專利名稱:聚氨脂與金屬的粉體粘合劑及其施工工藝的制作方法
本發明屬于水力機械的抗磨損抗氣蝕技術，更具體地說涉及一種聚氨脂與金屬高強耐水粘接的技術。
抵抗水力機械的磨損與氣蝕是國內外水利工作者極為關注的重要課題，美國R、T柯乃普等的專著“空化與氣蝕”(水利出版社，1981)研究了清水條件下氣蝕破壞的機理與過程。美聯學者C、π卡茹列夫的專著氣蝕與水力磨損探討了含有泥砂的混水條件下的氣蝕與磨損，這些研究多局限于金屬材料。采用高鉻高鎳不銹鋼制造的水輪機具有良好的抗氣蝕性能，但不能低抗泥砂的磨損破壞。我國近年來也開發和利用了一些金屬抗磨材料，如耐磨焊條或合金粉末噴焊。近年來人們又開發和利用了在金屬基材的工作面上噴涂或涂敷非金屬保護層的技術來抵抗磨損和氣蝕，如在金屬基材上覆蓋一層環氧金剛砂或復合尼龍等非金屬保護層。盡管做了種種努力，目前尚未找到既抗磨損又抗氣蝕的技術。
在用作保護層的非金屬材料中，某些聚氨酯是一種既抗氣蝕又抗磨損的理想材料，本發明的試驗與國內外的研究都證明了這一點，但其效果好壞的關鍵是如何將聚氨脂高強耐水地粘接在金屬基材的工作面上，國內一些單位都是采用聚氨脂的溶劑型分層涂施法，其缺點在于這種聚氨脂保護層的剝離強度低，抗氣蝕性能差，在使用中往往早期脫落。國內有些單位采用聚氨脂雙組分粘合劑粘接聚氨脂與金屬，其缺點是粘接強度不高，耐水性很差，使用中常早期脫落。綜上所述可以明顯看出，盡管某些聚氨脂有良好的抗磨損抗氣蝕能力，但由于未能找到理想的粘合劑以及與之相適應的施工工藝，所以這種材料還未成功地應用在水力機械上。
本發明的任務在于開發一種能夠把聚氨脂與金屬基材牢固粘接并能在水下長期工作的技術，即開發一種聚氨脂與金屬的高強耐水粘合劑，以便充分發揮聚氨脂抗磨損抗氣蝕的作用。
本發明的主要技術特征是在金屬基材的工作面上涂敷或噴涂一層特制的高強耐水的粉體粘合劑，然后再澆注一層適當厚度的聚氨脂。所說的粉體粘合劑各組分的重量比為以市售的604環氧樹脂粉為100，則2-甲基咪唑為3-10%，其中以4.0-4.5%為佳。也可以在此配方的基礎上，加入第三組分尼龍粉，其重量比為604環氧樹脂粉的20-100%。還可以再加入第四組分聚乙烯醇縮丁醛，其重量比為604環氧樹脂的5-15%。四組分的粘合劑比二組分或三組分的粘合劑為佳。
其施工工藝如下(一)將去油除銹的工件加熱到粉體粘合劑能夠熔融的溫度。
(二)將粉體粘合劑噴涂或涂敷到上述工件上。
(三)將聚氨脂予聚體脫水，加熱到80℃后加入計量的熔融的MOCA硫化劑，充分攪拌后澆注到被粘合劑覆蓋的工件上。
(四)在100-120℃的溫度下同步固化2-3小時。
本發明具有突出的技術效果和顯著的經濟效益。從技術角度看，其優點首先在于聚氨脂與金屬基材的粘接強度高。采用本發明工件保護層的剝離強度為50kg/cm以上，同與之相近的已有技術(日本的人造橡膠與金屬的粘合劑)相比，高出6-7倍。其次，采用本發明的工件，有極為優良的耐水性。采用本發明處理后的工件，在沸水中煮24小時后，其剝離強度仍為煮沸前的70%，而采用聚氨脂雙組分粘合劑的工件，在沸水中煮24小時后，剝離強度降為零。由于上述兩個特點，使聚氨脂保護層充分發揮了工件的耐磨損、抗氣蝕的性能。試驗表明，在含黃河砂或攀礦砂的漿體中濃度為100kg/m3，流速為30m/s，其他條件相同，對比了鑄鐵工件與采用本發明的鑄鐵工件。后者的體積損失僅為前者的1/22-1/24，即采用本發明的鑄鐵工件比原鑄鐵工件的壽命可延長22-24倍。長期運轉后的保護層，無磨損和氣蝕破壞痕跡。現場運轉表明，在黃河干流某中型水電站水輪機強磨蝕部位采用本發明后，經過一個汛期，運轉三千小時，保護層完好，表面光亮，無磨損和氣蝕痕跡，本發明用于一般離心泵，可以代替耐磨砂泵，在某選煤場的試驗表明，其壽命比耐磨砂泵提高2-3倍，效率提高20%，造價只有砂泵的1/2。現場的對比試驗更充分地表明采用本發明后的優越性。試驗條件為在無定河中游的某水電站，過機最高含砂量高達960-1250kg/m3，平均過機含砂量為48-54kg/m3，沙粒粒徑0.15-0.8mm。各種材料用作水輪機葉片的試驗結果如下表。
從上表可以明顯看出，采用本發明的保護層，運轉10905小時以后保護層面仍無磨損氣蝕痕跡。而其他材料的保護層，運轉數千小時后，就已嚴重磨損。
上述對比試驗的經濟核算表明，該水電站的水輪機葉片采用30＃鑄鋼時，一般運行3000小時就報廢了，一個鋼轉輪價值5000元，采用本發明后，已運行三年經歷三個汛期歷時10905小時仍然可以繼續使用，一套轉輪采用本發明所需的總費用僅為2500元，到目前已節約檢修費1.75萬元;由于葉片始終完好，機組效率相對提高5-8%，若按效率相對提高5%計算，每小時多發電40度，運行期已多發電43.6萬度，價值2.6萬元。以類類推，如果三門峽五臺五萬千瓦機組都采用本發明的技術，可保證汛期使用三年或許更長，每個汛期多發電4.3億度，電費收入可達2900萬元，而五臺機組實施本發明的總費用僅需300萬元。若采用本發明的離心泵代替目前耐磨砂泵，改造一萬臺離心泵，以壽命延長2-3倍，效率提高20%計算，可節約設備費6000萬元，可節電20-30億度，相當于節約電費1.6-2億元。
基于顯而易見的理由，本發明的技術還可應用于各種煤漿泵、礦漿泵、泥漿泵等的抗磨損與抗氣蝕，也可用于高壓、高強、耐水的密封，如潛水艇縫隙的密封等。此外，本發明還可以用于聚氨脂與石料、鑄石或混凝土的粘合。
實施例1.將某水電站ZD661-120型800千瓦水輪機葉片整形適模后，用風砂槍噴砂、去油、除銹，放入烘箱，加熱到160℃，恒溫一小時。
2.將葉片拉出烘箱。立即把粉體粘合劑用噴槍噴涂于葉片表面。
3.待溫度降至100℃將葉片裝入予制的模具內，模具內壁要事先涂敷高溫脫模劑。
4.將市售聚氨脂予聚體加熱到80℃時真空脫水，一小時左右，到氣泡甚微時，將MOCA加熱到120℃后加入予聚體內，快速攪拌1-2分鐘。
5.將攪勻的予聚體澆注到裝有葉片的模具內，再放入烘箱內120℃下恒溫2小時。
6.冷卻后，整修、安裝。
所說粉體粘合劑的重量比為604環氧樹脂粉∶二甲基咪唑∶聚乙烯醇縮丁醛∶尼龍粉＝100∶4∶8∶(50-100)
權利要求
1.一種粘接聚氨脂與金屬的粘合劑，其特征在于各組分的重量比為604環氧樹脂2-甲基咪唑=100(3-10)。
2.如權利要求
1所述的粘合劑，其特征在于所說的重量比為604環氧樹脂∶2-甲基咪唑＝100∶(4-4.5)。
3.如權利要求
1或2所述的粘合劑，其特征在于再添加第三組分尼龍粉，其重量比為604環氧樹脂的20-100%。
4.如權利要求
3所述的粘合劑，其特征在于又添加了第四組分聚乙烯醇縮丁醛，該組分的重量比為604環氧樹脂的5-15%。
5.一種聚氨脂與金屬粘接的施工工藝，其特征在于由如下步驟組成(一)將去油除銹的工件加熱到粉體粘合劑能夠熔融的溫度。(二)將粉體粘合劑噴涂或涂敷在上述工件上。(三)將聚氨脂予聚體脫水，加熱到80℃后再加入計量的熔融的MDCA硫化劑，充分拌勻后澆到被粘合覆蓋的工件上。(四)在100-120℃的溫度下同步固化2-3小時。
專利摘要
本發明提出了一種聚氨脂與金屬高強耐水粘接的技術，在金屬基材上涂敷或噴涂一層特制的粉體粘合劑，再澆注一層適當厚度的聚氨脂。所說粉體粘合劑各組分的最佳重量比為604環氧樹脂∶2-甲基咪唑∶聚乙烯醇縮丁醛∶尼龍粉＝100∶(4-4.5)∶(5-15)∶(20-100)。試驗表明，黃河砂或攀礦砂的泥漿濃度為100kg/cm
文檔編號C08K3/34GK85103496SQ85103496
公開日1986年11月19日 申請日期1985年3月21日
發明者謝篤祜 申請人:晉華水力磨蝕技術開發研究中心, 山西省水利科學研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan