[发明专利]一种耐磨抗冲长碳链尼龙复合粉末涂料

说明书

本发明属高分子材料领域，公开了一种耐磨抗冲长碳链尼龙复合粉末涂料，其由如下组分经高速混合得到：长碳链尼龙粉末800‑1000份环氧树脂粉末100‑500份双氰胺4‑20份纳米二氧化钛50‑100份碳化硅粉末50‑100份。本发明制备的耐磨抗冲长碳链尼龙复合粉末的耐磨性和抗冲击性能优异，与金属的粘结性能较好，可利用现有火焰喷涂或热涂覆工艺进行机械部件的涂装，材料来源广泛，可以用于水轮机叶片防护、金属机械部件耐磨抗冲保护等领域。

技术领域

本发明属高分子材料领域，涉及一种长碳链尼龙复合粉末涂料，特别涉及一种具有良好金属粘接性的耐磨抗冲长碳链尼龙复合粉末。

背景技术

我国的水力资源非常丰富，位居世界第一，但也是一个多泥沙河流的国家。泥沙来自水土流失，我国黄河、长江等七大流域和新疆等地的内陆河流都有不同程度的水土流失，其中黄河流域是世界上水土流失最严重的地区，其水土流失面积达43万km²。世界大河流中年输沙量超过1亿吨的有12条，我国黄河年输沙量16亿吨居首位，平均含沙量37.5kg/m³，黄河、长江的总输沙量占世界12条大河总输沙量的34％，全国年平均输沙量超过1000万t的河流有115条。加之我国大部分地区为季风气候，每年河流净流量大的时候，也就是水力资源丰富的季节，河流挟带泥沙的含量也随之大增，这些都导致各水电站水轮机受泥沙磨蚀严重，极大的影响了机组的效率和使用寿命。我国已建的32座大型水电站中，有22座遭受磨蚀破坏，水轮机被泥沙磨蚀的约132台，损失发电能力计1200万kW以上。尤其是黄河干流上几座水电站和西南地区的水利水电工程。

水轮机磨蚀破坏后水能效率、容积效率及机械效率大幅度降低，造成机组率下降，年发电量锐减。青铜峡水电站根据运行历史记录，机组初期运行5年，效率降低16％，即平均每年降低3.2％，单台机组5年中损失发电量2016万kWh。水轮机磨蚀破坏使水轮机导叶严重磨蚀，导致导叶在关闭时漏水量大增，造成停机时转速下降缓慢，甚至到40～43％后就不再下降。此时又不敢落下进口闸门，否则，因导叶漏水严重，钢管冲不满水，闸门不能平压，落下的闸门就难以提起，此时水电机组灵活开停机的优点就难以发挥。因此，如何提高水轮机叶片的耐磨蚀性能是水电业需要解决的关键技术难题。

在水轮机运行过程中，其破坏形式主要气蚀磨损和泥沙磨损，而水轮机叶片磨蚀就是在这两种磨损的综合作用下而发生的叶片破坏现象。其破坏机理一般为气泡破裂的冲击与泥沙颗粒的磨蚀。因此需要同时对叶片的抗冲击和耐磨损两种性能同时进行改善。

迄今为止，我国在水轮机的表面防护方面采取的最经济、最有效的方法是利用表面处理技术在水轮机表面覆一层高耐磨高耐蚀涂层，可以对水轮机叶片进行有效保护，从而延长水轮机的运行寿命，提高水电站的经济效益。抗磨蚀金属陶瓷涂层存在成本高、涂层韧性差、涂层孔隙率高、加工条件苛刻等问题。以聚合物材料为主的非金属涂层具有原料来源广泛、成本低、施工难度低等诸多优点，成为目前水轮机磨蚀防护的热点方向。比较常用的聚合物材料主要有环氧树脂、聚氨酯以及尼龙。尼龙涂层与一般塑料涂层相比，具有耐磨、强韧、轻量、耐热、耐寒、无毒的优点。但对于一般的短链尼龙(尼龙6和尼龙66)，其最大的缺点就是吸水率较高(如尼龙6饱和吸水率达到10％以上)，吸水后尺寸发生变化，吸水率每增加1％，尺寸就要增加0.2～0.3％，易造成涂层与基体剥离，同时产品的抗拉强度、弹性模量都有所降低。同时，由于碳链较短，产品本身的柔韧性不高，耐冲击性、耐磨损性不强。

为了满足众多应用领域对耐水性、耐冲击性、耐磨性、耐大气老化性能的要求，开发了长碳链尼龙品种。通常，将尼龙大分子中两个酰胺键之间的平均碳原子数超过10的尼龙叫做长碳链尼龙。尼龙的吸水性主要与酰胺基有关，酰胺基是亲水基团，在平均分子量相同或接近的情况下，长碳链尼龙所含酰胺基的比例低于短碳链尼龙，因此长碳链尼龙的吸水率明显低于短碳链尼龙。例如尼龙6在水中的饱和吸水率高达10.8％，而尼龙1212则只有1.2％左右。长碳链尼龙的耐溶剂性、抗冲击性、耐磨性、耐低温性要明显高于短链尼龙。如尼龙1212制成的水轮发电机导叶套在连续运行两年半后，磨损厚度仅为0.00083毫米，远低于普通的铜制叶套。