一种改性有机硅树脂/碳化硅复合磨料的制备方法
【专利说明】
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及一种改性有机硅树脂/碳化硅复合磨料的制备方法，用于船舶钢材表 面清理，属于磨料技术领域。
[0003]
【背景技术】
[0004] 船舶清洗主要是指的将船体外壳上涂层、垢层的清除。近年来清洗新技术发展较 快，造修船工艺要求越来越高，船舶清洗技术与工艺也发生了明显变化。目前，高压水射 流清洗技术、喷砂清洗、中性无酸清洗、气体喷丸、PIG清洗技术、生物清洗技术、人工处理技 术、机器人水下清理技术、超声波清洗技术都已成功地应用到了船舶清洗领域。其中，利用 高压水带动磨料实现高效的清洗效果的清洗方式成为目前较为流行的清洗方式，此种技术 综合了抛丸、喷砂、高压水清洗等技术，达到了高效能，低污染，操作简便等特点。
[0005] 其中，在高压水射流清洗技术中，抛丸和喷砂与高压水清洗技术一体实现，在高压 喷头喷出能量高度集中的水流，同时加入抛丸和喷砂工艺，即磨料，水流结合磨料对船舶钢 材表面的垢物进行撞击、气蚀、磨削、楔劈、粉碎和剥离，能够清砂和除锈，有效去除船舶钢 材表面的盐、碱、油垢，从而达到较好的清理效果。其中，磨料的作用日益凸显，已经受到广 泛关注，现有技术中磨料一般采用金属复合磨料，以钢丸和钢砂为主，而采用其他非金属材 料的磨料较少，金属材料本身存在缺陷大，以破碎等特点，而且对于喷头有一定伤害。
[0006] CN201210029288. 6公开了一种用于固结磨料抛光垫的纳米金刚石-高分子复合 磨料。专利文献公开了一种制备金刚石-高分子复合磨料的制备方法，复合磨粒的内核为 通过机械粉碎法，爆炸合成法或静压法制备得到的金刚石粉体，其粒径范围在1~l〇〇nm， 上述粉体作为内核通过硅烷偶联剂改性形成中间过渡层，最后用环氧树脂和聚丙烯酸酯接 枝包覆得到复合磨料，其中硅烷偶联剂的质量为纳米粒子质量的〇. 2%~2% ;所述的环氧 树脂和聚丙烯酸酯的质量为无机纳米粒子质量的〇. 2%~2%。
[0007] 这是一种硬度较高的磨料，但是有两方面问题，第一，中间过渡层的效果较差，金 刚石本身的硬度较高，惰性较大，以纳米粉体的直接包覆形式，仍然会出现附着力不足的问 题；第二，该磨料并不适合用于船舶钢材表面的清理，主要和粒径有关，粒径太小，易产生粉 尘。
[0008]
【发明内容】
[0009] 本发明所要解决的技术问题在于：现有船舶清洗磨料组分较为单一，而且效果较 差的问题，通过制备一种硬度和强度都较大改性有机硅树脂/碳化硅复合磨料，达到更好 的清洁效果。
[0010] 技术方案： 一种改性有机硅树脂/碳化硅复合磨料的制备方法，包括如下步骤： 第1步、改性有机硅树脂的制备：按重量份计，将甲基丙烯酸羟乙酯〇. 5~1. 6份、多 异氰酸酯〇. 3~0. 7份、聚对苯二甲酸乙二酯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，放入反应器中，加 入去离子水5~10份，搅拌均匀，加入异丙苯过氧化氢0. 05~0. 25份，加热进行反应，反 应结束后，得到改性有机硅树脂； 第2步、SiC包覆：将SiC粉体放入化学气相沉积反应室中，以正硅酸乙酯为原料， 抽真空，通入保护气体，反应室预热至500-700 °C，原料温度90-120 °C，包覆反应时间为 30-60min，包覆结束后，待冷却至室温，取出，研磨IOmin ; 第3步、树脂砂制备：按重量份计，取改性有机硅树脂、固化剂2. 2~4. 5份、偶联剂 0. 8~1. 5份、氨基硫代酯1. 5~3. 5份、硅酸铝纤维0. 2~0. 8份和玻璃纤维0. 8~1. 8 份，混合均匀后，与80. 0~120. 0份包覆SiO2后的SiC粉体一起放入连续式混砂机中进行 混制，即可。
[0011] 所述的第1步中，聚合反应的温度是140~175°C，聚合反应时间是3~6小时。
[0012] 所述的第2步中，SiC粉体的粒径为0· 3-0. 9mm。
[0013] 所述的第3步中，固化剂为聚酰胺固化剂或脂肪胺固化剂。
[0014] 所述的第3步中，偶联剂为KH550硅烷偶联剂、KH560硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
[0015] 有益效果 本发明提供改性有机硅树脂/碳化硅复合磨料，是采用非金属材料制备磨料，以硬度 较高的碳化硅为砂芯，并通过化学气相沉积法在碳化硅粉体表面包覆一层二氧化硅纳米 层，一方面通过化学气相沉积法，二氧化硅纳米对碳化硅粉体的包覆性更为理想，另一方面 也利于树脂层接枝包覆。而且，对有机硅树脂进行了改性，提高其机械强度，在包覆有二氧 化硅纳米层的碳化硅粉体上接枝包覆通过改性的有机硅树脂涂层，整体提高了磨料的强 度，由此，制备的复合磨料具有更为理想的清洁效果，而且可多次重复使用，降低了使用成 本。
[0016]
【具体实施方式】
[0017] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的 限制。
[0018] 实施例1 第1步、改性有机硅树脂的制备：将甲基丙烯酸羟乙酯〇. 5Kg、多异氰酸酯0. 3Kg、聚 对苯二甲酸乙二酯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，放入反应器中，加入去离子水5Kg份，搅拌均匀，加入异丙苯过氧化氢 0. 05Kg，155°C温度下反应4小时，反应结束后，得到改性有机硅树脂； 第2步、SiC包覆：将粒径为0. 5_的SiC粉体放入化学气相沉积反应室中，以正硅酸 乙酯为原料，抽真空至l〇Pa，通入氩气为保护气体，氩气气体流量为3〇SCCm，反应室预热至 550°C，原料温度115°C，开始包覆，反应室旋转速率为30r/min，包覆反应时间为30min，包 覆结束后，停止旋转，停止原料供应，待冷却至室温，取出，研磨IOmin ; 第3步、树脂砂制备：取改性有机硅树脂10. 95Kg、聚酰胺固化剂2. 2Kg (型号DY-650， 山东德烨化工)、KH550硅烷偶联剂0. 8Kg、氨基硫代酯I. 5 Kg、硅酸铝纤维0. 2 Kg份和玻 璃纤维0. 8 Kg份，混合均匀后，与80. 0 Kg包覆SiO2后的SiC粉体一起放入连续式混砂机 中进行混制，即可。
[0019] 实施例2 第1步、改性有机硅树脂的制备：将甲基丙烯酸羟乙酯I. 6 Kg、多异氰酸酯0. 7 Kg、聚 对苯二甲酸乙二酯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，放入反应器中，加入去离子水10 Kg，搅拌均匀，加入异丙苯过氧化氢 0. 25 Kg，155°C温度下反应4小时，反应结束后，得到改性有机硅树脂； 第2步、SiC包覆：将0. 5mm SiC粉体放入化学气相沉积反应室中，以正硅酸乙酯为原 料，抽真空至l〇Pa，通入氩气为保护气体，气体流量为30sccm，反应室预热至500°C，原料温 度115°C，开始包覆，反应室旋转速率为30r/min，包覆反应时间为30min，包覆结束后，停止 旋转，停止原料供应，待冷却至室温，取出，研磨IOmin ; 第3步、树脂砂制备：取改性有机硅树脂21. 25Kg、聚酰胺固化剂4. 5Kg (型号DY-650， 山东德烨化工)、KH550硅烷偶联剂I. 5 Kg、氨基硫代酯3. 5 Kg、硅酸铝纤维0. 8 Kg和玻璃 纤维I. 8 Kg，混合均匀后，与120. 0 Kg包覆SiO2后的SiC粉体一起放入连续式混砂机中进 行混制，即可。
[0020] 实施例3 第1步、改性有机硅树脂的制备：将甲基丙烯酸羟乙酯I. lKg、多异氰酸酯0. 5 Kg、聚 对苯二甲酸乙二酯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，放入反应器中，加入去离子水7 Kg，搅拌均匀，加入异丙苯过氧化氢 0. 15 Kg，155°C温度下反应4小时，反应结束后，得到改性有机硅树脂； 第2步、SiC包覆：将0. 5mm SiC粉体放入化学气相沉积反应室中，以正硅酸乙酯为原 料，抽真空至l〇Pa，通入氩气为保护气体，气体流量为3〇SCCm，反应室预热至550°C，原料温 度115°C，开始包覆，反应室旋转速率为30r/min，包覆反应时间为30min，包覆结束后，停止 旋转，停止原料供应，待冷却至室温，取出，研磨IOmin ; 第3步、树脂砂制备：取改性有机硅树脂15. 35 Kg