一種防銹型柔性噴磨材料制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于噴砂處理的柔性噴磨材料制備方法，具體涉及一種采用預(yù)聚物、充分吸濕的有機(jī)高分子吸濕材料、防銹劑、有機(jī)和/或無機(jī)磨料復(fù)合制成的防銹型彈性海綿磨料，屬于環(huán)保磨料制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]噴砂處理廣泛應(yīng)用于金屬除銹、建筑物表面處理等領(lǐng)域。以船舶制造、石油化工設(shè)備修理、海上鉆井平臺(tái)等設(shè)施為例，其表面清理及維修的工作量越來越大，質(zhì)量要求越來越高，對(duì)表面清理工藝的技術(shù)、安全、環(huán)保等要求也越來越高?，F(xiàn)有工藝主要采用鋼砂或剛玉等剛性磨料，結(jié)合濕法噴砂、水噴砂、旋轉(zhuǎn)輪式機(jī)械噴砂、壓縮空氣噴砂或真空機(jī)械噴砂方法，將其噴射到被處理表面獲得所需的清潔度或粗糙度。但是剛性磨料在上述噴砂過程極易產(chǎn)生嚴(yán)重的粉塵和噪聲，不僅污染環(huán)境，造成基材潮濕、設(shè)備復(fù)雜、冷卻水污染等新問題，而且磨料損耗大。
[0003]20世紀(jì)80年代末開發(fā)成功的海綿磨料，即行業(yè)內(nèi)所稱的“綠色磨料”，可以解決傳統(tǒng)工藝中污染環(huán)境、健康隱患、磨料利用率低等問題，其在清理過程中可以吸附90%以上噴磨過程中產(chǎn)生的粉塵，清理氯化物和其他污染物的能力要比其他常用磨料強(qiáng)，具有飛濺少、不損傷周邊工作表面、可以多次重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，有助于減輕粉塵對(duì)人體的傷害、改善環(huán)境空氣質(zhì)量，因而在美國、日本等發(fā)達(dá)國家得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但在中國仍未得到足夠的重視及推廣，相關(guān)的專利極少，僅有ZL 92108180.4、ZL201010261370.2、ZL201110328945.2、ZL201410153335.7等幾個(gè)柔性噴磨材料專利，從其公開的技術(shù)內(nèi)容分析，并未超過國外同類產(chǎn)品技術(shù)水平，能替代國外制品的高品質(zhì)柔性海綿噴磨材料及其制備工藝未見報(bào)道。
[0004]美國專利US 6767488提供了一種嵌入纖維的聚氨酯海綿磨料生產(chǎn)方法，該方法將水和纖維素纖維預(yù)先混合，使纖維素纖維均勻懸浮于水中，再將制成的混合物與預(yù)聚物、磨料顆?？焖倬鶆蚧旌?，游離的自由水和預(yù)聚物發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)放出大量的熱量，促使自由水快速蒸發(fā)、參與反應(yīng)，而纖維素纖維汲取的水因受熱緩慢釋放出來，從而延緩海綿生成反應(yīng)的速度，提高了海綿的制造質(zhì)量。嵌入到海綿中的纖維素纖維大大地提高了海綿磨料顆粒的強(qiáng)度、耐久性和磨料性能。該技術(shù)利用親水性纖維素纖維能吸收其自身重量的許多倍的水且受熱能夠釋放出來的特性，將其吸附的水緩慢釋放出來參與海綿制造反應(yīng)，延緩了海綿生成反應(yīng)的速度，改善了海綿磨料的制造工藝、質(zhì)量。但其也有一定的局限性:當(dāng)水和預(yù)聚體混合時(shí)，它是幾乎不可能控制的化學(xué)反應(yīng)，因?yàn)榛旌贤瓿蛇^程中化學(xué)反應(yīng)立即發(fā)生，且自我維持，化學(xué)反應(yīng)速度很快，工藝控制要求高；自由水和預(yù)聚物快速反應(yīng)易生成較大的閉合孔洞，降低海綿質(zhì)量；大面積噴磨處理后，如果不及時(shí)做防銹處理，已經(jīng)處理好的表面會(huì)再次銹蝕，影響后續(xù)防銹或噴涂處理質(zhì)量。
[0005]因此如何解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，延緩海綿生成反應(yīng)的速度、改善制造工藝、在噴磨的同時(shí)對(duì)被噴磨表面做防銹預(yù)處理，成為該領(lǐng)域研究的難點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種防銹型柔性噴磨材料制備方法，用于制備性能優(yōu)異的防銹型柔性噴磨材料，從而替代國外同類制品，達(dá)到延緩海綿生成反應(yīng)的速度、改善制造工藝、提高被噴磨表面防銹性能的目的。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的:
一種防銹型柔性噴磨材料制備方法，其特征在于:
混合預(yù)聚物、充分吸濕的吸水性聚合物、防銹劑、磨料；用上述吸水性聚合物釋放出來的水催化預(yù)聚物并由此發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；加工處理上述反應(yīng)混合物形成防銹型聚氨酯海綿磨料，再造粒上述海綿磨料。
[0008]所述的預(yù)聚物包括但不限于水催化的多異氰酸酯、羥基化合物和/或氨基化合物，其與水混合會(huì)發(fā)生放熱的化學(xué)反應(yīng)、釋放出CO2，混合物體積膨脹并制造出具有彈性的聚氨酯海綿。
[0009]所述的多異氰酸酯包括但不限于下述物質(zhì)中的一種或多種:甲苯二異氰酸酯(TDI)、TDI 2，4-與 2，6-異構(gòu)體 80:20 的混合物(TD1-80/20)、TDI 2，4-與 2，6-異構(gòu)體65:35的混合物(了01-65/35)、二苯甲烷-4，4’ -二異氰酸酯(MDI)、多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)、液化型二苯甲烷二異氰酸酯(LMDI)、氨基甲酸酯改性二苯基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯(iroi)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、苯二亞甲基異氰酸酯(XDI)、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯(TMXDI)、環(huán)己烷二亞甲基二異氰酸酯(H6XDI)、4，4’_ 二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(H12MDIX
[0010]所述的羥基化合物包括但不限于下述物質(zhì)中的一種或多種:聚氧化丙烯醚多元醇(PPG)、聚丁二烯多元醇(HTPB)、聚ε -己內(nèi)酯多元醇(PCL)、甘油聚醚、聚四氫呋喃多元醇(PTMG)0
[0011]所述的氨基化合物包括但不限于下述物質(zhì)中的一種或多種:二乙基甲苯二胺(DETDA),3, 3，- 二氯-4，4，- 二氨基二苯甲烷(M0CA)、3，5- 二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)、N, N’ -二烷基甲基二胺、N，N’ - 二烷基苯二胺、異佛爾酮二胺(IPDA)、4，4’_ 二仲丁氨基二苯甲烷(MBDA)、乙二胺、三乙胺(TEA)、三亞乙基二胺(TEDA)、1，2-二氨基丙烷、2，5-二氨基-2，5- 二甲基己燒、2，4-或2，6- 二氨基甲苯、2，4 ’ -或4，4 ’ - 二氨基聯(lián)苯甲燒。
[0012]所述的吸水性聚合物是指具有高吸濕能力的吸水樹脂或由高吸濕能力的吸水樹脂制取的多孔聚合物，能夠吸收并保持自身重量數(shù)倍至數(shù)千倍的水分，并且在受熱或存在不平衡勢(shì)差時(shí)能夠釋放出吸收的水分。
[0013]所述的防銹劑采用非水性的防銹產(chǎn)品系列。
[0014]所述的磨料包括無機(jī)磨料、有機(jī)磨料或由有機(jī)-無機(jī)材料混合而成的復(fù)合磨料，如剛玉、塑料、玻璃、鋼砂、三聚氰胺、玻璃珠等，既可以用于表面輕微清理，也可以用于清除表面上的污染物并在表面上留下一定的粗糙度。
[0015]所述的聚氨酯海綿由聚氨酯材料和蜂窩結(jié)構(gòu)組成一個(gè)有彈力或柔軟的海綿，包裹于其中或部分露出的磨料作為海綿噴砂介質(zhì)沖刷帶待清理的表面時(shí)，是易于壓縮的，并能多次重復(fù)利用。
[0016]所述的聚氨酯材料如聚氨基甲酸乙酯組成泡沫基質(zhì)，基質(zhì)包括小孔洞或蜂窩，基質(zhì)和蜂窩結(jié)構(gòu)組成有彈性的或柔軟的海綿。
[0017]作為優(yōu)選，預(yù)聚物與防銹劑預(yù)先混合后，再與充分吸濕的吸水性聚合物、磨料均勻混合，用上述吸水性聚合物釋放出來的水催化預(yù)聚物并由此發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；加工處理上述反應(yīng)混合物形成防銹型聚氨酯海綿磨料，且造粒上述海綿磨料。
[0018]作為另一種優(yōu)選，所述的預(yù)聚物與防銹劑預(yù)先混合后，再依次與磨料、充分吸濕的吸水性聚合物均勻混合，用上述吸水性聚合物釋放出來的水催化預(yù)聚物并由此發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；加工處理上述反應(yīng)混合物形成防銹型聚氨酯海綿磨料，且造粒上述海綿磨料。
[0019]作為另一種優(yōu)選，所述的預(yù)聚物與防銹劑預(yù)先混合、加熱后，再與加熱的磨料、充分吸濕的吸水性聚合物均勻混合，用上述吸水性聚合物釋放出來的水催化預(yù)聚物并由此發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；加工處理上述反應(yīng)混合物形成防銹型聚氨酯海綿磨料，且造粒上述海綿磨料。
[0020]作為另一種優(yōu)選，所述的預(yù)聚物與防銹劑預(yù)先混合、加熱后，再依次與加熱的磨料、充分吸濕的吸水性聚合物均勻混合，用上述吸水性聚合物釋放出來的水催化預(yù)聚物并由此發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；加工處理上述反應(yīng)混合物形成防銹型聚氨酯海綿磨料，且造粒上述海綿磨料。
[0021]作為另一種優(yōu)選，所述的預(yù)聚物與防銹劑預(yù)先混合、加熱至約37.8°C后，再依次與加熱至約37.80C的磨料、充分吸濕的吸水性聚合物均勻混合，用上述吸水性聚合物釋放出來的水催化預(yù)聚物并由此發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；加工處理上述反應(yīng)混合物形成防銹型聚氨酯海綿磨料，且造粒上述海綿磨料。
[0022]作為另一種優(yōu)選，所述的磨料顆粒、預(yù)聚物、充分吸濕的吸水性聚合物、防銹劑重量比分別為 78%、18%、2.8%、0.2%、1%。
[0023]作為另一種優(yōu)選，所述的預(yù)聚物包含甲苯二異氰酸酯、聚氨基甲酸乙酯。
[0024]作為另一種優(yōu)選，所述的磨料與偶聯(lián)劑如硅烷均勻混合后，再與預(yù)聚物、充分吸濕的吸水性聚合物、纖維素纖維均勻混合。
[0025]作為另一種優(yōu)選，用所述的吸水性聚合物釋放出來的水催化預(yù)聚物并由此進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)，在移動(dòng)的輸送帶頂部以細(xì)長的小面包狀擠出的預(yù)聚物、磨料、防銹劑、吸水性聚合物混合物。
[0026]所述的預(yù)聚物、充分吸濕的吸水性聚合物、防銹劑、磨料在混煉擠出機(jī)63中均勻混合形成包括防銹型聚氨酯海綿磨料，由混煉擠出機(jī)63的排放接管擠出細(xì)長的面包狀海綿磨料79，送入養(yǎng)護(hù)室64充分養(yǎng)護(hù)后，通過破碎機(jī)65進(jìn)行粉碎成更小的小塊，如4*8*10cm，再經(jīng)造粒機(jī)66將其破碎成更小的顆粒，所得的顆粒由另一個(gè)輸送帶輸送至篩分機(jī)67，依據(jù)尺寸篩分顆粒得到非常均勻尺寸的最終海綿磨料顆粒69。篩分機(jī)篩出的超過尺寸的顆粒68返回至造粒機(jī)進(jìn)一步減小尺寸，同時(shí)也移走可單獨(dú)使用的小尺寸顆粒。經(jīng)篩分得到的預(yù)期尺寸海綿磨料69顆粒儲(chǔ)存在桶、包、盒子或其他合適的容器以便運(yùn)輸。
[0027]作為一種優(yōu)選，所述的預(yù)聚物、充分吸濕的吸水性聚合物、防銹劑、磨料在混煉擠出機(jī)63中均勻混合，形成防銹型聚氨酯海綿磨料，由混煉擠出機(jī)63的排放接管擠出細(xì)長的面包狀海綿磨料79，由一移動(dòng)的輸送帶77運(yùn)送，輸送帶具有合適的長度。由于面包狀聚氨酯海綿磨料最初是具有粘性的，可選用聚乙烯塑料膜78作為細(xì)長的面包狀聚氨酯海綿磨料和輸送帶之間的隔離物，以防面包狀聚氨酯海綿磨料粘在輸送帶上。在輸送帶77的尾部，將細(xì)長的面包狀海綿磨料連同下面的塑料膜切成更短的小面包厚片，收集起來送入養(yǎng)護(hù)室64充分養(yǎng)護(hù)后，通過破碎機(jī)65進(jìn)行粉碎成更小的小塊，如4*8*10cm，再經(jīng)造粒機(jī)66將其破碎成更小的顆粒，所得的顆粒由另一個(gè)輸送帶輸送至篩分機(jī)67，依據(jù)尺寸篩分顆粒得到非常均勻尺寸的最終海綿磨料顆粒69。篩分機(jī)篩出的超過尺寸的顆粒68返回至造粒機(jī)進(jìn)一步減小尺寸，同時(shí)也移走可單獨(dú)使用的小尺寸顆粒。經(jīng)篩分得到的預(yù)期尺寸海綿磨料69顆粒儲(chǔ)存在桶、包、盒子或其他合適的容器以便運(yùn)輸。
[0028]作為另一種優(yōu)選，所述的預(yù)聚物、防銹劑在預(yù)聚物儲(chǔ)罐61中均勻混合后，再與充