[发明专利]一种超高分子量聚乙烯涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，特别涉及超高分子量聚乙烯涂层的制备方法。

背景技术

热喷涂技术是现代工业关键技术——表面工程领域的重要组成部分，热喷涂可以使零件表面具有耐磨损、抗腐蚀、耐高温、抗氧化、导电、绝缘、自润滑等功能，从而达到提高产品质量及可靠性，延长使用寿命的目的，在装备再制造方面也发挥了越来越重要的作用。

热喷涂原理就是利用某种热源，将要喷涂的材料加热至熔融或半熔融状态，并以一定的速度喷射到经过预处理后的工件表面，而形成具有一定功能的涂层的表面处理技术，所以，其形成的涂层仅是以机械结合为主，故其涂层与基体的结合强度不高，因而限制了热喷涂技术的应用范围。

目前现有超音速火焰喷涂具有一定的局限性，如能喷涂的材料有限；热效率低，成本高；沉积效率低，大大增加了涂层成本；供气系统庞大，操作不方便；工件受热大等。最大的问题是超音速火焰喷涂过程中，燃料与氧混合产生温度为2800℃ 的超音气流，大大限制了聚合物材料在超音速火焰喷涂技术中的应用。然而，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是典型的难加工聚合物中之一，喷涂面临的最大问题在于UHMWPE分子量太大以致加热后只有高弹态，无粘流态，无法采用传统喷涂方法先熔融，再喷涂的工艺生产。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种超高分子量聚乙烯涂层，使其具有耐磨损、耐腐蚀、抗冲刷、涂层结合强度高、施工方便、成本低廉、使用寿命长等特点。

本发明的技术方案为：一种超高分子量聚乙烯涂层及其制备方法：在基材层为金属、非金属的表面，采用超音速聚合物粉末热喷涂工艺将超高分子量聚乙烯喷涂到基材表面形成超高分子量聚乙烯涂层；

超高分子量聚乙烯涂层的制备工艺为： 

（1）压缩机将具有一定压力的空气输入气体编程控制柜；（2）气体编程控制柜将一部分高压气体输入加热装置加热，另一部分输入送粉器； （3）从高压气体加热装置输出的高温高压气体与送粉器输出的超高分子聚乙烯粉末在混合室交汇熔融后进入缩放式喷嘴，经加速后喷涂到基材表面形成涂层；（4）高压空气的流速、压力、预热温度以及送粉器输出的粉末的量均由数据采集控制柜按设定的工艺参数来控制实施。气体编程控制柜内气体压力为1.5～3.5MPa。加热装置的气体预热温度为180～240℃。缩放式喷嘴将气体加速至500～1000m/s间。缩放式喷嘴治基材表的喷涂距离为50～300㎜。送粉器内的超高分子聚乙烯粉末的颗粒尺寸为5～50μm。基材表面的超高分子聚乙烯涂层的厚度为5～10㎜。

本发明的有益效果为：将超音速技术和聚合物材料热喷涂技术相结合，实现与基材的高结合强度和涂层致密性有机统一的聚合物涂层，在解决了涂层与基材层表面附着力难题的同时也保证了基材层与涂层表面零孔隙率，从而使得涂层在气液腐蚀环境中具有优良性能。采用高压、适温气流加热聚合物粉末，避免超高温火焰直接加热聚合物粉末，有效防止聚合物高温降解与氧化，保留聚合物的物理化学性能不变。喷涂工艺简单，便于施工，而且成本低廉、使用寿命长。可广泛应用于火力发电、水泥建材、冶金、矿山、化工及国防等多个行业。

附图说明

   附图1为工艺流程示意图。

具体实施方式

     从附图1的工艺流程中示出：首先将要喷涂的金属或非金属表面清理干净和干燥，空气压缩机1将空气压缩至气体编程控制柜2内，使压力达到2.5MPa，之后将一部分高压气体输入加热装置3预热至200℃，另一部分气体送入送粉器4内，其内的超高分子聚乙烯颗粒尺寸为20μm。分别从加热装置3和送粉器4输出的气体汇合于混合室5，再进入缩放式喷嘴6，将气体加速至600m/s，喷涂至基材7表面，喷涂距离100μm，涂层厚度视材料性质而定，其范围在5～10㎜间。