[发明专利]一种含环氧化端羟基聚丁二烯的复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含环氧化端羟基聚丁二烯的复合材料及其制备方法，该复合材料包含填料和粘合剂，填料以大粒径碳化硅为基础，同时加入细粒径的耐磨氧化物，以环氧树脂为主要粘合剂，形成高堆积密度的复合材料。制备过程采用真空搅拌混料，浇注模具时采用真空浇注加高频振动工艺，进一步提高填料的堆积密度。通过添加环氧化端羟基聚丁二烯增加复合材料的冲击韧性和疏水性。本发明制备的复合材料陶瓷含量高、气孔率低、韧性好、耐酸腐蚀性强，具有优良的耐磨及耐酸性介质腐蚀的性能，适用于各种工程领域传输设备的大型过流部件，尤其适用于作为酸性介质的过流部件。

技术领域

本发明涉及一种树脂陶瓷复合材料，具体涉及一种含环氧化端羟基聚丁二烯的树脂陶瓷复合材料及其制备方法。

背景技术

各种介质传输设备在矿山、火电、化工及水利工程等领域被广泛应用，传输的介质不仅仅是各种液体，很多情况下传输的介质都为液体和固体的混合物。这些介质中不仅含有大量的坚硬固体颗粒，往往还含有各种酸性物质。因此要求介质传输设备的过流部件（如泵壳、叶轮等）要同时具备良好的耐磨和耐腐蚀特性。

目前介质传输设备的过流部件主要采用高铬合金材料，其材料成本高，加工难度大，耐磨耐腐蚀性并不好，实际使用过程中需要频繁更换过流件。也有采用氟塑料、高分子量聚乙烯等工程塑料，此类材料虽具有优异的耐腐蚀性，但其耐磨性不理想，同时由于塑料的膨胀系数大，造成使用过程的设备尺寸稳定性差，设备的使用温度范围受到限制。

采用陶瓷颗粒和环氧树脂制备的复合材料兼有优异的耐磨和耐腐蚀性，其耐磨和耐腐蚀性与陶瓷颗粒的含量成正比。但高陶瓷颗粒含量的树脂浇注体系往往存在流动性差、浇注过程容易出现气泡和缺陷。对于大型浇注件，树脂体系的适用期和固化条件是浇注工艺能否成功的关键因素，常用的固化浇注体系由于适用期短，往往在浇注未完成前就凝胶固化。此外，大型浇注件在成型过程中存在较大内应力，在成型和使用过程中容易出现开裂。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种树脂陶瓷复合材料，该复合材料具有优良的耐磨及耐酸性介质腐蚀的性能，适用于各种工程领域传输设备的过流部件，尤其适用于作为酸性介质的过流部件。本发明还提供了该复合材料的制备方法，可制备上述复合材料的大型浇注件，制备的复合材料陶瓷含量高、气孔率低、韧性好、耐酸腐蚀性强。

本发明通过对固化剂、固化促进剂的选用和固化工艺条件的控制，一方面满足了大型浇注件在成型过程中对浇注料适用期和固化温度的要求，另一方面采用低黏度的液体酸酐作为固化剂，在满足浇注料流动性要求的条件下，可进一步提高复合材料中陶瓷组分的含量。

通过使用环氧化端羟基聚丁二烯做为增韧剂，提高了复合材料的韧性，解决了大型浇注件在成型或使用过程中由于应力造成的开裂；使用酸酐类固化剂，固化剂固化后本身具有良好的耐酸性，同时由于环氧化端羟基聚丁二烯自身的疏水性，可有效降低固化物的吸水性，从而进一步提高复合材料耐酸性介质腐蚀的性能。

本发明的技术方案为：分别制备环氧树脂组分和固化剂组分；然后将碳化硅和棕刚玉填料预混后再与环氧化端羟基聚丁二烯、环氧树脂组分、固化剂组分、硅烷偶联剂、分散剂和消泡剂进行混合，得到复合材料的浇注料；最后将浇注料注入模具并固化成型，脱模后得到含环氧化端羟基聚丁二烯的复合材料。具体制备步骤如下：

（1）环氧树脂组分制备：将环氧树脂和环氧活性稀释剂按配比加入反应釜中，在90-110℃保温搅拌反应1.5-2h，得到环氧树脂组分；

（2）固化剂组分制备：将液体酸酐固化剂和固化促进剂按配比加入反应釜中，在75-80℃保温搅拌反应1.5-2h，得到固化剂组分；

（3）陶瓷填料预处理：将填料碳化硅和棕刚玉按配比在三维混料机中进行预混，预混后在100-120℃进行干燥；

（4）浇注料制备：将环氧化端羟基聚丁二烯、环氧树脂组分、固化剂组分以及硅烷偶联剂、分散剂和消泡剂加入混料罐中，搅拌加热至40-60℃，然后在搅拌过程中加入步骤（3）的碳化硅、棕刚玉填料，在真空条件下搅拌混合30-40min，得到浇注料；