一种含环氧化端羟基聚丁二烯的复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含环氧化端羟基聚丁二烯的复合材料及其制备方法，该复合材料包含填料和粘合剂，填料以大粒径碳化硅为基础，同时加入细粒径的耐磨氧化物，以环氧树脂为主要粘合剂，形成高堆积密度的复合材料。制备过程采用真空搅拌混料，浇注模具时采用真空浇注加高频振动工艺，进一步提高填料的堆积密度。通过添加环氧化端羟基聚丁二烯增加复合材料的冲击韧性和疏水性。本发明专利技术制备的复合材料陶瓷含量高、气孔率低、韧性好、耐酸腐蚀性强，具有优良的耐磨及耐酸性介质腐蚀的性能，适用于各种工程领域传输设备的大型过流部件，尤其适用于作为酸性介质的过流部件。为酸性介质的过流部件。

【技术实现步骤摘要】
一种含环氧化端羟基聚丁二烯的复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种树脂陶瓷复合材料，具体涉及一种含环氧化端羟基聚丁二烯的树脂陶瓷复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]各种介质传输设备在矿山、火电、化工及水利工程等领域被广泛应用，传输的介质不仅仅是各种液体，很多情况下传输的介质都为液体和固体的混合物。这些介质中不仅含有大量的坚硬固体颗粒，往往还含有各种酸性物质。因此要求介质传输设备的过流部件（如泵壳、叶轮等）要同时具备良好的耐磨和耐腐蚀特性。
[0003]目前介质传输设备的过流部件主要采用高铬合金材料，其材料成本高，加工难度大，耐磨耐腐蚀性并不好，实际使用过程中需要频繁更换过流件。也有采用氟塑料、高分子量聚乙烯等工程塑料，此类材料虽具有优异的耐腐蚀性，但其耐磨性不理想，同时由于塑料的膨胀系数大，造成使用过程的设备尺寸稳定性差，设备的使用温度范围受到限制。
[0004]采用陶瓷颗粒和环氧树脂制备的复合材料兼有优异的耐磨和耐腐蚀性，其耐磨和耐腐蚀性与陶瓷颗粒的含量成正比。但高陶瓷颗粒含量的树脂浇注体系往往存在流动性差、浇注过程容易出现气泡和缺陷。对于大型浇注件，树脂体系的适用期和固化条件是浇注工艺能否成功的关键因素，常用的固化浇注体系由于适用期短，往往在浇注未完成前就凝胶固化。此外，大型浇注件在成型过程中存在较大内应力，在成型和使用过程中容易出现开裂。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种树脂陶瓷复合材料，该复合材料具有优良的耐磨及耐酸性介质腐蚀的性能，适用于各种工程领域传输设备的过流部件，尤其适用于作为酸性介质的过流部件。本专利技术还提供了该复合材料的制备方法，可制备上述复合材料的大型浇注件，制备的复合材料陶瓷含量高、气孔率低、韧性好、耐酸腐蚀性强。
[0006]本专利技术通过对固化剂、固化促进剂的选用和固化工艺条件的控制，一方面满足了大型浇注件在成型过程中对浇注料适用期和固化温度的要求，另一方面采用低黏度的液体酸酐作为固化剂，在满足浇注料流动性要求的条件下，可进一步提高复合材料中陶瓷组分的含量。
[0007]通过使用环氧化端羟基聚丁二烯做为增韧剂，提高了复合材料的韧性，解决了大型浇注件在成型或使用过程中由于应力造成的开裂；使用酸酐类固化剂，固化剂固化后本身具有良好的耐酸性，同时由于环氧化端羟基聚丁二烯自身的疏水性，可有效降低固化物的吸水性，从而进一步提高复合材料耐酸性介质腐蚀的性能。
[0008]本专利技术的技术方案为：分别制备环氧树脂组分和固化剂组分；然后将碳化硅和棕刚玉填料预混后再与环氧化端羟基聚丁二烯、环氧树脂组分、固化剂组分、硅烷偶联剂、分
散剂和消泡剂进行混合，得到复合材料的浇注料；最后将浇注料注入模具并固化成型，脱模后得到含环氧化端羟基聚丁二烯的复合材料。具体制备步骤如下：（1）环氧树脂组分制备：将环氧树脂和环氧活性稀释剂按配比加入反应釜中，在90
‑
110℃保温搅拌反应1.5
‑
2h，得到环氧树脂组分；（2）固化剂组分制备：将液体酸酐固化剂和固化促进剂按配比加入反应釜中，在75
‑
80℃保温搅拌反应1.5
‑
2h，得到固化剂组分；（3）陶瓷填料预处理：将填料碳化硅和棕刚玉按配比在三维混料机中进行预混，预混后在100
‑
120℃进行干燥；（4）浇注料制备：将环氧化端羟基聚丁二烯、环氧树脂组分、固化剂组分以及硅烷偶联剂、分散剂和消泡剂加入混料罐中，搅拌加热至40
‑
60℃，然后在搅拌过程中加入步骤（3）的碳化硅、棕刚玉填料，在真空条件下搅拌混合30
‑
40min，得到浇注料；（5）模具准备：去除模具和预埋件表面油污后固定预埋件，模具组件表面涂脱模剂，组装模具后抽真空检查模具密封性，将模具固定在高频振动台上，连接真空系统；（6）浇注：将步骤（4）的浇注料浇入组装好的模具中，浇注过程模具保持振动，浇注完成后封闭浇注口，保持振动并对模具抽真空；（7）固化：将浇注好的模具放入带有鼓风装置的烘箱中，在70
‑
85℃保温3
‑
4h，然后在1
‑
1.5h 缓慢将温度升至120
‑
150℃，保温固化反应4
‑
6h，最后自然降温冷却至室温，开模后得到含环氧化端羟基聚丁二烯的复合材料。
[0009]进一步的，步骤（1）中所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂和酚醛环氧树脂中的至少一种，优选为双酚F环氧树脂和酚醛环氧树脂两种混合；双酚A环氧树脂优选由双酚A和环氧氯丙烷反应得到的数均分子量≤700的环氧树脂；双酚F环氧树脂优选由双酚F和环氧氯丙烷反应得到的数均分子量≤700的环氧树脂；酚醛环氧树脂优选由线形酚醛树脂与环氧氯丙烷经缩聚反应得到的数均分子量≤700的环氧树脂，环氧当量优选为170
‑
190g/eq。
[0010]所述环氧活性稀释剂为缩水甘油醚或单缩水甘油醚，优选为分子结构中含有疏水烷基的腰果酚缩水甘油醚；缩水甘油醚优选由乙二醇、1.4
‑
丁二醇、1，6
‑
己二醇、新戊二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、1，2
‑
环己二醇等多元醇与环氧氯丙烷反应合成；单缩水甘油醚优选由丁醇、苯甲醇、辛醇、C
12
‑
C
14
烷基醇与环氧氯丙烷反应合成或由邻甲基苯酚、腰果酚与环氧氯丙烷反应合成。
[0011]进一步的，步骤（2）中所述液体酸酐固化剂为四氢苯二甲酸酐、甲基四氢苯二甲酸酐、甲基六氢苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、氢化甲基纳迪克酸酐中的至少一种，优选甲基纳迪克酸酐和或氢化甲基纳迪克酸酐；固化促进剂为苄基二甲胺、2，4，6
‑
三（二甲基氨基甲基）苯酚、1，8
‑
二氮杂
‑
双环（5，4，0）
‑7‑
十一碳烯（DBU）、咪唑、2
‑
甲基咪唑、2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑中的至少一种，优选2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑。
[0012]进一步的，步骤（3）中所述碳化硅为F14和F30两种粒度混合，F14和F30的质量比为（1
‑
4）：1；所述棕刚玉为F500和F1200两种粒度混合，F500和F1200的质量比为1：（1
‑
3）；预混时间为40
‑
60min，干燥时间8
‑
16h。
[0013]进一步的，步骤（4）中所述环氧化端羟基聚丁二烯，是由端羟基聚丁二烯经氧化使
分子中的不饱和键转化得到，分子量为1300
‑
1500，环氧当量为300
‑
500g/eq，羟值为1.7
‑
1.8meq/g。
[0014]进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含环氧化端羟基聚丁二烯的复合材料，其特征在于该复合材料的组分和重量份数比例如下：碳化硅：400
‑
1000棕刚玉：100
‑
300环氧树脂组分：60
‑
100固化剂组分：70
‑
110环氧化端羟基聚丁二烯：10
‑
15硅烷偶联剂：2
‑
5分散剂：3
‑
8消泡剂：2
‑
5。2.如权利要求1所述的含环氧化端羟基聚丁二烯的复合材料，其特征在于所述碳化硅为F14和F30两种粒度混合，F14和F30的质量比为（1
‑
4）：1；所述棕刚玉为F500和F1200两种粒度混合，F500和F1200的质量比为1：（1
‑
3）。3.如权利要求1所述的含环氧化端羟基聚丁二烯的复合材料，其特征在于所述环氧树脂组分由环氧树脂和环氧活性稀释剂反应制得，环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂和酚醛环氧树脂中的至少一种，所述环氧活性稀释剂为缩水甘油醚或单缩水甘油醚。4.如权利要求3所述的含环氧化端羟基聚丁二烯的复合材料，其特征在于所述双酚A环氧树脂为双酚A和环氧氯丙烷反应得到的数均分子量≤700的环氧树脂；所述双酚F环氧树脂为双酚F和环氧氯丙烷反应得到的数均分子量≤700的环氧树脂；所述酚醛环氧树脂为线形酚醛树脂与环氧氯丙烷经缩聚反应得到的数均分子量≤700的环氧树脂，环氧当量为170
‑
190g/eq。5.如权利要求1所述的含环氧化端羟基聚丁二烯的复合材料，其特征在于所述固化剂组分由液体酸酐固化剂和固化促进剂反应制得，液体酸酐固化剂为四氢苯二甲酸酐、甲基四氢苯二甲酸酐、甲基六氢苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐和氢化甲基纳迪克酸酐中的至少一种，固化促进剂为苄基二甲胺、2，4，6
‑
三（二甲基氨基甲基）苯酚、1，8
‑
二氮杂
‑
双环（5，4，0）
‑7‑
十一碳烯（DBU）、咪唑、2
‑
甲基咪唑和2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑中的至少一种。6.如权利要求1所述的含环氧化端羟基聚丁二烯的复合材料，其特征在于所述环氧化端羟基聚丁二烯，是由端羟基聚丁二烯经氧化使分子中的不饱和键转化得到，分子量为13...

【专利技术属性】
技术研发人员：王自新，蒋纪伦，蒋静杰，张朝选，
申请(专利权)人：洛阳嘉斯诺泵业制造有限公司，
类型：发明
国别省市：