一种耐磨型树脂粘接SiC复合材料制造技术

本发明专利技术属于材料技术领域，公开了一种耐磨型树脂粘接SiC复合材料，按质量份数计，包括树脂100份、SiC填料500～800份、引发剂1～2份、消泡剂、促进剂、偶联剂和延迟剂，所述延迟剂包括乙酰丙酮和苯甲醇。本发明专利技术的有益效果是：该树脂/SiC复合陶瓷材料的凝胶时间和固化时间可控，生产中的可操作时间明显变长，生产工艺更加稳定，极大提高了产品质量，降低了由于树脂不稳定造成的产品报废，提高了经济效益。有效提高了材料的耐磨性能和产品的稳定性，满足了树脂/SiC复合陶瓷产品力学强度、耐磨性、耐腐蚀性等方面的设计要求。蚀性等方面的设计要求。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨型树脂粘接SiC复合材料


[0001]本专利技术属于材料
，特别涉及一种耐磨型树脂粘接SiC复合材料。

技术介绍

[0002]乙烯基酯树脂是20世纪60年代开始应用的新型树脂，主要由环氧树脂与不饱和的一元羧酸(多为丙烯酸)聚合而成，也称为环氧丙烯酸树脂。其工艺性能与不饱和聚酯相似，化学结构和环氧树脂相近，因而具有优异的耐化学品和耐溶剂性，结合了聚酯和环氧树脂的长处，是一种优良的耐腐蚀树脂。
[0003]碳化硅(SiC)俗称金刚砂，是用石英砂、石油焦或煤焦、木屑等原料通过电阻炉高温冶炼而成。它是由元素周期表中IV
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IV主族元素构成的二元化合物，碳化硅晶体和金刚石一样，是原子晶体，空间网状结构，一个C与四个Si形成正四面体结构，一个晶胞内有4个碳原子和4个Si原子，Si
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C间通过强的sp3键结合。独特的结构赋予了碳化硅材料众多的优异性能。其硬度很高，莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上最硬的金刚石(10级)，具有强度高、耐磨性好、耐化学腐蚀性强、抗氧化性优良、热导率高、高温稳定性好、热膨胀系数低等优点，从而被广泛应用于高性能复合材料的制备。
[0004]将固定级配的碳化硅颗粒混合均匀，加入一定比例的乙烯基酯树脂，通过常温自固化和高温后固化后，形成一种新型的乙烯基酯树脂/SiC复合陶瓷材料，力学强度高，冲击韧性好，耐磨性好、耐化学腐蚀性强，对金属和非金属材料的表面具有优异的粘结强度，常温抗折强度高达100MPa以上，适用于各种受介质冲刷磨蚀、腐蚀工件(如渣浆泵泵体、叶轮、护板、短管等)的修复，具有良好的可塑性，可做成各种形状的工件或设备，是耐腐、耐磨合金材料良好的替代品。
[0005]乙烯基酯树脂在使用过程中常存在以下问题：凝胶固化时间受环境温度影响较大，夏季环境温度较高(≥30℃)时，树脂凝胶时间一般不超过20min，可操作时间严重不足，产品收缩较大，热应力集中，易产生裂纹。因此，希望在乙烯基酯树脂/SiC复合陶瓷过流部件的成型过程中最好具有以下四个特点：(1)乙烯基酯树脂有较长的凝胶时间，以便于常温施工，一般要求凝胶时间3h左右；(2)乙烯基酯树脂/SiC复合陶瓷材料浇注入模具型腔后有较快的固化速度，以提高生产效率，一般要求凝胶至固化的时间不长于1小时；(3)凝胶固化时放热缓慢，放热峰温度尽可能低，以减少产品内部的热应力；(4)乙烯基酯树脂/SiC复合陶瓷材料的粘度尽可能低，流动性尽可能好，以便于快速脱除混合料中裹挟的气泡以及便于操作；(5)固化时的收缩尽可能小，以防止产品发生形变或关键尺寸发生变化等。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种耐磨型树脂粘接SiC复合材料，具有树脂凝胶时间长，固化速率快，固化率高的效果。
[0007]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：按质量份数计，包括树脂100份、SiC填料500～800份、引发剂1～2份、消泡剂、促进剂、偶联剂和延迟剂，所述延迟
剂包括乙酰丙酮和苯甲醇。
[0008]本专利技术的进一步设置为：所述树脂为双酚A型环氧乙烯基酯树脂。
[0009]本专利技术的进一步设置为：所述SiC填料包括10
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24目的碳化硅砂粉体40
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140份；24
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50目的碳化硅砂粉体200
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240份；50
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80目的碳化硅砂粉体160
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240份；80
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200目的碳化硅砂粉体100
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200份；200目以下的碳化硅砂粉体80
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160份。
[0010]本专利技术的进一步设置为：所述引发剂为低活过氧化甲乙酮、异丙苯过氧化氢、过氧化二苯甲酰。
[0011]本专利技术的进一步设置为：所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂通过迁移法添加至树脂中。
[0012]本专利技术的进一步设置为：所述偶联剂为KH
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570 0.5～2.5份。
[0013]本专利技术的进一步设置为：所述促进剂为浓度为6％的环烷酸钴0.1～0.5份。
[0014]本专利技术的进一步设置为：所述延迟剂包括乙酰丙酮0.02～0.10份，苯甲醇1～3份。
[0015]本专利技术的进一步设置为：特征在于：还包括0.5～2份氯化钙。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017]1.在乙烯基酯树脂中加入0.02％～0.10％(重量份)的乙酰丙酮，凝胶时间和固化时间明显延长，凝胶至固化时间明显缩短，固化速度明显提高，生产中的可操作时间明显变长，生产工艺更加稳定。
[0018]2.延迟剂乙酰丙酮原料易得，价格适中，制造使用方便，对树脂基固化制品色泽影响不大，具有实际应用价值。选用上述配方设计，获得了性能优良的改性乙烯基酯树脂，满足了乙烯基酯树脂/SiC复合陶瓷泵力学强度、耐磨性、耐腐蚀性等方面的设计要求。稳定了生产工艺，极大提高了乙烯基酯树脂/SiC复合陶瓷泵的产品质量，降低了由于树脂不稳定造成的产品报废，提高了经济效益。
[0019]3.在树脂中添加乙酰丙酮后，树脂放热峰温度会降低，凝胶时间延长，但延迟剂用量增加到一定程度，乙烯基酯树脂/SiC复合材料的结合强度会有所降低。因此延迟剂中还包含苯甲醇，树脂在凝胶状态下温度较低，苯甲醇只有在较高温度下才会发生氧化反应，不会对凝胶时间造成影响，在树脂从凝胶状态转变成固化状态时，树脂温度升高，在较高温度下，苯甲醇在过氧化物引发剂的氧化作用、以及环烷酸钴的催化作用下快速被氧化成酸，改变树脂的pH值，使树脂呈现酸性，从而使乙酰丙酮从缓聚剂转变为固化促进剂，加速树脂固化，缩短了固化时间；同时苯甲醇在氧化过程中缓慢放热，提高了放热峰的温度，从而使得树脂固化率升高。
[0020]4.在树脂中添加有氯化钙，氯化钙可对苯甲醇氧化成酸过程中的微量水分进行吸收，避免水分对树脂的强度造成影响。
[0021]5.乙烯基酯树脂粘接SiC颗粒复合材料中加入KH
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570后，可显著提高其粘接强度，随着KH
‑
570加入量的增大，粘接强度都呈现一种趋势：先迅速增大直至最高值，然后缓慢降低。
具体实施方式
[0022]下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人
员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]实施例1
[0024]取100g双酚A型环氧乙烯基酯树脂，SiC填料，低活过氧化甲乙酮2g、消泡剂0.5g、浓度为6％的环烷酸钴0.13g、KH
‑
570 0.5g、乙酰丙酮0.1g，苯甲醇1g、氯化钙2g，其中SiC填料包括10
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24目的碳化硅砂粉体100g；24
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50目的碳化硅砂粉体200g；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨型树脂粘接SiC复合材料，其特征在于：按质量份数计，包括树脂100份、SiC填料500～800份、引发剂1～2份、消泡剂、促进剂、偶联剂和延迟剂，所述延迟剂包括乙酰丙酮和苯甲醇。2.根据权利要求1所述的一种耐磨型树脂粘接SiC复合材料，其特征在于：所述树脂为双酚A型环氧乙烯基酯树脂。3.根据权利要求1所述的一种耐磨型树脂粘接SiC复合材料，其特征在于：所述SiC填料包括10
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24目的碳化硅砂粉体40
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140份；24
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50目的碳化硅砂粉体200
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240份；50
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80目的碳化硅砂粉体160
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240份；80
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200目的碳化硅砂粉体100
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200份；200目以下的碳化硅砂粉体...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳白梅，刘凯，李秋南，姜晓灵，许斌，赵涛，黄涛，
申请(专利权)人：汉江弘源襄阳碳化硅特种陶瓷有限责任公司，
类型：发明
国别省市：