石英砂_聚氨酯复合耐磨材料研究_陈本琏
不饱和树脂-石英砂复合材料的制备及力学性能研究
本文以邻苯二甲酸酐、富马酸、二乙二醇、丙二醇等原料，采 用两步法的生产工艺，合成出了具有高反应活性和高力学性能的 不饱和树脂，并将其应用于不饱和树脂 －石英砂复合材料。实验 结果表明，该不饱和树脂对石英砂的润湿性能好，具有合适的凝 胶时间和后固化时间，成型后的复合材料力学性能较传统邻苯型 不饱和树脂 －石英砂复合材料的性能高 ２０％ ～３０％。
１ 实验部分 １．１ 实验仪器与试剂
除苯乙烯外，合 成 不 饱 和 树 脂 的 各 种 原 材 料 均 为 工 业 产 品；苯乙烯，分析纯，上 海 西 陇 化 工 有 限 公 司；石 英 砂，工 业 品， 青岛鑫和源滤料有限公司；化剂（有机钴溶液）、引发剂（过氧 化物溶液）等均为市售工业产品。
数字式粘度计（ＳＮＢ－３型），上海尼润智能科技有限公司； 差示扫描量热仪（ＤＳＣ２００Ｆ３），德国耐驰公司；傅立叶红外光谱 仪（Ａｆｆｉｎｉｔｙ－１），日本岛津公司；接触角测量仪（ＪＣ２０００Ｄ１），上 海中晨数字技术设备有限公司；耐热合金试验机（ＷＤＷ３２００）， 长春科新实验仪器有限公司。
第 ２０期
姜梦林，等：不饱和树脂 －石英砂复合材料的制备及力学性能研究
·２９·
的归属如 下：波 数 ３５００ｃｍ－１处 为 过 量 －ＯＨ 的 吸 收 峰，波 数 １７２８ｃｍ－１处为 Ｃ＝Ｏ的吸收峰，波数 １６４０ｃｍ－１处为 Ｃ＝Ｃ的吸 收峰，波数 １３００和 １１５０ｃｍ－１处为 －Ｏ－的吸收峰。上述实验 结果表明，已经成功合成出了不饱和树脂。此不饱和树脂的其 它物性为：树脂的固体含量为 ６４．８％，酸值为 ２４ｍｇＫＯＨ／ｇ，在 ２５℃下，黏度为 ４１０ｍＰａ·ｓ。
聚氨酯空心玻璃微珠复合隔热材料的制备及性能研究
聚氨酯/空心玻璃微珠复合隔热材料的制备及性能研究肖玉龙1田华安2（1大连船舶重工集团有限公司，辽宁大连，2中国舰船研究设计中心，湖北武汉）摘要：本文在PPG-TDI-MOCA聚氨酯弹性体材料中添加空心玻璃微珠，制备了聚氨酯/空心玻璃微珠复合材料，研究了空心玻璃微珠对聚氨酯弹性体材料性能的影响。
可以发现经过偶联剂处理后的空心玻璃微珠表面会形成了偶联界面，能够有效改善微珠与聚氨酯基体之间的相容性。
随着空心玻璃微珠用量的增加，复合材料的拉伸强度和扯断伸长率都会降低，且粒径越大降幅越大。
通过观察复合材料断面，可以发现空心玻璃微珠粒径越小，其在复合材料中的分散情况越好。
随着空心玻璃微珠用量的增加，复合材料的热导率呈现下降趋势，且填充同样含量的空心玻璃微珠，粒径越小，复合材料热导率越小，隔热性能越好。
关键词：聚氨酯；空心玻璃微珠；偶联剂空心玻璃微珠（Hollow Glass Microspheres，HGB）是一种无机非金属材料，具有质量轻、体积大、热导率低，抗压强度高、分散性、流动性、稳定好等优点；同时具有低吸油、绝缘、自润滑、隔音、无毒等一些普通材料不具备优异性能[1]。
国外从20世纪70年代开始将其作为一种新型填充材料，在复合材料、石油化工、航空航天、涂料等领域开展了应用研究[2]，近年来国内也对该材料进行了广泛的应用研究[3]。
本文以空心玻璃微珠与PPG-TDI-MOCA液体聚氨酯弹性体材料（PU）为主制备了低热导率的轻质PU/HGB复合材料，分析了空心玻璃微珠填料含量及粒径大小对材料隔热性能、力学性能、分散情况的影响。
1 实验部分1.1 主要原材料PPG-TDI型聚氨酯预聚体：牌号T1178A，异氰酸酯（NCO）含量：2.87%，黎明化工研究院产品；MOCA：3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷（MOCA），江苏化工农药集团有限公司产品；空心玻璃微珠：牌号：QH500、QH550、QH700，秦皇岛秦皇空心玻璃微珠公司产品；硅烷偶联剂：牌号：KH560、KH570，南京全希化工有限公司产品。
探讨石英粉在聚氨酯涂料体系中应用
１３７ｍ３ / ｈꎬ取 １. １ 倍安全系数ꎬ为 １５０ｍ３ / ｈꎬ球罐最高操作压力
１. ５４ ＭＰａ( Ｇ) ꎬ消防水压力 １. １ＭＰａ( Ｇ) ꎬ克服高差及沿程阻力
降ꎬ注水泵出口压力为 １. ６６５ ＭＰａ( Ｇ) ꎬ进出口压差为 ０. ５６５
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｑｕａｒｔｚ ｓａｎｄꎻＳｉＯ２ ꎻｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
目前主要分为天然与人造两大类二氧化硅产品ꎬ主要成分
折射率 １. ５４ ~ １. ５５ꎬｐＨ 值为 ７ꎬ粒径 １. ５ ~ ９μｍ [１] ꎮ 在涂料中广
为 ＳｉＯ２ ꎮ 由于天然产品的来源和合成线路的不同已形成系列
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｑｕａｒｔｚ Ｐｏｗｄｅｒ ｉｎ Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅ
Ｃｈｅｎｇ ＤｉｎｇｌｏｎｇꎬＣａｏ ＭｉｎｇꎬＣｈｅｎ Ｂｉｎｇｙａｏ
( Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｓｈｕｎｄｅ Ｓａｎｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ. ꎬＬｔｄ. ꎬＳｈｕｎｄｅ ５２８３００ꎬＣｈｉｎａ)
试验通过使用 １２５０ 目石英粉替换不同的聚氨酯涂料体系中的粉料ꎬ测试新配方与原配方油漆的漆膜性能ꎬ从而确定石英粉在不同的油
漆体系中的性能ꎮ
关键词:石英砂ꎻＳｉＯ２ ꎻ配方优化
中图分类号:ＴＱ６３０. ６ ＋ ２ 文献标识码:Ａ 文章编号:１００８ － ０２１Ｘ(２０１９)２０ － ０１５２ － ０１
对于操作压力较低的液化烃球罐ꎬ由于环罐组四周的高压
消防水系统压力基本稳定在 ０. ８ＭＰａ( Ｇ) 左右ꎬ稳高压消防水管
网的压力完全可以满足操作压力低于 ０. ４ＭＰａ( Ｇ) 的球罐的注
与本项目有关的研究工作积累和已取得的研究工作成绩及目前承担项目的情况
与本项目有关的研究工作积累和已取得的研究工作成绩及目前承担
项目的情况
1、积累的研究工作
本项目依托本人多年从事的“复合材料”研究工作，受国家自然科学基金项目、国家科技重大专项等资助，先后完成了多个课题，研究课题均获得了良好的结果，已于期刊和国际会议上发表多篇论文，在材料领域具有一定的影响。
2、承担的研究项目
（1）2017年受国家自然科学基金委资助的项目《复合材料微结构效应研究》；
（2）2016年受国家科技重大专项委资助的项目《复合材料材料结构研究》。
（3）2015年受国家自然科学基金委资助的项目《复合材料新结构设计》。
（4）2014年受国家科技重大专项委资助的项目《复合材料的性能改进》。
本人参与这些项目的研究，力争在材料结构设计和微结构效应方面做出更多的贡献。
聚氨酯与二氧化硅复合进展
第一章前言近年来随着各国环保法规的确立和环境保护意识的增强，传统溶剂型聚氨酯体系中挥发性有机化合物VOC排放越来越受严格限制，开发和应用水性聚氨酯体系已成为今后的发展方向[1]。
与溶剂型相比，目前水性聚氨酯仍存在耐水耐化学性下降、硬度、耐磨性能差等诸多不足，但通过对水性聚氨酯结构性能、乳化、成膜机理的进一步研究，以及依靠聚氨酯分子的可裁剪特性进行改性处理，与其它高聚物和无机材料复合，相信可开发出低VOC排放、性能卓越的产品。
1.1 聚氨酯离聚体概述1.1.1 聚氨酯的微相分离结构工业上，聚氨酯可用于制备胶粘剂、高档涂料、涂饰剂、密封部件等[2-3]。
在生物材料科学领域，聚氨酯以其优良的力学性能、良好的生物相容性和稳定性被用于制造导液管、血液泵、人工心脏瓣膜，以及药物载体，稳定剂等[4-10]。
聚氨酯优异的性能源于它特殊的微相分离结构。
Cooper.S.L.在研究多嵌段聚氨酯时，于1966年首先提出聚氨酯具有微相分离的本体结构。
聚氨酯可以看成是一种含硬链段（由多异氰酸酯和小分子扩链剂组成）和软链段（通常是聚醚或聚酯二醇，聚烯烃或聚硅氧烷）的嵌段共聚物。
软段使得大分子链易于旋转，伸缩和蠕动，降低聚合物的软化点，硬度和机械强度，熵弹性增加；硬段则束缚大分子链的转动，提高软化点，硬度和机械强度，熵弹性减少。
由于软硬段间的热力学不相容性，软段和硬段能够通过分散聚集形成独立的微区，并且表现出各自的玻璃化温度。
聚氨酯弹性体发生微相分离后，硬段微区分布于软段相中起着物理交联点的作用，赋予聚氨酯卓越的耐磨性能和其它特性[11]。
赵长才研究了HTPB／AP推进剂中聚丁二烯聚氨酯弹性体的微相分离结构[12]。
在HTPB／IPDI弹性体中，由于软、硬段溶解度参数的差值较大，因而弹性体存在微相分离。
加入扩链剂增加了硬段的含量和极性，使硬段更容易聚集在一起形成硬段微区，提高了微相分离程度。
研究中发现增加微相分离度能一定程度地提高拉伸强度或伸长率或同时提高拉伸强度和伸长率。
2018年中国聚氨酯研究与应用论文题录(五)
２０１８年中国聚氨酯研究与应用论文题录（五）聚氨酯在水轮机抗空蚀运用中的探讨／王庆书，吴定平，周峰峰，等（中国长江电力股份有限公司葛洲坝电厂）ʊ水电与新能源．－２０１８，３２（３）：１８－２１玻璃基材用聚氨酯底涂剂的合成与性能研究／刘壮壮，林星，林中祥（南京林业大学化学工程学院）ʊ中国胶粘剂．－２０１８，２７（５）：４１－４５含硫交联剂水性聚氨酯的制备及其性能／姚机艳，林强，袁爱宁，等（安徽大学化学化工学院）ʊ精细化工．－２０１８，３５（１）：３６－４２聚氨酯防腐涂层实验室光加速老化对比研究／李倩倩，李晖，李朝阳，等（中国兵器工业集团第五三研究所等）ʊ涂料工业．－２０１８，４８（９）：４６－５１聚氨酯／硅酸盐复合材料的制备及性能研究／蒋婧，蔡源，汤立新（铜陵职业技术学院等）ʊ塑料工业．－２０１８，４６（５）：１０７－１１１有机硅改性丙三醇非异氰酸酯聚氨酯研究／刘贵锋，金灿，吴国民，等（中国林业科学研究院林产化学工业研究所等）ʊ热固性树脂．－２０１８，３３（２）：１－６聚氨酯支撑结构免充气轮胎仿真模拟与优化／王文峰，雍占福，王裕成，等（青岛科技大学）ʊ工程塑料应用．－２０１８，４６（５）：４８－５１，５６有机硅改性聚氨酯海绵的吸声性能分析／张胜强，芮晓丽，朱盼，等（中国汽车技术研究中心汽车试验研究所等）ʊ科学技术与工程．－２０１８（３１）：１４２－１４６聚氨酯材料在人工半月板中的应用／陈尚钧，沈先月，左建林，等（吉林大学中日联谊医院骨科等）ʊ中华老年骨科与康复电子杂志．－２０１８（６）：３７４－３７７多酚改性两性聚氨酯的制备及性能／闫转，王学川，刘新华，等（陕西科技大学轻工科学与工程学院等）ʊ陕西科技大学学报．－２０１８，３６（４）：１２－１６废旧聚氨酯回收制备无卤阻燃泡沫的研究／韩瑞，顾晓华，王贤泽，等（齐齐哈尔大学材料科学与工程学院等）ʊ齐齐哈尔大学学报（自然科学版）．－２０１８（５）：４３－４６双组份聚氨酯复合材料反应特性的研究／姚克俭，张彪，李晓飞（合肥安利聚氨酯新材料有限公司）ʊ安徽化工．－２０１８，４４（４）：４４－４７阻燃剂对聚氨酯阻尼涂料性能的影响／张茂伟，周宏达，邸春阳，等（青岛海洋新材料科技有限公司等）ʊ涂料工业．－２０１８，４８（３）：６９－７２聚醚／聚酯型软质聚氨酯泡沫的合成研究／王萌霞，王香梅，李倩，等（中北大学）ʊ高分子通报．－２０１８（３）：４６－５２聚甲醛／聚氨酯合金的性能及工艺研究／曹绍强，陈锋，叶坤豪，等（金发科技股份有限公司）ʊ广州化工．－２０１８，４６（１０）：１８－２０，５５阻燃型聚氨酯高压电缆接头灌封胶性能研究／杨志星，丁学渊，吴蓁（上海应用技术大学）ʊ聚氨酯工业．－２０１８，３３（１）：２３－２６聚酯型聚氨酯合成革耐水解性能的研究／王海峰（合肥安利聚氨酯新材料有限公司）ʊ安徽化工．－２０１８，４４（２）：６９－７１，７４聚氨酯丙烯酸酯的涂膜制备及性能研究／丁文飞，姜玲梅，王锦艳，等（大连理工大学）ʊ聚氨酯工业．－２０１８，３３（１）：３４－３７二氧化硅气凝胶／聚氨酯隔热材料的研究／田骏，叶丹丹，罗梅杰（海军驻上海江南造船（集团）有限责任公司等）ʊ玻璃钢／复合材料．－２０１８（３）：９６－１００发泡剂对微孔聚氨酯弹性体性能的影响／方雅茹，刘锦春（青岛科技大学）ʊ特种橡胶制品．－２０１８，３９（４）：１５－１８，改善ＭＤＩ型聚氨酯耐黄变性能的研究进展／苗洁，耿瑾（温州市质量技术监督检测院等）ʊ塑料工业．－２０１８，４６（１０）：９－１１，６６聚二甲基硅氧烷⁃水性聚氨酯的合成与性能／张凡军，张玲玉，贺媛媛，等（四川大学高分子科学与工程学院）ʊ高分子材料科学与工程．－２０１８，３４（７）：４１－４７阻燃剂ＴＣＥＰ含量对聚氨酯弹性体性能影响／刘贺，孙希路，马凤国（青岛科技大学）ʊ合成材料老化与应用．－２０１８，４７（２）：１８－２０，８６不同粒径石墨增强硬质聚氨酯泡沫塑料的研究／吕兵，李冠杰（吉林省建筑科学研究设计院建材与节能检测研究所等）ʊ北方建筑．－２０１８（３）：７０－７２氧化石墨烯／聚氨酯复合涂料的制备及其性能／李辉（渤海船舶职业学院）ʊ化学与粘合．－２０１８（５）：３５１－３５４食品软包装塑料凹版印刷聚氨酯油墨的研制／王学林，聂勇，岳长德，等（漯河樱花包装材料有限公司）ʊ广州化工．－２０１８，４６（２）：６９－７１衣康酸酯基聚氨酯乳液的制备及其性能／王阳，张欢欢，解鸿宇，等（青岛科技大学化工学院）ʊ青岛科技大学学报（自然科学版）．－２０１８，３９（Ｓ１）：４１－４５，４８抗氧剂对聚氨酯材料热稳定性的影响／董全霄，谢永江，郑新国，等（中国铁道科学研究院研修学院等）ʊ塑料．－２０１８，４７（４）：６３－６５，８９ＵＶ固化水性聚氨酯油墨的制备及性能研究／汪若冰（桐城师范高等专科学校）ʊ安阳师范学院学报．－２０１８（２）：４２－４５‘聚氨酯工业“编辑部整理。
2019年中国聚氨酯研究与应用论文题录(二)
２０１９年中国聚氨酯研究与应用论文题录（二）界面聚合法聚氨酯微胶囊相变材料性能研究／康永（榆林市瀚霆化工技术有限公司）ʊ橡塑技术与装备．－２０１９，４５（６）：３１－３８形状记忆聚氨酯泡沫的制备与性能研究／李帅，张均，陈建君，等（北京化工大学材料科学与工程学院）ʊ聚氨酯工业．－２０１９，３４（２）：２０－２２无溶剂型双组分聚氨酯接枝环氧树脂胶粘剂的制备及性能／张忠厚，谭延方，韩琳，等（郑州轻工业大学）ʊ中国胶粘剂．－２０１９，２８（５）：１２－１７无氟水性聚氨酯拒水剂的合成及其在棉织物上的应用／翁雨晴，王少飞，李瀚宇，等（江南大学生态纺织教育部重点实验室，江南大学江苏省功能纺织品工程技术研究中心，北京中纺化工股份有限公司）ʊ东华大学学报（自然科学版）．－２０１９，４５（５）：６９５－７０２高锂盐含量聚氨酯基固态电解质的制备与性能／史高健，马沛宇，宋有信，等（安徽大学化学化工学院安徽省绿色高分子重点实验室）ʊ精细化工．－２０１９，３６（４）：７３７－７４３二氧化硅改性聚氨酯树脂的研究进展／靳跃华，宁培森，丁著明（天津渤海精细化工有限公司，天津市合成材料工业研究所有限公司）ʊ热固性树脂．－２０１９，３４（４）：６１－６５，７０聚氨酯增韧改性环氧树脂作为混凝土裂缝快速修补材料的研究／陈杨杰，张雄飞（长沙理工大学化学与生物工程学院）ʊ中外公路．－２０１９，３９（４）：２２９－２３３聚氨酯／氮化硼包覆改性玻璃纤维透湿导热膜的制备与性能研究／王双双，沈惠玲，史亚鹏（天津科技大学化工与材料学院）ʊ塑料科技．－２０１９，４７（１）：３７－４２聚氨酯在人造板行业的应用／季永臣，徐伟涛，张佳彬，等（山东农业大学林学院，国家林业和草原局林产工业规划设计院，黑龙江省木材科学研究所）ʊ林产工业．－２０１９，４６（２）：５４－５８松香改性高分子材料的研究和应用进展／乐碧兰，季慧（山东正安安全环境科技发展有限公司，山东诚泰安全技术咨询有限公司）ʊ化工管理．－２０１９（２３）：１８３－１８４聚氨酯⁃环氧树脂互穿网络聚合物耐蚀阻尼涂料的制备与表征／庄建煌（国网福建省电力有限公司莆田供电公司）ʊ材料保护．－２０１９，５２（１）：６５－６９木质素基聚氨酯的制备及吸附性能分析／陈凤贵，陈相杨，黄露，等（长江师范学院化学化工学院，长江师范学院武陵山片区绿色发展协同创新中心）ʊ华中科技大学学报（自然科学版）．－２０１９，４７（１）：４４－４９功能性聚氨酯在防腐涂料中研究进展／李治韬，程原，赵本波，等（中北大学化学工程与技术学院，化工综合国家级实验教学示范中心）ʊ高分子通报．－２０１９（６）：１０－１７软段结构对聚氨酯弹性体性能的影响／张聪聪，郑梦凯，李伯耿（化学工程联合国家重点实验室，浙江大学化学工程与生物工程学院）ʊ化工学报．－２０１９，７０（１０）：４０４３－４０５１电子行业用反应型聚氨酯热熔胶的研究进展／胡树，孙立民，张利利，等（聚纶材料科技（深圳）有限公司研究开发部，深圳市新纶科技股份有限公司科技创新中心）ʊ粘接．－２０１９，４０（１）：４１－４５改性木质素基多元醇在聚氨酯中的应用／何甜（华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室）ʊ造纸科学与技术．－２０１９，３８（１）：２０－２６生物质聚氨酯研究进展／李娟，刘枫（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心）ʊ当代化工研究．－２０１９（２）：１８７－１８８丙烯酸改性松香基ＴＤＩ型聚氨酯的制备及表征／边峰，余彩莉，陈勇，等（桂林理工大学化学与生物工程学院，大连理工大学精细化工重点实验室，桂林理工大学材料科学与工程学院）ʊ高分子材料科学与工程．－２０１９，３５（１）：２５－３０固态锂离子电池用聚碳酸酯型聚氨酯粘结剂／王超，姜时锋，郭晓艳，等（安徽大学化学化工学院，安徽省绿色高分子重点实验室，水基高分子材料安徽省工程技术研究中心）ʊ精细化工．－２０１９，３６（５）：９５７－９６２聚氨酯／氨基修饰石墨烯泡沫复合材料微孔结构及性能研究／李莹，张晨（北京化工大学材料科学与工程学院，碳纤维及功能高分子教育部重点实验室）ʊ中国塑料．－２０１９，３３（５）：７－１３蓖麻油交联改性对室温自愈合聚氨酯性能的影响／莫汉豪，唐亚丽，卢立新，等（江南大学机械工程学院，江苏省食品先进制造装备技术重点实验室）ʊ功能高分子学报．－２０１９，３２（４）：５０１－５０６聚氨酯／纳米纤维素／聚磷酸铵泡沫的制备与表征／刘建初，王雪，刘志明（东北林业大学材料科学与工程学院）ʊ塑料科技．－２０１９，４７（２）：３５－３９聚乳酸多元醇的制备研究／李朝华，袁明伟，王煜丹，等（云南民族大学，云南省聚乳酸工程技术研究中心）ʊ云南民族大学学报（自然科学版）．－２０１９，２８（１）：３１－３５无溶剂合成革用有机硅改性聚氨酯的性能研究／温荣政，杜俊超，孙海欧，等（国家反应注射成型工程技术研究中心，黎明化工研究设计院有限责任公司）ʊ化学推进剂与高分子材料．－２０１９，１７（１）：４０－４３纳米ＳｉＯ２改性热可逆自修复聚氨酯的修复行为／卞耀辉，冯利邦，于正洋，等（兰州交通大学材料科学与工程学院）ʊ高分子材料科学与工程．－２０１９，３５（５）：４４－５０‘聚氨酯工业“编辑部整理。
石英砂_聚氨酯复合耐磨材料研究_陈本琏
石英砂/聚氨酯复合耐磨材料研究陈本琏1 张国辉2 隋肃2(1青岛市城阳区建工质检站,青岛266109;2济南大学,济南250022)摘 要:以石英砂、聚氨酯树脂为主要原料,经特定工艺加工成具有弹性的复合耐磨材料;对材料性能进行了实验研究,并从理论上对复合材料的结合界面进行了分析;利用复合耐磨材料制作成磨机衬板,对其耐磨性能进行了实验研究。
关键词:耐磨材料;石英砂;聚氨酯树脂;磨机衬板中图分类号:T Q172.6+3 文献标识码:A 文章编号:1003-1324(2005)03-0046-031 研究目的在建材行业中,粉磨作业一直以其低效率、高能耗而受到关注,为了提高效率,降低能耗,广大科技人员做了大量的研究工作,使粉磨装备的研究取得了重大进展。
就使用最广的球磨机和振动磨而言,内装衬板材料的研究,一直是提高粉磨效率的重要环节之一。
目前己开发了多种档次和品质的金属衬板、陶瓷衬板和橡胶衬板,取得了可喜的成绩。
但由于材质本身的限制,这些衬板在使用中也同时存在一些缺陷。
如金属衬板重量大,设备负荷高,更换复杂,且只能用于粉磨不怕铁质污染的物料;陶瓷衬板受生产工艺限制,一般价格偏高,在使用中一旦出现破裂,就必须全部更换,材质有效利用率很低,且磨腔容积显著下降,产量低,寿命短;橡胶衬板存在易老化,抗撕裂性差的缺点,特别是在高速硬质物料的冲击下,作业温度较高,磨损速度大大加快。
因此,运用当代复合材料技术,开发一种新型的复合材料衬板,是非常有意义的。
聚氨酯弹性体是一种介于橡胶与塑料之间的高分子材料,它在具备一定弹性的同时,还具有很好的耐磨、耐温性能和抗撕裂能力。
若将该树脂与无机非金属硬质填料结合制成复合材料磨机衬板,既可以增加材料的耐磨强度,又可缓解研磨体对衬板的冲击力,从而提高衬板的使用寿命;随着硬质填料的掺入,可大大降低衬板的成本,提高衬板的市场竞争能力。
依据复合材料的特点,在生产中可根据实际使用要求,掺加不同的硬质填料,以满足不同的使用要求。
酮肼交联水性聚氨酯／聚丙烯酸酯复合树脂的结构和性能研究
ｍ ｌｏ ｏ ｍｅ ｚｔ ｎｐｏｅｓ ｂ ｄ ｉｇｄａｅ ｎ ｅ ｌ ｄ Ｄ Ａ ．Ｔ ｅ ｅｏ ｅ ａ ｏｙ ｗ ｓ ｒｕｈ ｕｓ ｎｐｌ ｒ ａｉ ｒｃｓ， ｙａ ｄｎ ｉ ｔ ｅａｒ ａ ｅ（ Ａ Ｍ） ｈ ｔ ｒ ｎ ｌ ａ ｏ ｇｔ ｉ ｙ ｉ ｏ ｃｏ ｙ ｍｉ ｋ ｎ ｅｂ ｂ
＋丙烯 酸 羟 乙酯
膜， 随水的挥发即产生酮肼交联反应 ， 形成 Ｐ Ａ复合树脂 。 Ｕ
１３ ４ 常 规 水 性 聚 氨 酯／ 丙 烯 酸 酯 复 合 树 脂 的 ． ． 聚
乙烯 基 聚氨 酯预 聚体 的 合 成
合 成
聚碳酸酯二元醇加入 四口烧瓶 中，２ １０℃ 真空脱水 １ｈ 加 ， 入 除去水分 的 Ｄ Ａ， ＭＰ 在氮气保护下 ， 降温 至 ４ ０℃时加人计量
的 Ｔ Ｉ在 ８ Ｄ ， ０℃下反应 ２— ； ３ｈ 加入计量 的丙烯酸羟 乙酯恒温
＋丙烯 酸 酯 单 体
高速 分 散 于 水 中
８ ０℃反应 １～ ， ２ｈ 即得含乙烯基 的聚氨酯 预聚体 ； 将预聚体降 温至 ５ ６ ０— Ｏ℃ ， 入三乙胺 进行 中和 ； 加 然后降 至室温 ， 其问加
Ｆ ｕｉ ａ ｓ ｒ ｎ ｒｄｓｅｔ ｍｅ ｒ（ Ｆ—Ｉ ， ｙ ａ ｃｍ ｃａ ｉａ ａ ａ ｓ （ ＭＡ）ａ ｄａ ｒｓ ｅｒｓ ｔ ｏ ｒ ｒ ｒｎｆ ｍ ｉ ａｅ ｐｃｒ ｔ Ｆ ｅｔ ｏ ｆ ｏ ｅ Ｒ） ｄ ｎｍｉ ｅｈ ｎｃｌ ｎ ｌ ｉ Ｄ ｙｓ ｎ ｂａｉ ｅｉ — ｖ ｓ
剂； 单体滴加完毕后 ， 倒入剩余 的 １４引发剂 ，ｏ℃恒＂３ ｉ ； ／ ９ ７ ０ｍ ｎ ￣ 冷却过滤后 即得到含酮 羰基 的水性 聚丙烯 酸酯树 脂 （ 乳液 ） 。 若加入 Ａ Ｈ， Ｄ 即得含交联剂的水性聚丙烯酸酯树脂 。
高纯石英砂的制备及应用研究进展
1 高纯石英砂的原料
世界上只有少数几种原矿可以生产高纯度的石英砂用 于高科技工业。这种原矿资源储量较少，由于开采力度加 大，已经逐渐枯竭。传统的天然水晶简单提纯的生产方法 远远不能满足工业生产的需要，已逐渐从其他石英矿石中 寻找高纯石英。我国硅石资源种类繁多，储存量大。石英岩、 石英砂岩和脉石英是我国生产高纯石英砂的主要原材料[4]。
而形成的。脉石英常与水晶伴随产生，脉状是脉石英矿的 主要呈现形式，它的二氧化硅含量高达 99%。伴生矿物有 黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿等。四川、黑龙江、湖北等地的变 质岩区是脉石英矿床的主要分布区域。
2 高纯石英砂的制备
石英砂的提纯主要是除去其中少量或微量杂质，获得 高纯石英砂。氧化铁和氧化铝是石英砂中的主要有害物质， 因此对铁和铝的有效去除可以显著体现石英砂提纯和工艺 的技术进步。常用的工艺有擦洗、重选、磁选、浮选、酸浸等。
1）石英岩 石英岩是一种以石英为主的变质岩。它是由石英砂岩 和硅质岩石变质作用形成的。其中二氧化硅含量在 85%以 上，此外还含有少量云母矿物、赤铁矿和针铁矿。青海、辽 宁和陕西是石英岩的主要分布区域。 2）石英砂岩 石英砂岩是由石英颗粒胶结而成的沉积岩。其二氧化 硅含量高达 95%，主要为硅质胶结，铁胶结量小，页岩含量 少。石英砂岩的结构稳定，通常为淡褐色或红色。福建、 广东、广西南部、海南西北部和山东北部沿海地区是石英 砂岩矿床的主要分布区域。 3）脉石英 脉石英是由地下岩浆分泌的硅热液填充在岩石裂隙中
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石英砂/聚氨酯复合耐磨材料研究陈本琏1 张国辉2 隋肃2(1青岛市城阳区建工质检站,青岛266109;2济南大学,济南250022)摘 要:以石英砂、聚氨酯树脂为主要原料,经特定工艺加工成具有弹性的复合耐磨材料;对材料性能进行了实验研究,并从理论上对复合材料的结合界面进行了分析;利用复合耐磨材料制作成磨机衬板,对其耐磨性能进行了实验研究。
关键词:耐磨材料;石英砂;聚氨酯树脂;磨机衬板中图分类号:T Q172.6+3 文献标识码:A 文章编号:1003-1324(2005)03-0046-031 研究目的在建材行业中,粉磨作业一直以其低效率、高能耗而受到关注,为了提高效率,降低能耗,广大科技人员做了大量的研究工作,使粉磨装备的研究取得了重大进展。
就使用最广的球磨机和振动磨而言,内装衬板材料的研究,一直是提高粉磨效率的重要环节之一。
目前己开发了多种档次和品质的金属衬板、陶瓷衬板和橡胶衬板,取得了可喜的成绩。
但由于材质本身的限制,这些衬板在使用中也同时存在一些缺陷。
如金属衬板重量大,设备负荷高,更换复杂,且只能用于粉磨不怕铁质污染的物料;陶瓷衬板受生产工艺限制,一般价格偏高,在使用中一旦出现破裂,就必须全部更换,材质有效利用率很低,且磨腔容积显著下降,产量低,寿命短;橡胶衬板存在易老化,抗撕裂性差的缺点,特别是在高速硬质物料的冲击下,作业温度较高,磨损速度大大加快。
因此,运用当代复合材料技术,开发一种新型的复合材料衬板,是非常有意义的。
聚氨酯弹性体是一种介于橡胶与塑料之间的高分子材料,它在具备一定弹性的同时,还具有很好的耐磨、耐温性能和抗撕裂能力。
若将该树脂与无机非金属硬质填料结合制成复合材料磨机衬板,既可以增加材料的耐磨强度,又可缓解研磨体对衬板的冲击力,从而提高衬板的使用寿命;随着硬质填料的掺入,可大大降低衬板的成本,提高衬板的市场竞争能力。
依据复合材料的特点,在生产中可根据实际使用要求,掺加不同的硬质填料,以满足不同的使用要求。
2 复合界面理论分析硬质填料与聚氨酯树脂复合的关键问题在于二者的结合界面。
一般来说,无机填料很难直接与聚氨酯紧密复合。
以石英砂为例,将不经任何处理的砂粒加入到聚氨酯树脂中,砂粒与聚氨酯的结合只存在简单的机械结合,而无其他更强的键合。
若作为耐磨材料使用,其剥离强度明显达不到要求。
因此,制备石英砂/聚氨酯复合材料,首先要考虑二者的界面结合问题。
化学键是所有各种键合中键能最大的一种。
因此,应考虑对砂粒进行表面处理,使之与聚氨酯之间能生成牢固的化学键。
这样使砂粒与聚氨酯之间,化学键结合与机械键结合共存。
基于这种设想,对不同的无机硬质填料可以选用适当的表面处理剂。
仍以石英砂为例,根据石英砂的分子组成及表面结构,我们选择了有机硅烷类处理剂进行表面处理。
有机硅烷是一类品种很多、效果亦很显著的表面化学处理剂。
其一般通式为:R n Si X4-n式中R是有机基团,该有机基团中含有能与聚氨酯作用形成化学键的活性基,例如:不饱和双键-CH=CH2,环氧基,氨基-NH2,巯基-SH等。
式中X是易于水解的基团,水解后能与砂粒表面作用。
例如:-OCH3,-OC2H5,C1等。
式中n为1、2或3,绝大多数硅烷处理剂n=1。
下面以 -氨丙基三乙氧基硅烷[H2N-462005年第欢迎登陆 山东建材信息网(CH2)3-Si-(OC2H5)3]来说明硅烷处理剂的作用机理。
此处,R为氨丙基H2N-(CH2)3-,X为-OC2H3(乙氧基)。
其中H2N-(CH2)3-能与聚氨酯作用形成化学键,-Si(OC2H5)3水解后,Si上形成的-OH能与砂粒表面作用。
具体作用机理如下:(1)X基团与砂粒表面的作用首先是有机硅烷水解,水解后的硅醇基与砂粒表面的羟基发生反应,同时分子间脱水,聚合成膜。
在上述反应中, -氨丙基三乙氧基硅烷水解后生成硅烷三醇的中间产物。
硅烷三醇的三个活性基中,一个与砂粒表面的羟基作用,脱去一分子水而形成强的硅-氧-硅键( Si-O-Si )。
同时,硅烷三醇分子间脱水,也形成硅-氧-硅键,在砂粒表面聚合成连续薄膜。
这样,硅烷表面处理剂通过化学键与砂粒表面牢固结合,并在砂粒表面上形成了R 基向外的有机硅单分子层,改变了砂粒表面原来的性质,使之能够憎水而亲有机溶剂。
(2)R基团与聚氨酯的作用在硅烷处理剂的多个品种中,随着通式R n Si X4-n中R基团的不同,所适应的有机物的种类也不同。
就与聚氨酯反应而言,采用含有胺基的硅烷处理剂较好。
硅烷中的胺基与聚氨酯树脂能顺利地进行反应,并且其反应速度与聚氨酯树脂内部的反应速度基本相同,由此达到最紧密的结合。
因为硅烷处理剂与聚氨酯反应的同时,聚氨酯树脂内部也在进行反应,如果两个反应的速度偏差较大,特别是前者速度小于后者速度时,砂粒表面的R基团就可能来不及与聚氨酯完全键合,达不到理想的复合效果。
我们选用R基为胺基的硅烷处理剂,就可以避免上述问题的产生。
表面带有胺基硅烷处理剂的砂粒,会作为聚氨酯树脂自身反应的一个组分,与正在生成聚氨酯的其他组分共同反应,生成一个牢固的复合材料整体。
3 实验与结果3.1 硬质填料的表面处理选用粒度为0.1~ 1.5m m的石英砂,经水洗后,用两种表面处理剂 -氢丙基三乙氧基硅烷(A)和 -氨丙基三甲基硅烷(B)对石英砂表面进行处理,并通过定性剥离强度实验检查结果,处理结果见表l。
表l 硬质填料表面处理实验效果表面处理剂种类A0.2%水溶液 0.5%水溶液B0.2%水溶液 0.5%水溶液硬质填料与聚氨酯粘接效果好好一般好3.2 石英砂/聚氨酯复合材料磨机衬板的制备石英砂/聚氨酯复合材料磨机衬板制作过程是首先将各种原料按比例计量,石英砂需经表面处理剂预先处理。
将低聚物多元醇、二异氰酸酯合成的预聚体与扩链剂、催化剂、石英砂混合搅拌均匀,注入磨机衬板模具,硫化,脱模,后硫化,制品。
3.3 石英砂/聚氨酯复合材料磨机衬板的耐磨实验在尺寸为 305 305球磨机内镶嵌复合衬板,以钢球为研磨体,石英砂为被研磨物料,对石英砂/聚氨酯复合材料磨机衬板进行耐磨实验。
实验数据见表2。
表2 复合材料磨机衬板的磨耗实验结果累计研磨时间/h 磨体及衬板总量/kg钢球总量/kg绝对磨耗量/kg相对磨耗量/kg衬 板钢 球衬 板钢 球01027.0200001031026.7300.290 1.072111026.4100.610 1.203181026.0800.940 1.254031025.880 1.1400.85289.9825.470.02 1.550.2 1.586339.9825.180.02 1.840.2 1.1447山东建材年第3期4 耐磨性能分析石英砂/聚氨酯复合材料磨机衬板既具有橡胶类物质的弹性,又因其含有硬质物料,而具有刚性衬板的特点,加上其本身耐磨度高,抗腐蚀性能好,因此这种复合材料衬板有着自己的磨损性质。
4.1 磨损形式分析通常来说,普通衬板的磨损形式分为以下几类:(1)疲劳磨损,也称表面疲劳磨损。
这是指在初始变形条件下,由于摩擦引起的作用力太小,不足以引起破坏和从表面上切伤材料。
但在长时间使用后,由于反复作用的结果,这些力将使材料表面层强度变弱。
(2)研磨磨损,也可称为摩擦磨损。
在研磨过程中,被研磨物料是硬而又带有尖棱的。
如果以很大的载荷将其压向磨机衬板的表面,将在衬板材料的表面产生很大的应力,并将引起切割作用,导致高速磨坏。
载荷越大、研磨物料越尖锐、硬度越大,磨损速度越快。
(3)化学磨蚀,即化学腐蚀。
各种浓度的酸、碱以及其它有腐蚀性的介质,都会对衬板产生腐蚀作用,从而引起磨机衬板腐蚀性的化学磨损。
(4)流体磨损。
当衬板用于被水或空气流带动的细粒磨料或水溶液中含有细粒磨料时,就会产生流体磨损,此种磨损多出现在输送设备中。
对于橡胶等软性衬板材料,还存在滚压磨损、热裂磨损等。
但是在上述的各种磨损形式中,对于石英砂/聚氨酯复合材料衬板来说,通常只存在疲劳磨损、研磨磨损、流体磨损。
由于石英砂/聚氨酯复合材料衬板本身具有较高的耐温性能,很好的耐腐蚀性以及较高的硬度。
一般不存在热裂磨损、化学磨损及滚压磨损。
从而显示出其具备的良好的耐磨性能。
4.2 磨耗量分析根据磨耗实验,以钢球为研磨体,石英砂为被研磨物料,经长时间磨耗后,其磨耗量与钢球的磨耗量之比,即板耗与球耗之比为0.02:1.84=1:92。
通常,钢衬板和钢球的板耗与球耗比为1:7,橡胶衬板与钢球的板耗与球耗比为1:20。
按上述数据计算,复合材料衬板的耐磨度是钢衬板耐磨度的13.1倍;是橡胶衬板耐磨度的4.6倍。
由此表明,石英砂/聚氨酯复合材料磨机衬板的耐磨度远远高于钢衬板和橡胶衬板。
5 结束语通过实验与分析,可以初步看出石英砂/聚氨酯复合材料磨机衬板具有以下特点:(1)由于石英砂/聚氨酯复合材料磨机衬板具有很好的耐磨性和很强的耐腐蚀性,可延长衬板的使用寿命和使用周期。
降低磨机维修费用,提高工作效率。
(2)石英砂/聚氨酯复合材料衬板只有钢衬板重量的1/6,刚玉、陶瓷衬板重量的1/4左右。
使用此种复合材料衬板可降低设备的载荷,达到了节能降耗的目的。
(3)复合材料衬板可以针对不同的使用要求,灵活地加入不同的硬质填料,以适用于不同的领域。
例如在复合材料衬板中以刚玉砂作为填料,可以代替刚玉衬;同理也可替代成本较高的其它衬板。
其适应性广,不污染物料。
(4)由于聚氨酯材料的阻尼和吸收作用,减弱了磨机的噪音水平,可改善工作条件。
(5)相对刚玉衬、莫来石衬降低了衬板的成本,而且安装维修方便。
综上所述,石英砂/聚氨酯复合材料磨机衬板具有明显的优势和十分广阔的发展前景,值得我们进一步探索与研究。
(收稿日期:2005-02-21)482005年第欢迎登陆 山东建材信息网。