一種圓錐破碎機(jī)用環(huán)氧澆注料的研制

劉永剛，徐成華，洪 建，孫雨聲，雷木生，游仁國(guó)

（武漢雙鍵開(kāi)姆密封材料有限公司，湖北 武漢 430040）

圓錐破碎機(jī)廣泛運(yùn)用于礦山、冶煉、建材、公路、鐵路、水利、化學(xué)工業(yè)及硅酸鹽行業(yè)中原料的破碎。圓錐破碎機(jī)在整機(jī)生產(chǎn)和襯板更換過(guò)程中，都需要在破碎壁和軀體以及軋臼壁和調(diào)整套之間重新澆注填料以起到緩沖和保護(hù)作用。由于Zn-Cu-Pb合金澆注成本較高，工藝復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，且含有重金屬鉛，易對(duì)環(huán)境造成污染[1]；而環(huán)氧澆注料因其使用方便、生產(chǎn)及更換效率較高且固化性能優(yōu)異，得到了廣泛應(yīng)用。目前市售背襯膠占有量較大的仍為進(jìn)口產(chǎn)品，如，得復(fù)康公司產(chǎn)品korrobond 65，其適用溫度范圍較廣，低溫（5 ℃）下也可以較快固化，固化收縮較小，固化后壓縮強(qiáng)度較高（110 MPa左右），但該產(chǎn)品存在貯放后易分層板結(jié)問(wèn)題且成本較高。本研究研制的一種圓錐破碎機(jī)用環(huán)氧（E-51）澆注料，相對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品而言，進(jìn)一步改善了低溫適用性，低溫（5 ℃）下可以快速固化，固化收縮較小，固化后具有較高的壓縮強(qiáng)度（150 MPa左右），同時(shí)常溫貯存無(wú)明顯分層板結(jié)問(wèn)題，降低了成本。

1　 實(shí)驗(yàn)部分

1.1　主要原料

環(huán)氧樹脂（E-51），工業(yè)級(jí)，南亞公司；海島型結(jié)構(gòu)增韌劑（VL-2），工業(yè)級(jí)，北京清大奇士；活性硅微粉（粒徑為23 μm、約600目），工業(yè)級(jí)，連云港長(zhǎng)通硅微粉有限公司；混合硫醇多胺類固化劑（DB），自制；硅烷偶聯(lián)劑KH570，工業(yè)級(jí)，湖北新藍(lán)天新材料股份有限公司。

1.2　儀器與設(shè)備

TH5000型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（5 kN），江都市天惠試驗(yàn)機(jī)械有限公司；電子數(shù)顯楔形塞尺（0.2～10 mm），世嘉工具深圳有限公司。

1.3　實(shí)驗(yàn)制備

樹脂組分的制備：將環(huán)氧樹脂、海島型結(jié)構(gòu)增韌劑及適量助劑投入動(dòng)力混合機(jī)中真空攪拌30 min，再投入填料于動(dòng)力混合機(jī)中真空攪拌60 min，即得樹脂組分。

固化劑組分的制備：將自制硫醇多胺固化劑與海島型結(jié)構(gòu)增韌劑投入動(dòng)力混合機(jī)中，真空攪拌60 min，即得固化劑組分。

1.4　性能測(cè)試

（1）收縮縫隙：在25 ℃下，將混合均勻的E-51澆注料澆注于尺寸為50 cm（高）×9 cm（寬）×50 cm（長(zhǎng)）、壁厚為2 cm以及頂部開(kāi)口的鐵質(zhì)方盒內(nèi)，且澆注前對(duì)方盒內(nèi)部50 cm×50 cm 這2面中的一面進(jìn)行涂黃油處理，固化完全后使用塞尺測(cè)試涂黃油一側(cè)膠體的收縮間隙尺寸（mm）。

（2）壓縮強(qiáng)度：按照GB/T 2567—2008《樹脂澆鑄體性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)，采用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試。

2　 結(jié)果與討論

2.1　增韌劑的選擇及用量確定

E-51固化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力，而通過(guò)在E-51中加入增韌劑后，其收縮應(yīng)力會(huì)遠(yuǎn)小于非增韌體系[2]。而VL-2在E-51固化后可形成海島型結(jié)構(gòu)，大幅提高了E-51的韌性[3]，同時(shí)VL-2黏度較低，起到了稀釋劑效果。不同用量的VL-2，其收縮縫隙如表1所示。

表1　不同用量的VL-2對(duì)收縮縫隙的影響Tab.1　Influence of content of VL-2 toughening agent on shrinkage gap size

由表1可知：隨著VL-2用量的增加，E-51固化收縮應(yīng)力減小，收縮縫隙明顯減小，當(dāng)用量增加到15%及以上時(shí)，無(wú)明顯收縮產(chǎn)生的縫隙。

不同用量VL-2的壓縮強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果如圖1所示。

圖1　VL-2不同加量下壓縮強(qiáng)度隨時(shí)間的變化Fig.1　Change of compressive strength with time for different content of toughening agent

由圖1可知：隨著VL-2用量的增加，壓縮強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。當(dāng)VL-2用量≤15%時(shí)，對(duì)E-51澆注料完全固化時(shí)的壓縮強(qiáng)度影響較??；而當(dāng)VL-2用量≥20%時(shí)，E-51韌性明顯上升，E-51澆注料完全固化壓縮強(qiáng)度明顯下降。不同用量下5 ℃固化16 h均可達(dá)到或接近最終固化，說(shuō)明VL-2在5～25%用量下對(duì)固化速度影響較小。綜合而言，選擇VL-2增韌效果較好，用量為15%較適宜。

2.2　填料的選擇及用量確定

以硅微粉作為填料，價(jià)格較低；經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑（KH570）改性后的硅微粉用于E-51澆注料中，懸浮性得到較大提高，延緩了填料沉淀時(shí)間，提高了分散均勻程度，減小了E-51澆注料的收縮率和內(nèi)應(yīng)力[4]。本研究選用粒徑為23 μm經(jīng)KH570改性的活性硅微粉作為填料，改善了E-51澆注料的板結(jié)問(wèn)題；其比表面積較小，吸油值較低，可以大量加入到E-51澆注料配方中，改善了E-51固化收縮并降低配方成本。活性硅微粉的用量對(duì)E-51澆注料收縮縫隙的影響如表2所示。

表2　活性硅微粉的用量對(duì)E-51澆注料收縮縫隙的影響Tab.2　Influence of active microsilica amount on shrinkage gap of epoxy castables

由表2可知：隨著活性硅微粉用量的增加，E-51澆注料固化收縮明顯減小，當(dāng)活性硅微粉用量≥100%時(shí)，E-51澆注料無(wú)明顯固化收縮產(chǎn)生的縫隙；而當(dāng)活性硅微粉用量≥110%時(shí)，因E-51澆注料的黏度明顯上升，澆注時(shí)流動(dòng)性變差，操作性下降。

活性硅微粉用量對(duì)壓縮強(qiáng)度的影響如圖2如示。

圖2　活性硅微粉不同用量下壓縮強(qiáng)度隨時(shí)間的變化Fig.2　Change of compressive strength with time for different active microsilica amount

由圖2可知：隨著填料活性硅微粉用量的增加，壓縮強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)；當(dāng)活性硅微粉用量≥100%時(shí)，E-51澆注料完全固化時(shí)的壓縮強(qiáng)度變化較小，幾乎達(dá)到相對(duì)最大值；在活性硅微粉不同用量下的5 ℃固化16 h均可達(dá)到或接近最終固化，填料的加入對(duì)固化速度影響較小。故選擇粒徑為23 μm的活性硅微粉作填料較適宜，用量為樹脂用量的100%。

2.3　固化劑的選擇

硫醇多胺中巰基與環(huán)氧環(huán)反應(yīng)速度較快[5]，具有優(yōu)異的低溫固化性能。本研究采用自制的DB作為固化劑，澆注料具有優(yōu)異的低溫固化性能，同時(shí)以VL-2作為稀釋劑對(duì)DB起到了增韌效果。VL-2在DB中的加量對(duì)E-51澆注料收縮縫隙的影響如表3所示。

表3　VL-2用量對(duì)E-51澆注料收縮縫隙的影響Tab.3　Influence of VL-2 content on shrinkage gap of epoxy castables

由表3可知：隨著VL-2用量的增加，因E-51固化收縮應(yīng)力的減小，收縮縫隙明顯減??；當(dāng)VL-2用量≥30%時(shí)，E-51澆注料固化后無(wú)明顯收縮縫隙，VL-2對(duì)DB也起到了較好的稀釋效果。

VL-2用量對(duì)E-51澆注料壓縮強(qiáng)度的影響如圖3所示。

由圖3可知：隨著VL-2用量的增加，壓縮強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。當(dāng)VL-2用量≤30%時(shí)，VL-2對(duì)E-51澆注料固化速度影響較小，完全固化時(shí)的壓縮強(qiáng)度均在150～160 MPa間，變化較?。划?dāng)VL-2用量≥40%時(shí)，E-51澆注料固化速度減緩，24 h未完全固化，且完全固化時(shí)的壓縮強(qiáng)度也明顯下降。故選擇自制DB為固化劑、VL-2作固化劑稀釋劑以及用量為30%較適宜。

圖3　VL-2不同用量下的E-51澆注料壓縮強(qiáng)度隨時(shí)間的變化Fig.3　Change of compressive strength with time for epoxy castables containing different amount VL-2

2.4　與市售進(jìn)口產(chǎn)品對(duì)比

本研究制備的E-51澆注料與市售進(jìn)口產(chǎn)品Korrobond65性能對(duì)比如表4所示。

表4　E-51澆注料與Korrobond 65性能對(duì)比Tab.4　Performance comparison of the epoxy castable material and Korrobond 65

3　 結(jié)論

以VL-2為增韌劑，活性硅微粉作填充料，按m（E-51）∶m（VL-2）∶m（活性硅微粉）=100∶15∶100配制樹脂，選用低溫固化性能優(yōu)異的自制DB為固化劑并配合海島型增韌 劑 VL-2，按 m（DB）∶ m（VL-2）=100∶30配制固化劑部分，制備的圓錐破碎機(jī)用E-51澆注料，調(diào)膠操作性較好，低溫5 ℃條件24 h固化完全，固化后壓縮強(qiáng)度可達(dá)150 MPa，固化后無(wú)明顯收縮縫隙，貯存180 d無(wú)明顯板結(jié)問(wèn)題，綜合性能優(yōu)異。

Development of an epoxy castable material for cone crusher

LIU Yong-gang, XU Cheng-hua, HONG Jian, SUN Yu-sheng, LEI Mu-sheng, YOU Ren-guo
(Wuhan Double-Bond Chemical Co., Ltd., Wuhan, Hubei 430040, China)

Abstract：The resin component composed of the E-51 epoxy resin (as the base resin), VL-2 sea-island type toughening agent and active silica powder (as the filler), and the curing agent composed of the homemade DB thiol polyamine hardener and VL-2 toughening agent, then the epoxy castable material with low cost and good operability was prepared. The epoxy castable material can completely cure at 5 ℃ for 24 h. The compressive strength of the cured was up to 150 MPa, the 5 cm thick sandwich casting was of no shrinkage gaps, and after storage for six months there was not significant hardened problem. This castable material has excellent overall performance, and can replace the imported similar products.

Key words：epoxy castable material; fast curing at low temperature; high compressive strength