什么是耐磨涂料,分哪几类?
耐磨陶瓷涂料
耐磨陶瓷涂料是一种非金属胶凝材料,它是采用耐酸和耐碱的人工合成原料经严格的工艺配比和先进的无机聚合技术制成的一种粉状陶瓷材料。在施工现场,将特制液体无机胶水加入这种材料,采用人工或机械方式涂抹在设备内衬或表面,经过一系列的化学反应,在常温下3d后达到陶瓷的结合强度和硬度,故名耐磨陶瓷涂料。其特点是:
(1)具有极高的机械强度和刚度 陶瓷耐磨涂料主要由耐磨骨料和结合系统组成,密度非常大,无大的宏观缺陷,强度可达130Mpa,是一般混凝土和耐火浇注料无法企及的,主要是采用了离子化合物和部分人工合成共价化合物,其离子键结合牢固,所以强度和刚度很大,可有效抵御物料的冲击力和剪切应力。而结合系统由于采取复合强化措施和特殊处理,形成化学结合,致使其强度很高。 (2)具有优良的韧性和抗震性 由于陶瓷耐磨料采用无定向刚纤维和定向网状增强措施,通过耦合进一步改善韧性,所以断裂韧性强,可有效防止冲击力造成的破损和剥落。另一方面由于离子键和其共价键为强结合键,键能比较高,低温对其影响很小,而且它的振动频率极高,常温难以对其构成威胁,不会产生热震损毁。
(3)整体性好 由于耐磨陶瓷涂料采取了双重补强措施,有的甚至采取了多种补强措施,有效地改善了材料性能。而且陶瓷材料低的膨胀系数等,使其体积稳定,不可能产生裂缝,因而整体性好,另外施工为整体施工,无接缝出现,因而整体性进一步提高。
(4)环境相容性好 由于采用了耐酸和耐碱的人工合成原料,不会和矿渣发生反应,同时由于这种材料多为高温合成原料,晶体发育好,结构完整,环境温度不会对它造成大的影响,属环境惰性材料,因而对环境敏感性差。
(5)无环境污染 耐磨陶瓷涂料为无机非金属材料,主要成份为硅酸盐,和地球岩石圈成份相近,不会造成土质恶化和重金属离子污染,不会影响生态环境,是一种绿色环保型的产品。
由于具有上述特点,常温耐磨陶瓷涂料的耐磨性能是16Mn 钢的9 倍、65Mn 钢的8 倍、耐火浇注料的45 倍,可适宜于水泥、国防、石油、化工行业等各种高、低温设备的关键耐磨防腐处理层,是替代现有的耐磨陶瓷片、耐磨钢的新一代理想材料,解决了各行业因风选磨蚀、冲击磨蚀、部件频繁停工检修等问题。
耐磨陶瓷涂料的适用范围
可广泛应用于水泥、钢铁、火电、石化行业以及国防工业中很多物料强冲刷,强腐蚀,重磨损的部位。
北京志盛威华公司ZS-911耐磨防水涂料是北京志盛威华科技发展有限公司与部队合作研发的新型节能涂料,其主要耐磨骨料、超微粉体和无机聚合物分散液组合而成,涂料固化后颗粒紧密堆积,因而没有较大的宏观缺陷,体积密度大,其常温下强度可达200Mpa以上,是普通混凝土和耐火浇注料无法比拟的。
ZS-911耐磨涂料原料主要采用离子化合物和部分人工合成共价化合物,离子键和共价键属强结合键,而结合系统由于采用复合强化措施和特殊处理,形成化学结合,所以强度和刚度很大,可有效抵御的高速冲击力和剪切应力。
由于采用了耐酸和耐碱的特殊原料,涂层性能稳定,不会和介质发生反应,同时耐磨防水涂料的原料多为高温合成材料,晶体发育好,结构完整,不受环境因素的影响,是最好的惰性材料之一,因而可有效抵御环境介质作用和各种化学腐蚀。
静载荷作用下,脆性材料对应力集中的敏感程度比较大。
PPO,即聚苯醚,又叫聚苯醚b。聚苯醚(PPO)中文名又叫聚苯醚b,是世界五大通用工程塑料之一。它具有刚性大、耐热性高、难燃,强度较高电性能优良等优点。另外,PPO还具有耐磨、无毒、耐污染等优点。PPO的介电常数和介电损耗在工程塑料中是最小的品种之一,几乎不受温度,湿度的影响。可用于低、中、高频电场领域(介电常数越小,绝缘性越好)PPO的负荷变形温度可达190℃以上,脱化温度-170℃。(PPO或PPE)又称聚亚苯基氧,化学名称为聚2,6-二甲基-1,4-苯醚。是2,6-二甲基苯酚通氧并在催化剂的作用下进行氧化缩合反应而成的线型聚合物。一般呈土黄色粉末状。常用的是由 2,6-二甲基苯酚合成的聚苯醚,具有优良的综合性能,最大的特点是在长期负荷下,具有优良的尺寸稳定性和突出的电绝缘性,使用温度范围广,可在-127~121℃范围内长期使用。具有优良的耐水、耐蒸汽性能,制品具较高的拉伸强度和抗冲强度,抗蠕变性也好。此外,有较好的耐磨性和电性能。物料性能:1、为白色颗粒。综合性能良好,可在120度蒸汽中使用,电绝缘性好,吸水小,但有应力开裂倾向。改性聚苯醚可消除应力开裂。2、有突出的电绝缘性和耐水性优异,尺寸稳定性好。其介电性能居塑料的首位。3、MPPO为PPO与HIPS共混制得的改性材料,目前市面上的材料均为此种材料。4、有较高的耐热性,玻璃化温度211度,熔点268度,加热至330度有分解倾向,PPO的含量越高其耐热性越好,热变形温度可达190度。5、阻燃性良好,具有自熄性,与HIPS混合后具有中等可燃性。质轻,无毒可用于食品和药物行业。耐旋光性差,长时间在阳光下使用会变色。6、可以与ABS,HDPE,PPS,PA,HIPS、玻璃纤维等进行共混改性处理。用途:1、适于制作耐热件、绝缘件、减磨耐磨件、传动件、医疗及电子零件。2、可作较高温度下使用的齿轮、风叶、阀等零件,可代替不锈钢使用。3、可制作螺丝、紧固件及连接件。4、电机、转子、机壳、变压器的电器零件。5、PPO和MPPO 主要用于电子电器、汽车、家用电器、办公室设备和工业机械等方面,利用MPPO耐热性、耐冲击性、尺寸稳定性、耐擦伤、耐剥落。6、可涂性和电气性能,用于做汽车仪表板、散热器格子、扬声器格栅、控制台、保险盒、继电器箱、连接器、轮罩。7、电子电器工业上广泛用于制造连接器、线圈绕线轴、机械部件护罩、开关继电器、调谐设备、大型电子显示器、可变电容器、蓄电池配件、话筒等零部件。8、家用电器上用于电视机、摄影机、录象带、录音机、空调机、加温器、电饭煲等零部件。可作复印机、计算机系统,打印机、传真机等外装件和组件。9、另外可做照相机、计时器、水泵、鼓风机的外壳和零部件、无声齿轮、管道、阀体、外科手术器具、消毒器等医疗器具零部件。10、大型吹塑成型可做汽车大型部件如阻流板、保险杠、低发泡成型适宜制作高刚性、尺寸稳定性、优良吸音性、内部结构复杂的大型制品,如各种机器外壳、底座、内部支架、设计自由度大,制品轻量化。电子电器:能够满足在潮湿、负载、高温的条件下具有优良的点绝缘性,运用制备电视机调谐片、线圈芯、微波绝缘件、屏蔽套,高频印刷电路板。各种高压电子元器件、电视机、电脑、传真机,复读机外壳等。汽车工业:适用于仪表板件、窗框、减震器、泵过滤网等。机械工业:用作齿轮、轴承、泵叶轮、鼓风机叶轮片等。化工领域:用于制作管道、阀门、滤片及潜水泵等耐腐蚀零部件。成型性能:1.非结晶料,吸湿小。2.流动性差,为类似牛顿流体,粘度对温度比较敏感,制品厚度一般在0.8毫米以上。极易分解,分解时产生腐蚀气体。宜严格控制成型温度,模具应加热,浇注系统对料流阻力应小。3、聚苯醚的吸水率很低0.06%左右,但微量的水分会导致产品表面出现银丝等不光滑现象,最好是作干燥处理,温度不可高出150度,否则颜色会变化。4、聚苯醚的成型温度为280-330度,改性聚苯醚的成型温度为260-285度。
(1)Wyble模型
Wyble(1958)指出渗透率随有效应力的变化关系可由公式(6-1)的幂率关系表示:
油气藏现今地应力场评价方法及应用
式中:ΔP——有效应力的增量,MPa;Kj, ——测点和初始测点的渗透率,1 0μm;-32 ——应力敏感性系数。对上式两边同时取对数得到下面的关系,此时lnKj与ΔP呈直线关系:
油气藏现今地应力场评价方法及应用
(2)蒋海军、鄢捷年模型
蒋海军、鄢捷年等(2000)在研究砂岩裂缝性岩样的应力敏感性时发现,油相渗透率与有效应力的关系满足如下的数学表达式:
K=ae-bP (6-3)
式中:K——裂缝岩心的油相渗透率,10-3μm2;P——有效应力,MPa;a,b——回归常数。
常数a表示裂缝型岩心在零有效应力下的油相渗透率,a值越大,岩心在零有效应力下的油相渗透率越大;b表示岩心渗透率随有效应力的变化程度,b值越大,岩心的渗透率随有效应力的变化速率越高。
(3)应力敏感性系数模型
Jones和Owens(1980)通过对低渗砂岩储层岩样的应力敏感性进行观察,得到如下的渗透率与有效应力间的关系:
油气藏现今地应力场评价方法及应用
式中是以有效应力1000psi作为参考标准,K——渗透率,10-3μm2;SS——应力敏感性系数;σi——有效应力,MPa。Ostensen(1983)针对微裂缝发育的低渗岩样提出把上述关系式中的1/3改为1/2会更适用,并指出该公式可以预测零有效应力下的渗透率。对于该公式更一般的形式可写为:
油气藏现今地应力场评价方法及应用
式中:c——常数,根据具体区块层位决定;σO——原地有效应力,MPa;KO——原地有效应力 σO下的岩心渗透率,10-3μm2;Ki——不同岩心应力 σi下的岩心渗透率,10-3μm2;K1000——应力为1000psi下的渗透率;SS——应力敏感性系数。
Jones还提出碳酸盐类岩石裂隙渗透系数的经验公式为:
KA=QO(Pc-Pb)-n (6-6)
式中:A——过水面积,m2;QO——初始流量,m3/h;Pc——总压力,MPa;Pb——内部孔隙压力;n为常数。
(4)Louis模型
对于孔隙岩块,受应力作用时孔隙压力引起渗透系数的改变,应力与渗透系数的关系可用Louis(1974)提出的实验关系式即指数型数学模型来描述:
φ(σ-P)=φ0e-a(σ-P)K(σ-P)=KOe-b(σ-P) (6-7)
式中:K——岩块受岩体有效应力作用时的渗透系数,10-3μm2;KO——岩体初始有效应力作用下岩块的渗透系数,10-3μm2;σ——岩块中的应力,MPa;P——为岩块中的渗透水压力,MPa;φ——岩块受岩体有效应力作用时的孔隙度,小数;φ0——岩体初始有效应力作用下岩块的孔隙度,小数;a、b为待定系数。
(5)仵彦卿模型
仵彦卿(1995)通过研究裂隙岩体受应力作用时裂隙变形情况,提出描述应力与渗透系数关系的典型代表性实验关系式:
油气藏现今地应力场评价方法及应用
式中:K——岩体裂隙网络受岩体有效应力作用时的渗透系数,10-3μm2;KO——岩体初始有效应力作用下裂隙网络的渗透系数,10-3μm2;σj——岩体裂隙网络的应力,MPa;P——岩体裂隙网络中的渗透水压力,MPa;Df——与裂隙分布有关的分维数,无量纲。
(6)Liu裂隙岩体模型
Liu(1999)根据裂隙岩体的试验结果,得出公式:
油气藏现今地应力场评价方法及应用
式中:Rm——岩体分类指数;Δεi——应变;φO——初始孔隙度,小数;i=1,2,3。
(7)黎水泉裂隙岩体模型
黎水泉等(2001)得到裂缝渗透率和裂缝孔隙度与净应力的回归关系式:
油气藏现今地应力场评价方法及应用
式中:K——裂缝渗透率,10-3μm2;KO——初始裂缝渗透率(净应力为零时),10-3μm2;φO——初始裂缝孔隙度,P——净应力,MPa;n、m为系数,对不同的地层岩心,KO、φO、n、m值有所不同,上两式中,n、m值是各不相同的。
(8)其他模型
此外,还有许多学者也根据实验或实验加理论推导,提出了一系列有效应力和孔隙度、渗透率的表达式,具体不再阐述,只列出其关系式:
A.H.赫万斯基和B.H.尼科拉耶夫斯基关系式:
李传亮(考虑本体有效应力):K=KOe-b(σ-φP) (6-13)
代平(考虑Terzaghi有效应力):
(考虑本体有效应力):
范学平(2000)拟合关系:K/KO=a(Δσ)2+bΔσ+c (6-16)
尹尚先(2006)拟合关系:β=aσ2+bσ+c(β=φ/φO或K/KO)(6-17)
安欧关系式:
①孔隙岩体:
油气藏现今地应力场评价方法及应用
②裂隙岩体:
油气藏现今地应力场评价方法及应用
对应力集中敏感性是指多孔介质孔隙体积孔隙度,渗透率随有效应力变化的改变量。
研究储层孔隙体积、渗透率随有效应力的变化规律对于储量计算、储层保护和合理开采制度的确定等具有十分重要的意义。渗透率随有效应力的变化关系为。式中,k-渗透率,初始渗透率,应力敏感性系数,原始地层压力,p-地层压力。
应力集中:
在这结构的局部区域出现明显高于周边的应力峰值现象。通常的应力集中是指局部应力集中,其集中效应仅对局部产生影响。这句话存在两个基本含义,局部区域、应力峰值。
所谓的局部区域,即指的是应力出现峰值的影响范围占整个结构极小的一部分。从整个结构上看,集中区域类似于一个点落在面上这样的比例。