本發(fā)明屬于管道耐磨處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種礦漿管線內(nèi)壁耐磨涂料及其制備和噴涂方法。

背景技術(shù)：

礦山選礦廠流體礦漿通常采用管道運(yùn)輸?shù)姆绞?，管道管壁的磨損是普遍存在的現(xiàn)象，尤其是彎頭處管道的內(nèi)壁，礦漿對其磨損更嚴(yán)重。采用合金管等材料雖然能起到一定防磨的效果，但存在費(fèi)用高、使用壽命短、更換頻繁和檢修造成生產(chǎn)效率低等問題。采用耐磨涂料對對管道內(nèi)壁是比較經(jīng)濟(jì)、簡單易實現(xiàn)的保護(hù)方法。礦上尾礦礦漿輸送管道的保護(hù)涂層一般采用耐磨橡膠涂層或者價格更低的柏油涂層。但是，由于礦漿的流速快，礦漿中的各種大小的砂石對管壁的磨損嚴(yán)重，致使管件更換頻繁，且對其進(jìn)行耐磨處理困難較大，影響礦山的經(jīng)濟(jì)效益。

隨著技術(shù)發(fā)展，一些耐磨涂料也被引用到礦上機(jī)械的耐磨防腐的保護(hù)中。例如，江蘇儀征鐵礦廠采用環(huán)氧樹脂黃砂耐磨用于磁選機(jī)的防護(hù)(朱東正，金屬礦山，1980，2，64轉(zhuǎn)68.)；中國石油蘭州石化公司研究院采用液體橡膠/環(huán)氧樹脂抗腐蝕涂層對設(shè)備進(jìn)行表面修補(bǔ)及防護(hù)(胡少坤，鄧春華，液體橡膠/環(huán)氧樹脂抗腐蝕涂層的應(yīng)用，粘接，2008，12 46-47)，但其應(yīng)用設(shè)備是發(fā)電站設(shè)備的葉輪等，與尾礦礦漿相比，磨蝕性能較小，因此，對涂層的硬度要求較低；胡松霞等報道了聚脲彈性體涂料在礦山設(shè)備中的應(yīng)用(胡松霞，劉培禮等，噴涂聚脲彈性體技術(shù)及其在礦業(yè)中的應(yīng)用，現(xiàn)代涂料與涂裝，2010，13(2)：30-33)，耐磨、耐腐蝕性能優(yōu)異，但是由于材料是由是兩種化學(xué)活性極高的組分通過快速反應(yīng)成膜，需要高效的噴涂設(shè)備，噴涂設(shè)備本身具有加熱、加壓和充分混合功能，只有美國的Graco Gusmer公司和Glas-Craft公司能提供這種設(shè)備，難以在礦山大規(guī)模推廣使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對流體礦漿管件內(nèi)壁易磨損的問題，提供了一種礦漿管線內(nèi)壁耐磨涂料及其制備和噴涂方法。該涂料以線型環(huán)氧樹脂為基體，添加一定量的納米橡膠和三官能度的環(huán)氧樹脂，并添加耐磨填料。該涂料具有硬度適中，韌性適中，耐磨性優(yōu)等特點(diǎn)，有助于提高選礦設(shè)備的作業(yè)率，降低運(yùn)行成本，提升經(jīng)濟(jì)效益。

一種礦漿管線內(nèi)壁耐磨涂料，包括底漆和面漆；

所述的面漆包括E型環(huán)氧樹脂，4，5-環(huán)氧環(huán)己烷-1，2-二甲酸二縮水甘油酯(TDE-85)，橡膠，芳香二胺，填料，醇類有機(jī)溶劑，流平劑，消泡劑和分散劑；所述E型環(huán)氧樹脂與TDE-85、橡膠、填料、醇類有機(jī)溶劑、流平劑、消泡劑和分散劑的質(zhì)量份數(shù)比為100∶(5～15)∶(1～10)∶(2～5)∶(30～80)∶(0.1～0.5)∶(0.1～0.7)∶(0.1～0.5)，芳香二胺的加入當(dāng)量與E型環(huán)氧樹脂的當(dāng)量值為0.95～1.1∶1；

所述的底漆包括E型環(huán)氧樹脂，芳香二胺，硅烷偶聯(lián)劑和醇類有機(jī)溶劑；所述芳香二胺的加入當(dāng)量與E型環(huán)氧樹脂的當(dāng)量值為0.95～1.1∶1，E型環(huán)氧樹脂與硅烷偶聯(lián)劑、醇類有機(jī)溶劑的質(zhì)量份數(shù)比為100∶(0.2～0.6)∶(10.0～50.0)；

其中，所述E型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值范圍為0.44～0.53；

加入TDE-85的目的是提高涂料硬度；

所述的橡膠為全硫化納米橡膠，目的是提高涂層的韌性；

所述的芳香二胺為固化劑，由4，4′-二氨基二苯砜與4，4′-二氨基二苯甲烷按照質(zhì)量比為2∶1～1∶1混合；

所述的填料為經(jīng)液體羧基丁腈橡膠進(jìn)行表面處理的納米氮化硅和納米碳化硅的混合物，氮化硅和碳化硅的質(zhì)量比為3∶2～1∶1；經(jīng)羧基丁腈橡膠進(jìn)行表面處理的目的是改善納米填料的分散性，并且端羧基與環(huán)氧樹脂中的羥基反應(yīng)能夠進(jìn)一步提高填料與基體的相容性；

所述的醇類有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、丙醇等一元醇中的一種或多種的混合物；

所述的流平劑為聚丙烯酸酯類流平劑；

所述的消泡劑為聚硅氧烷類消泡劑；

所述的分散劑為不飽和聚氨基聚酰胺和酸性聚酯的鹽溶液；

上述面漆和底漆在160～180℃下保溫0.5～1小時后固化；

上述填料經(jīng)液體羧基丁腈橡膠進(jìn)行表面處理的方法為：將液體丁腈橡膠溶解于甲苯中配成濃度為25～30％的溶液，再將填料加入到溶液中，高速攪拌下在回流溫度反應(yīng)4～5小時，過濾，取濾渣干燥；

其中，液體丁腈橡膠的加入質(zhì)量為填料質(zhì)量的5～10％。

上述礦漿管線內(nèi)壁耐磨涂料的制備方法，包括如下步驟：

將面漆的各原料按照配比加入到分散機(jī)中，以1000～2000轉(zhuǎn)/分鐘的速度分散20～30min，然后放入球磨機(jī)中球磨5～10min，即得到面漆；

將底漆的各原料按照配比加入到分散機(jī)中，以1000～2000轉(zhuǎn)/分鐘的速度分散20～30min，然后放入球磨機(jī)中球磨5～10min，即得到底漆。

上述涂料的噴涂方法，采用如下方法A或方法B：

當(dāng)涂層厚度要求為150～200μm時，采用方法A：

(1)將管件內(nèi)壁噴砂處理至ISO Sa 2.5～3級，表面粗糙度為40～70μm；

(2)向管件內(nèi)壁噴涂一道底漆，然后將管件加熱升溫至160～180℃，再保溫0.5～1小時，使底漆固化，形成底漆涂層；

(3)向管件內(nèi)壁噴涂一道面漆，然后將管件由常溫加熱升溫至160～180℃，再保溫0.5～1小時，使面漆固化，形成面漆涂層；

當(dāng)涂層厚度要求為200～250μm時，采用方法B：

(1)將管件內(nèi)壁噴砂處理至ISO Sa 2.5～3級，表面粗糙度為40～70μm；

(2)向管件內(nèi)壁噴涂一道底漆，然后將管件加熱升溫至160～180℃，再保溫0.5～1小時，使底漆固化，形成底漆涂層；

(3)向管件內(nèi)壁噴涂一道面漆，然后將管件由常溫加熱升溫至160～180℃，再保溫0.5～1小時，使面漆固化，形成面漆涂層；

(4)重復(fù)一遍步驟(3)。

上述涂料經(jīng)檢測，耐磨涂料的面漆性狀見表1，固化后面漆的性能檢測結(jié)果見表2，固化后底漆的性能檢測結(jié)果見表3：

表1耐磨涂料性狀

表2耐磨涂料面漆的性能檢測結(jié)果

表3耐磨涂料底漆的性能檢測結(jié)果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

1、高分子耐磨蝕涂層的性能主要依賴于基體樹脂的種類和特殊填料配方。其中環(huán)氧樹脂作為基體在耐磨防腐蝕涂料中占有重要地位。本發(fā)明采用混合型環(huán)氧樹脂，即E型環(huán)氧樹脂與三官能度的環(huán)氧樹脂(TDE-85)，其中E型環(huán)氧樹脂為基體成膜物，但其硬度不夠，為了提高成膜物的硬度，添加官能度更多的TDE-85以便提高交聯(lián)度，進(jìn)而提高漆膜的硬度；添加耐磨顆粒納米氮化硅和納米碳化硅的混合物，并經(jīng)液體羧基丁腈橡膠進(jìn)行表面處理提高分散性及與環(huán)氧樹脂的界面性能；全硫化納米橡膠填料添加少量即能提高涂層的一定韌性。本發(fā)明涂料應(yīng)用于礦漿管線內(nèi)壁的耐磨抗沖刷的防護(hù)，具有優(yōu)異的耐磨性和抗腐蝕特性，現(xiàn)場施工方便，能減少管道的檢修次數(shù)，延長管道的使用壽命。

2、該涂層具有硬度適中，韌性適中，耐磨性優(yōu)等特點(diǎn)，提高設(shè)備的作業(yè)率，降低運(yùn)行成本，提升經(jīng)濟(jì)效益。

3、本發(fā)明涂層施工操作簡單、方便，對管道內(nèi)壁保護(hù)強(qiáng)，同時還適用其他耐磨保護(hù)的場所。

附圖說明

圖1、實施例1中面漆涂層固化前后的對比紅外譜圖。

具體實施方式

以下實施例中的材料為市購。

實施例1

1)耐磨涂料中面漆配方

2)耐磨涂料中底漆配方

上述耐磨涂料的制備方法如下：

(1)耐磨填料的表面活化處理

將0.15kg的液體丁腈橡膠溶解于甲苯中配成濃度為25％的溶液，再將填料加入到溶液中，高速攪拌下在回流溫度反應(yīng)4小時，過濾，取濾渣干燥；

(2)分散、研磨均勻

將面漆配方中各原料加入到分散機(jī)中，以1200轉(zhuǎn)/分鐘的速度分散30min，然后放入球磨機(jī)中球磨5min，即得到面漆；

將底漆配方中各原料加入到分散機(jī)中，以1200轉(zhuǎn)/分鐘的速度分散30min，然后放入球磨機(jī)中球磨5min，即得到底漆；

上述耐磨涂料的噴涂方法如下：

(1)將管件內(nèi)壁用專用噴砂機(jī)進(jìn)行噴砂處理，ISO Sa 2.5～3級，表面粗糙度為40～70μm；

(2)采用高壓無氣噴涂機(jī)對管件內(nèi)壁進(jìn)行噴涂，噴涂機(jī)的進(jìn)氣壓力：3～4kgf/cm²、壓縮比1∶65，噴嘴型號：流量/幅寬19/30；首先噴涂一道底漆，然后將管件由室溫開始加熱升溫至160℃，再保溫0.5小時，完成固化反應(yīng)；其次，噴涂一道面漆，然后將管件由室溫開始加熱升溫至160℃，再保溫0.5小時，完成固化反應(yīng)；底漆和面漆涂層在厚度為190～200μm。

上述涂料經(jīng)檢測，耐磨涂料的面漆性狀見表4，固化后面漆的性能檢測結(jié)果見表5，固化后底漆的性能檢測結(jié)果見表6：

表4耐磨涂料性狀

表5耐磨涂料面漆的性能檢測結(jié)果

表6耐磨涂料底漆的性能檢測結(jié)果

本實施例中經(jīng)耐磨涂料處理的管件在某礦山尾礦泵站中可連續(xù)使用200天以上，原部位采用瀝青涂層只能使用不到3個月。

實施例2

1)耐磨涂料中面漆配方

2)耐磨涂料中底漆配方

上述耐磨涂料的制備方法如下：

(1)耐磨填料的表面活化處理

將0.5kg的液體丁腈橡膠溶解于甲苯中配成濃度為30％的溶液，再將填料加入到溶液中，高速攪拌下在回流溫度反應(yīng)5小時，過濾，取濾渣干燥；

(2)分散、研磨均勻

將面漆或底漆配方中各原料加入到分散機(jī)中，以1000轉(zhuǎn)/分鐘的速度分散30min，然后放入球磨機(jī)中球磨10min，即得到面漆或底漆。

上述耐磨涂料的噴涂方法如下：

(1)將管件內(nèi)壁用專用噴砂機(jī)進(jìn)行噴砂處理，ISO Sa 2.5～3級，表面粗糙度為40～70μm；

(2)采用高壓無氣噴涂機(jī)對管件內(nèi)壁進(jìn)行噴涂，噴涂機(jī)的進(jìn)氣壓力：3～4kgf/cm²、壓縮比1∶65，噴嘴型號：流量/幅寬19/30；首先噴涂一道底漆，然后將管件由室溫開始加熱升溫至170℃，再保溫0.5小時，完成固化反應(yīng)；其次，噴涂一道面漆，然后將管件由室溫開始加熱升溫至170℃，再保溫1小時，完成固化反應(yīng)；底漆和面漆涂層在厚度為150～160μm。

上述涂料經(jīng)檢測，耐磨涂料的面漆性狀見表7，固化后面漆的性能檢測結(jié)果見表8，固化后底漆的性能檢測結(jié)果見表9：

表7耐磨涂料性狀

表8耐磨涂料面漆的性能檢測結(jié)果

表9耐磨涂料底漆的性能檢測結(jié)果

本實施例中經(jīng)耐磨涂料處理的管件在某礦山尾礦泵站中可連續(xù)使用200天以上。

實施例3

1)耐磨涂料中面漆配方

2)耐磨涂料中底漆配方

上述耐磨涂料的制備方法如下：

(1)耐磨填料的表面活化處理

將0.16kg的液體丁腈橡膠溶解于甲苯中配成濃度為28％的溶液，再將填料加入到溶液中，高速攪拌下在回流溫度反應(yīng)4.5小時，過濾，取濾渣干燥；

(2)分散、研磨均勻

將面漆或底漆配方中各原料加入到分散機(jī)中，以2000轉(zhuǎn)/分鐘的速度分散20min，然后放入球磨機(jī)中球磨8min，即得到面漆或底漆。

上述耐磨涂料的噴涂方法如下：

(1)將管件內(nèi)壁用專用噴砂機(jī)進(jìn)行噴砂處理，ISO Sa 2.5～3級，表面粗糙度為40～70μm；

(2)采用高壓無氣噴涂機(jī)對管件內(nèi)壁進(jìn)行噴涂，噴涂機(jī)的進(jìn)氣壓力：3～4kgf/cm²、壓縮比1∶65，噴嘴型號：流量/幅寬19/30；首先噴涂一道底漆，然后將管件由室溫開始加熱升溫至180℃，再保溫1小時，完成固化反應(yīng)；其次，噴涂第一道面漆，然后將管件由室溫開始加熱升溫至180℃，再保溫0.5小時，完成固化反應(yīng)；再次，噴涂第二道面漆，然后將管件由室溫開始加熱升溫至180℃，再保溫0.5小時，完成固化反應(yīng)；底漆和面漆涂層厚度為240～250μm。

上述涂料經(jīng)檢測，耐磨涂料的面漆性狀見表10，固化后面漆的性能檢測結(jié)果見表11，固化后底漆的性能檢測結(jié)果見表12：

表10耐磨涂料性狀

表11耐磨涂料面漆的性能檢測結(jié)果

表12耐磨涂料底漆的性能檢測結(jié)果

本實施例中經(jīng)耐磨涂料處理的管件在某礦山尾礦泵站中可連續(xù)使用200天以上。