性稀释剂、三羟甲基丙烷缩水甘油醚、水泥、滑石粉、白 炭黑等在一定条件下混合均匀。 乙组分：聚酰胺650、改性芳胺、DMP一30等在一定条件下混合均匀。 13聚氨酯面胶的配制 甲组份：将聚醚多元醇和芳香烃聚
4、酯多元醇加入反应釜中充分搅拌混合，在110130 温度，高真空度下抽空23小时，加配方量的TDI，于80一90反应阿个小时获得预聚体。 乙组份：多种醇类扩链剂充分搅拌混合。 14测试样品的制备 141环氧底胶粘接强度制样 将底胶的甲、乙两组分按配方比混合均匀，然后涂刷到经预先经过物理与化学处理的底基上， 并将试件粘接，于一定温度下固化12小时左右待测。 1，42复合涂层粘接强度制样 将底胶的甲、乙两组分按配方比混合均匀，然后涂刷到经预先经过物理与化学处理的底基上， 待 底胶表干后， 再将配方比混合均匀的面胶涂刷到底胶上并将试件粘接， 于一定温度下固化12小时 左右待测。 143聚氨酯胶片制样
5、将聚氨酯面胶的甲、乙两组分按配方比混合均匀并进行真空脱泡，浇注到2mm厚的模具中室温 固化16个小时后进行脱模，于一定温度固化24小时后，用国家标准试件切片待测。 1，5测试方法 拉伸应力应变性能测试参照GBT5281998测试， 抗撕裂强度参照GBT5291999硫化橡胶撕裂 强度的测定测试， 硬度参照GBT5311999橡胶袖珍硬度计压人硬度试验方法测试， 耐水性是通 过测试静水浸泡试片的剥离强度保持率来表征， 转盘试验是在全国水机磨蚀试验研究中心设计的 旋转圆盘水力磨蚀试验装置上进行的， 在泥沙含量1216kgm3相对圆周流速48 35ms情况下 测试磨损与磨蚀程度。 2结果与讨论 21
6、底胶品种选择试验 环氧胶与金属有优异的粘接力及环氧胶结构中有较多的活性基团如一OH、-NH一等容易与其它材 料结合，使它成为水泵复合涂层底胶的首选材料。 由表1可知，环氧(1)、环氧(2)、环氧(3)、环氧(4)与金属底基问的粘结强度都比较高，均大于 35MPa。实际应用对胶的耐水性有一定的要求，因此须通过耐水性试验来优选配方。(见23、2 4、25) 22面胶品种选择试验 聚氨酯弹性体的性能与其它弹性材料相比具有相当大的优势，特别是它的耐磨性和易加工性出 色，使它成为复合保护涂层面胶的首选材料。 表2数据表明，PU95力学性能要明显好于PU21 1，本文选择PU95为面胶。 23复合涂层粘结
7、试验 我们的复合涂层由底胶和面胶组成，面胶是聚氨酯弹性体，底胶是环氧胶，为了提高复合面上 的粘接强度，环氧胶配方中我们有意识地采用一些含极性基团增加环氧胶与聚氨酯胶的 反应能力。而一般极性基团都有一定的亲水性，会使环氧胶的耐水性下降，因此在配方调整时既 要考虑复合面的粘接强度， 又要充分考虑材料的耐水性， 才能顺利通过水泵过流部件工况条件的 考验。 从表3可以看出，环氧(1)一PU95、环氧(2)一PU95、环氧(3)一PU95复合涂层的粘接强度比较高， 而环氧(4)一PU95的复合涂层的粘接强度明显偏低。 24模拟试验 4种复合涂层的转盘模拟试验，试验结果见表4： 表4数据表明，环氧(3)一
8、PU95复合涂层的抗磨蚀性能最好，模拟试验的运行时间超过40小时， 为 国内外复合涂层最长运行试验时间。 25耐水性试验 251高温与常温耐水性 不少涂层初始强度很高，但在水介质中随着时间延长，粘接强度不断下降，粘接强度主要足指涂 层与金属底基粘接和涂层与涂层之间粘接的强度。 复合涂层的耐水性主要与材料本身的耐水性有 关。 由表5可见，在80高温耐水加速试验中，环氧(2)一PU95和环氧(3)一PU95复合涂层强度保持率 高于环氧(4)PU95复合涂层。 表6数据说明，环氧(3)一PU95与环氧(4)一PU95复合涂层，常温耐水性强度保持率高于环氧(2) 一PU95复合涂层。 以上试验表明：环
9、氧(2)一PU95复合涂层虽然高温耐水性比较好，但常温耐水性差。 而环氧(4)一Pu95复合涂层，虽然常温耐水性较好，但是常温耐水性比较差。而环氧(3)一Pu95 复合涂层无论是常温耐水性还是高温耐水性均比较好。 252不同表面处理对耐水性能的影响 不同的表面处理方法对耐水性影响较大。 由表中试验数据可知， 采用表面处理方法能大大提高底胶的耐水性， 特别是进行物理和化学处理 两种方法结合起来效果更好，不进行物理化学处理的20天剥离强度就下降许多，而经过物理和 化。、产处理后，21个月的长期水泡，剥离强度保持卒仍高达60以上。 26实际应用效果 261青岛中法海润供水有限公司使用涂层后的节能效果
10、 2003年5月份，我们为青岛中法海润供水有限公司涂覆了7台清水泵。至今已近两年半，使用情况 良好。节能效率：涂覆后与涂覆前比较用电单耗降低38。机组效率提高了8一11。(见 下图1、2)。 262上海奉贤中法星火供水有限公司使用后节能效果 使用三个月后，送水电耗比涂覆前降低656，机组效率比涂前提高452，达到预期效果。 使用一年后，送水电耗比涂覆前降低656，机组效率比涂覆前提高363。 由于出水扬程比使用3个月时略高，因此实际效率与3个月时变化并不明显，达到预期效果。开泵 检查时，无剥离，无积垢。 3结语 本文成功开发了一种用于水泵节能防护的聚氨酯环氧复合涂层，涂层与金属基材附着力好， 具 有优良的物理性能和抗磨蚀性能：拉伸强度30MPa，断裂仲长率400，抗撕裂强度100KN m，回弹率25，与金属的粘接强度35MPa，抗磨损和抗磨蚀性能分别为不锈钢的419倍 和218倍。复合涂层经过大型水泵的实际试用2年后，涂层保留完好，对水泵过流件起到防护作 用，延长水泵的使用寿命，并有明显的节能效果，旧泵节能38。