[发明专利]陶瓷微珠与高分子材料复合固体耐磨材料及制备和用法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管道或平板耐磨材料的改进，尤其是涉及一种以高分子材料为主体，与高硬度无机材料微珠复合所形成的管道或平板固体耐磨材料的改进及制备和使用方法，属新材料及其应用领域。

背景技术

在现代工业中，为了延长管材或板材的使用寿命或改善材料的性能，许多管材或板材都会在其内表面相衬一层高分子材料的耐磨材料，以求提高管材或板材内表面的抗腐蚀性能，或改善管材或板材内表面的光洁度，减少摩擦阻力。其耐磨材料的形态是标准的板材、管材或以专用浸涂方式嵌入到管材的内表面上。由于其成本较低、易于规模化生产而被广泛应用于人们日常生活和各类工业领域的管材或板材中。目前所采用的耐磨材料高分子材料主要是指各类塑料和树脂类材料，主要由高分子聚合物构成。通常这种聚合物占材料总量的40%-100%；而且为了改善其原有聚合物的物理化学性能，人们往往会在高分子材料中间加上部分填料，如增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等。上世纪中期以来人们相继研发出更耐磨的高分子材料如环氧树脂类、聚铵脂类和聚四氟乙烯类。从而进一步拓展了高分子材料的工程应用。但尽管如此,高分子材料的表面硬度相对大多数无机材料（如水泥浆料）而言仍然低了很多。如是人们又通过添加钛白粉、氧化铝粉以及碳酸钙类等填料对其硬度有效提高，但即便如此，当其与带刃口的无机材料接触时仍很容易擦伤磨损，而且这些耐磨粉的加入都是以无规则形状的粉末加入的，与高分子材料的结合不是很有力，所以极易被输送物料中的硬质颗粒带走，如在含有硬颗粒的水泥浆料管道输送中，无论现在哪种高分子材料管道寿命都很低。

另一方面，陶瓷材料具有优良的耐磨性能，毫米级陶瓷微珠主要用作超细粉体的磨介，其需求量随着超细粉体市场的扩大而越来越大。由此也产生了高分子基耐磨复合材料管道和构件，它是通过高分子材料结合耐磨陶瓷，在特定的条件下固化为复合构件。如论文“高?分?子?基?耐?磨?复?合?材?料?管?道?和?构?件?的?研?究?与?应?用”（作者贾玉川，第三届水泥工业用耐磨材料技术研讨会论文集）公开了一种利用陶瓷材料作为输送管的内衬的研究，其生产工艺为：先制作耐磨陶瓷贴片或管件(材质氧化锆增韧的刚玉一莫来石材料)，再嵌入管材内或板材上。陶瓷贴片或管件之间的缝隙用树脂粘合剂充填。然后将经过表面处理的玻璃纤维布浸透环氧树脂胶后(通浸胶槽上胶)，胶布含胶量40％左右，缠绕在耐磨陶瓷贴片或管件的外面，至一定厚度。为了增强与增韧，可以在缠绕某一厚度浸胶的玻璃纤维布后缠绕一圈钢网，而后再缠绕浸胶的玻璃纤维布至一定厚度。绕毕采用气囊进行加压后在缠绕机上继续加热，温度80℃左右。待树脂初步固化后，自缠绕机上取下，室温放至24 h左右，然后放进热处理装置内，进行后期加热固化处理，固化温度100～150℃，固化时间2 h，冷却后按批量取样检验合格后入库。使用时直接将耐磨陶瓷贴片或管件嵌入到管内和板材上即可。

这种嵌入有耐磨陶瓷贴片耐磨材料的管材或板材，可以有效提高管材或板材的表面耐磨性，但制作这种管材或板材的作业方法相当复杂，而且所形成的耐磨陶瓷贴片或管件表面光洁度不高，因此阻尼比较大，对于那些希望阻尼小的场所是不适用的，因此如何既能有效改变管材或板材的表面性能，提高管材或板材的耐磨性和使用寿命，又不至于增加管材或板材内表面的阻尼，是值得进一步研究的课题。

通过对国内专利文献检索，没有找到有关的无机材料陶瓷微珠作为填料的对高分子材料进行增硬提高耐磨性的相关文献。只是找到一个与本发明相关的，专利号为CN20051002255.7， 名称为“超高分子量聚乙烯管材与钢管的复合工艺”的发明专利，该专利公开了一种能将超高分子量聚乙烯管材与钢管复合的加工工艺，其特点是：主要包括以下步骤：首先选用其外径比所选用的钢管的内径大２％～５％的超高分子量聚乙烯管材，然后使超高分子量聚乙烯管材通过缩径机缩径，使其外径比钢管的内径略小些，在牵引机的作用下，超高分子量聚乙烯管材通过定径导向套而进入到钢管中；经过一段时间后，因超高分子量聚乙烯管材具有记忆功能，超高分子量聚乙烯管材就会和钢管紧密地复合在一起。但该专利明显没有提到如何改进高分子材料套管耐磨材料的问题，所以前述的管材或板材耐磨材料不耐磨的问题仍然存在。

发明内容