水轮机过流部件改性聚氨酯涂层和制备方法技术

本发明专利技术提供了一种水轮机过流部件改性聚氨酯涂层和制备方法，涉及水轮机部件的涂层技术领域，为解决现有水轮机过流部件难以同时抗磨蚀和抗空蚀的问题而设计。水轮机过流部件改性聚氨酯涂层由二异氰酸酯、聚醚多元醇、扩链剂、丙二醇甲醚乙酸酯、端羟基聚硅氧烷和笼型聚倍半硅氧烷改性纳米陶瓷颗粒构成。本发明专利技术提供的水轮机过流部件改性聚氨酯涂层可以提高水轮机过流部件的抗空蚀和抗磨蚀性能。水轮机过流部件的抗空蚀和抗磨蚀性能。水轮机过流部件的抗空蚀和抗磨蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
水轮机过流部件改性聚氨酯涂层和制备方法


[0001]本专利技术涉及水轮机部件的涂层
，具体而言，涉及一种水轮机过流部件改性聚氨酯涂层和制备方法。

技术介绍

[0002]多泥沙河流上的水轮机受到高含沙水流的冲击，造成磨损、空蚀破坏以及二者相互耦合的作用，导致其过流部件易磨蚀破坏，造成母材损失，影响机组安全稳定运行。基于此，需要通过表面改性提高金属部件服役效能。
[0003]基于高分子的复合涂层，如环氧金刚砂、复合树脂、聚氨酯弹性体等在成本、性能方面都具有较大的优势；可以通过涂抹、浇注等方式覆盖于过流表面，在较低的成本下，实现优良的耐空蚀能力。近年来研究发现，聚氨酯弹性体由于其软硬结合的网络结构，具有极好的韧性，从而提供涂层优异的抗空蚀能力。然而，多数水轮机运行中所面临的环境不仅有空蚀，还有泥沙流动对过流部件带来的磨损，上述材料并不能很好的应对以上两种及二者耦合所产生的破坏作用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的第一个目的在于提供一种水轮机过流部件改性聚氨酯涂层，以解决现有水轮机过流部件难以同时抗磨蚀和抗空蚀的技术问题。
[0005]本专利技术提供的水轮机过流部件改性聚氨酯涂层，由二异氰酸酯、聚醚多元醇、扩链剂、丙二醇甲醚乙酸酯、端羟基聚硅氧烷和笼型聚倍半硅氧烷改性纳米陶瓷颗粒构成。
[0006]本专利技术水轮机过流部件改性聚氨酯涂层带来的有益效果是：
[0007]其中，二异氰酸酯、聚醚多元醇、扩链剂为聚氨酯的常用组分，在此不再赘述。而端羟基聚硅氧烷抗水解能力强，可以提高材料的疏水性；丙二醇甲醚乙酸酯为5
‑
25份，可以作为溶剂，有效地提高加工性能；笼型聚倍半硅氧烷改性纳米陶瓷颗粒具有纳米级尺寸，则可以起到增强增韧的效果，从而使得上述涂层，不但可以有效提高涂层对空蚀能量的耗散，具有较好的抗空蚀性能，而且笼型聚倍半硅氧烷改性纳米陶瓷颗粒本身硬度较高，还可以具有较好的抗磨蚀性能。
[0008]优选的技术方案中，以重量份数计，所述二异氰酸酯为15
‑
25份，聚醚多元醇为40
‑
65份，扩链剂为2
‑
5份，端羟基聚硅氧烷为5
‑
25份，丙二醇甲醚乙酸酯为5
‑
25份，笼型聚倍半硅氧烷改性纳米陶瓷颗粒10
‑
20份。
[0009]优选的技术方案中，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种。
[0010]优选的技术方案中，所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚PTMG1000和PTMG2000中的一种或两种。
[0011]优选的技术方案中，所述扩链剂为3,3'
‑
二氯
‑
4,4'
‑
二氨基二苯甲烷、3,5
‑
二甲硫基甲苯二胺、1,4
‑
丁二醇和乙二醇中的一种或两种。
[0012]优选的技术方案中，所述笼型聚倍半硅氧烷改性纳米陶瓷颗粒为使用笼型聚倍半硅氧烷对纳米陶瓷颗粒改性而成，所述纳米陶瓷颗粒为二氧化硅和氧化铝中的一种或两种混合物；
[0013]所述笼型聚倍半硅氧烷的化学结构如下：
[0014][0015]R1为如下a，b结构中的一种，n＝0
‑
5；
[0016][0017]R2为丙基、异丙基中的一种。
[0018]本专利技术的第二个目的在于提供一种制备方法，以解决现有水轮机过流部件难以同时抗磨蚀和抗空蚀的技术问题。
[0019]本专利技术提供的制备方法，用于制备上述的水轮机过流部件改性聚氨酯涂层，包括以下步骤：
[0020]将二异氰酸酯、聚醚多元醇和端羟基聚硅氧烷混合、搅拌并加热至110℃保持15分钟，冷却，形成预聚体；
[0021]将扩链剂、笼型聚倍半硅氧烷改性纳米陶瓷颗粒和丙二醇甲醚乙酸酯混合、搅拌并加热至120℃保持5分钟，冷却，形成交联剂；
[0022]将所得的预聚体和交联剂混合并搅拌，随后通过刮涂、刷涂或滚涂的方式涂于部件表面。
[0023]采用上述的制备方法制备的水轮机过流部件改性聚氨酯涂层，可以提高水轮机过流部件的抗空蚀和抗磨蚀性能。
[0024]优选的技术方案中，制备方法还包括制备笼型聚倍半硅氧烷改性纳米陶瓷颗粒的步骤：将笼型聚倍半硅氧烷溶解于乙醇和水的混合溶剂中，水解10分钟，乙醇与水的体积比为1:1；向水解完的笼型聚倍半硅氧烷溶液中加入纳米陶瓷颗粒，在室温下反应30分钟；将反应完成的混合物用甲苯清洗3次，并浓缩获得改性纳米陶瓷颗粒悬浮液。
[0025]优选的技术方案中，所述纳米陶瓷颗粒的直径为200
‑
2000nm。
[0026]优选的技术方案中，制备笼型聚倍半硅氧烷改性纳米陶瓷颗粒的步骤中，所述笼型聚倍半硅氧烷与所述纳米陶瓷颗粒的重量比为1:50
‑
500。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或
技术介绍
中的技术方案，下面将对实施例或
技术介绍
描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例四提供的水轮机过流部件改性聚氨酯涂层与对比例在抗磨蚀性能的对比图；
[0029]图2为本专利技术实施例四提供的水轮机过流部件改性聚氨酯涂层与对比例在抗空蚀性能的对比图；
[0030]图3为本专利技术实施例六所用的笼型聚倍半硅氧烷的结构示意图；
[0031]图4为本专利技术实施例七所用的笼型聚倍半硅氧烷的结构示意图；
[0032]图5为本专利技术实施例八所用的笼型聚倍半硅氧烷的结构示意图。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0034]实施例一：
[0035]水轮机过流部件改性聚氨酯涂层，由二异氰酸酯、聚醚多元醇、扩链剂、丙二醇甲醚乙酸酯、端羟基聚硅氧烷和笼型聚倍半硅氧烷改性纳米陶瓷颗粒构成。
[0036]其中，二异氰酸酯为、聚醚多元醇、扩链剂为聚氨酯的常用组分，在此不再赘述。而端羟基聚硅氧烷抗水解能力强，可以提高材料的疏水性；丙二醇甲醚乙酸酯为5
‑
25份，可以作为溶剂，有效地提高加工性能；笼型聚倍半硅氧烷改性纳米陶瓷颗粒可以有效提高涂层对空蚀能量的耗散，具有较好的抗空蚀性能，而且笼型聚倍半硅氧烷改性纳米陶瓷颗粒本身硬度较高，还可以具有较好的抗磨蚀性能。
[0037]具体的，以重量份数计，二异氰酸酯为15
‑
25份，聚醚多元醇为40
‑
65份，扩链剂为2
‑
5份，端羟基聚硅氧烷为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水轮机过流部件改性聚氨酯涂层，其特征在于，由二异氰酸酯、聚醚多元醇、扩链剂、丙二醇甲醚乙酸酯、端羟基聚硅氧烷和笼型聚倍半硅氧烷改性纳米陶瓷颗粒构成。2.根据权利要求1所述的水轮机过流部件改性聚氨酯涂层，其特征在于，以重量份数计，所述二异氰酸酯为15
‑
25份，聚醚多元醇为40
‑
65份，扩链剂为2
‑
5份，端羟基聚硅氧烷为5
‑
25份，丙二醇甲醚乙酸酯为5
‑
25份，笼型聚倍半硅氧烷改性纳米陶瓷颗粒10
‑
20份。3.根据权利要求2所述的水轮机过流部件改性聚氨酯涂层，其特征在于，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种。4.根据权利要求2所述的水轮机过流部件改性聚氨酯涂层，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚PTMG1000和PTMG2000中的一种或两种。5.根据权利要求2所述的水轮机过流部件改性聚氨酯涂层，其特征在于，所述扩链剂为3,3'
‑
二氯
‑
4,4'
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二氨基二苯甲烷、3,5
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二甲硫基甲苯二胺、1,4
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丁二醇和乙二醇中的一种或两种。6.根据权利要求2所述的水轮机过流部件改性聚氨酯涂层，其特征在于，所述笼型聚倍半硅氧烷改性纳米陶瓷...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，李勇，刘福广，张周博，杨二娟，韩天鹏，张璐，马亚龙，常哲，孙睿，谢威威，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：