一種改性有機硅樹脂/碳化硅復(fù)合磨料的制備方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種改性有機硅樹脂/碳化硅復(fù)合磨料的制備方法，用于船舶鋼材表 面清理，屬于磨料技術(shù)領(lǐng)域。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 船舶清洗主要是指的將船體外殼上涂層、垢層的清除。近年來清洗新技術(shù)發(fā)展較 快，造修船工藝要求越來越高，船舶清洗技術(shù)與工藝也發(fā)生了明顯變化。目前，高壓水射 流清洗技術(shù)、噴砂清洗、中性無酸清洗、氣體噴丸、PIG清洗技術(shù)、生物清洗技術(shù)、人工處理技 術(shù)、機器人水下清理技術(shù)、超聲波清洗技術(shù)都已成功地應(yīng)用到了船舶清洗領(lǐng)域。其中，利用 高壓水帶動磨料實現(xiàn)高效的清洗效果的清洗方式成為目前較為流行的清洗方式，此種技術(shù) 綜合了拋丸、噴砂、高壓水清洗等技術(shù)，達到了高效能，低污染，操作簡便等特點。
[0005] 其中，在高壓水射流清洗技術(shù)中，拋丸和噴砂與高壓水清洗技術(shù)一體實現(xiàn)，在高壓 噴頭噴出能量高度集中的水流，同時加入拋丸和噴砂工藝，即磨料，水流結(jié)合磨料對船舶鋼 材表面的垢物進行撞擊、氣蝕、磨削、楔劈、粉碎和剝離，能夠清砂和除銹，有效去除船舶鋼 材表面的鹽、堿、油垢，從而達到較好的清理效果。其中，磨料的作用日益凸顯，已經(jīng)受到廣 泛關(guān)注，現(xiàn)有技術(shù)中磨料一般采用金屬復(fù)合磨料，以鋼丸和鋼砂為主，而采用其他非金屬材 料的磨料較少，金屬材料本身存在缺陷大，以破碎等特點，而且對于噴頭有一定傷害。
[0006] CN201210029288. 6公開了一種用于固結(jié)磨料拋光墊的納米金剛石-高分子復(fù)合 磨料。專利文獻公開了一種制備金剛石-高分子復(fù)合磨料的制備方法，復(fù)合磨粒的內(nèi)核為 通過機械粉碎法，爆炸合成法或靜壓法制備得到的金剛石粉體，其粒徑范圍在1~l〇〇nm， 上述粉體作為內(nèi)核通過硅烷偶聯(lián)劑改性形成中間過渡層，最后用環(huán)氧樹脂和聚丙烯酸酯接 枝包覆得到復(fù)合磨料，其中硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量為納米粒子質(zhì)量的〇. 2%~2% ;所述的環(huán)氧 樹脂和聚丙烯酸酯的質(zhì)量為無機納米粒子質(zhì)量的〇. 2%~2%。
[0007] 這是一種硬度較高的磨料，但是有兩方面問題，第一，中間過渡層的效果較差，金 剛石本身的硬度較高，惰性較大，以納米粉體的直接包覆形式，仍然會出現(xiàn)附著力不足的問 題；第二，該磨料并不適合用于船舶鋼材表面的清理，主要和粒徑有關(guān)，粒徑太小，易產(chǎn)生粉 塵。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于：現(xiàn)有船舶清洗磨料組分較為單一，而且效果較 差的問題，通過制備一種硬度和強度都較大改性有機硅樹脂/碳化硅復(fù)合磨料，達到更好 的清潔效果。
[0010] 技術(shù)方案： 一種改性有機硅樹脂/碳化硅復(fù)合磨料的制備方法，包括如下步驟： 第1步、改性有機硅樹脂的制備：按重量份計，將甲基丙烯酸羥乙酯〇. 5~1. 6份、多 異氰酸酯〇. 3~0. 7份、聚對苯二甲酸乙二酯I. 0~2. 5份、甲基苯基二甲氧基硅烷0. 2~ 0. 5份、聚苯基硅氧烷3. 5~5. 0份和烷基聚二甲基硅氧烷0. 3~0. 7份，放入反應(yīng)器中，加 入去離子水5~10份，攪拌均勻，加入異丙苯過氧化氫0. 05~0. 25份，加熱進行反應(yīng)，反 應(yīng)結(jié)束后，得到改性有機硅樹脂； 第2步、SiC包覆：將SiC粉體放入化學(xué)氣相沉積反應(yīng)室中，以正硅酸乙酯為原料， 抽真空，通入保護氣體，反應(yīng)室預(yù)熱至500-700 °C，原料溫度90-120 °C，包覆反應(yīng)時間為 30-60min，包覆結(jié)束后，待冷卻至室溫，取出，研磨IOmin ; 第3步、樹脂砂制備：按重量份計，取改性有機硅樹脂、固化劑2. 2~4. 5份、偶聯(lián)劑 0. 8~1. 5份、氨基硫代酯1. 5~3. 5份、硅酸鋁纖維0. 2~0. 8份和玻璃纖維0. 8~1. 8 份，混合均勻后，與80. 0~120. 0份包覆SiO2后的SiC粉體一起放入連續(xù)式混砂機中進行 混制，即可。
[0011] 所述的第1步中，聚合反應(yīng)的溫度是140~175°C，聚合反應(yīng)時間是3~6小時。
[0012] 所述的第2步中，SiC粉體的粒徑為0· 3-0. 9mm。
[0013] 所述的第3步中，固化劑為聚酰胺固化劑或脂肪胺固化劑。
[0014] 所述的第3步中，偶聯(lián)劑為KH550硅烷偶聯(lián)劑、KH560硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑。
[0015] 有益效果 本發(fā)明提供改性有機硅樹脂/碳化硅復(fù)合磨料，是采用非金屬材料制備磨料，以硬度 較高的碳化硅為砂芯，并通過化學(xué)氣相沉積法在碳化硅粉體表面包覆一層二氧化硅納米 層，一方面通過化學(xué)氣相沉積法，二氧化硅納米對碳化硅粉體的包覆性更為理想，另一方面 也利于樹脂層接枝包覆。而且，對有機硅樹脂進行了改性，提高其機械強度，在包覆有二氧 化硅納米層的碳化硅粉體上接枝包覆通過改性的有機硅樹脂涂層，整體提高了磨料的強 度，由此，制備的復(fù)合磨料具有更為理想的清潔效果，而且可多次重復(fù)使用，降低了使用成 本。
[0016]
【具體實施方式】
[0017] 為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是 應(yīng)當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的 限制。
[0018] 實施例1 第1步、改性有機硅樹脂的制備：將甲基丙烯酸羥乙酯〇. 5Kg、多異氰酸酯0. 3Kg、聚 對苯二甲酸乙二酯I. 〇Kg、甲基苯基二甲氧基硅烷0. 2Kg、聚苯基硅氧烷3. 5Kg和烷基聚二 甲基硅氧烷0. 4Kg，放入反應(yīng)器中，加入去離子水5Kg份，攪拌均勻，加入異丙苯過氧化氫 0. 05Kg，155°C溫度下反應(yīng)4小時，反應(yīng)結(jié)束后，得到改性有機硅樹脂； 第2步、SiC包覆：將粒徑為0. 5_的SiC粉體放入化學(xué)氣相沉積反應(yīng)室中，以正硅酸 乙酯為原料，抽真空至l〇Pa，通入氬氣為保護氣體，氬氣氣體流量為3〇SCCm，反應(yīng)室預(yù)熱至 550°C，原料溫度115°C，開始包覆，反應(yīng)室旋轉(zhuǎn)速率為30r/min，包覆反應(yīng)時間為30min，包 覆結(jié)束后，停止旋轉(zhuǎn)，停止原料供應(yīng)，待冷卻至室溫，取出，研磨IOmin ; 第3步、樹脂砂制備：取改性有機硅樹脂10. 95Kg、聚酰胺固化劑2. 2Kg (型號DY-650， 山東德燁化工)、KH550硅烷偶聯(lián)劑0. 8Kg、氨基硫代酯I. 5 Kg、硅酸鋁纖維0. 2 Kg份和玻 璃纖維0. 8 Kg份，混合均勻后，與80. 0 Kg包覆SiO2后的SiC粉體一起放入連續(xù)式混砂機 中進行混制，即可。
[0019] 實施例2 第1步、改性有機硅樹脂的制備：將甲基丙烯酸羥乙酯I. 6 Kg、多異氰酸酯0. 7 Kg、聚 對苯二甲酸乙二酯2.5 Kg、甲基苯基二甲氧基硅烷0.5 Kg、聚苯基硅氧烷5.0 Kg和烷基聚 二甲基硅氧烷0.7 Kg，放入反應(yīng)器中，加入去離子水10 Kg，攪拌均勻，加入異丙苯過氧化氫 0. 25 Kg，155°C溫度下反應(yīng)4小時，反應(yīng)結(jié)束后，得到改性有機硅樹脂； 第2步、SiC包覆：將0. 5mm SiC粉體放入化學(xué)氣相沉積反應(yīng)室中，以正硅酸乙酯為原 料，抽真空至l〇Pa，通入氬氣為保護氣體，氣體流量為30sccm，反應(yīng)室預(yù)熱至500°C，原料溫 度115°C，開始包覆，反應(yīng)室旋轉(zhuǎn)速率為30r/min，包覆反應(yīng)時間為30min，包覆結(jié)束后，停止 旋轉(zhuǎn)，停止原料供應(yīng)，待冷卻至室溫，取出，研磨IOmin ; 第3步、樹脂砂制備：取改性有機硅樹脂21. 25Kg、聚酰胺固化劑4. 5Kg (型號DY-650， 山東德燁化工)、KH550硅烷偶聯(lián)劑I. 5 Kg、氨基硫代酯3. 5 Kg、硅酸鋁纖維0. 8 Kg和玻璃 纖維I. 8 Kg，混合均勻后，與120. 0 Kg包覆SiO2后的SiC粉體一起放入連續(xù)式混砂機中進 行混制，即可。
[0020] 實施例3 第1步、改性有機硅樹脂的制備：將甲基丙烯酸羥乙酯I. lKg、多異氰酸酯0. 5 Kg、聚 對苯二甲酸乙二酯1.6 Kg、甲基苯基二甲氧基硅烷0.3 Kg、聚苯基硅氧烷4. 2 Kg和烷基聚 二甲基硅氧烷0.5 Kg，放入反應(yīng)器中，加入去離子水7 Kg，攪拌均勻，加入異丙苯過氧化氫 0. 15 Kg，155°C溫度下反應(yīng)4小時，反應(yīng)結(jié)束后，得到改性有機硅樹脂； 第2步、SiC包覆：將0. 5mm SiC粉體放入化學(xué)氣相沉積反應(yīng)室中，以正硅酸乙酯為原 料，抽真空至l〇Pa，通入氬氣為保護氣體，氣體流量為3〇SCCm，反應(yīng)室預(yù)熱至550°C，原料溫 度115°C，開始包覆，反應(yīng)室旋轉(zhuǎn)速率為30r/min，包覆反應(yīng)時間為30min，包覆結(jié)束后，停止 旋轉(zhuǎn)，停止原料供應(yīng)，待冷卻至室溫，取出，研磨IOmin ; 第3步、樹脂砂制備：取改性有機硅樹脂15. 35 Kg