一种相控阵检测用耐磨有机玻璃楔块及其制备工艺的制作方法

本发明涉及有机玻璃，具体为一种相控阵检测用耐磨有机玻璃楔块及其制备工艺。

背景技术：

1、相控阵检测是一种利用超声波对检测材料进行高精度、高效率检测的技术手段，它利用超声波在检测材料中由于检测材料各部分不均一，超声波衍射方向和速率等参数不同的特性，通过控制发射单元与接受单元之间的相对位移，从而实现对各方向不同声波传递的检测，进而实现了对检测材料内部缺陷的定位；

2、在实际的相控阵检测中，相控监测探头组件常被设置在楔块上固定，并随楔块移动而进行相控阵检测部位的转移，在这一过程中，楔块往往会与检测材料表面的障碍物等接触，使得楔块移动受阻并造成对楔块的磨损，从而导致相控阵检测探头移动方向受到限制甚至移动失稳等缺陷，因此有必要针对这一缺陷进行改进，提高检测效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种相控阵检测用耐磨有机玻璃楔块及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种相控阵检测用耐磨有机玻璃楔块，具有以下技术特征：所述相控阵检测用耐磨有机玻璃楔块由楔块坯体和设置在楔块本体表面的耐磨有机涂层组成；

3、其中，所述楔块坯体包括有机玻璃坯体、设置在有机玻璃坯体上的探头安装孔以及设置在有机玻璃坯体两侧的固定孔；

4、所述有机玻璃坯体两侧前进面与有机玻璃坯体底面之间由弧面连接；

5、其中，所述探头安装孔、固定孔中均设置有螺纹，螺纹尺寸与探头螺纹相匹配。

6、进一步的，所述有机玻璃坯体由有机玻璃经切削加工后制得；

7、所示有机玻璃的制备工艺为：

8、按重量份数计，将75-83份聚甲基丙烯酸甲酯粉末、15-25份聚苯乙烯树脂、0.1-0.3份硬脂酸混合，搅拌均匀后，升温至73-80℃，保温8-12h后，继续升温至125-130℃，保温12-18h后，得到有机玻璃。

9、进一步的，按重量份数计，所述耐磨有机涂层由以下组分组成：30-45份丙烯酸酯改性异氰酸酯、12-18份聚氧化丙烯三醇、4-6份二元醇、0.05-0.1份抗静电剂、0.5-1份流平剂、75-90份有机溶剂、0.1-0.3份偶氮二异丁腈。

10、进一步的，所述丙烯酸酯改性异氰酸酯的制备工艺为：

11、a. 氩气氛围下，将2-甲基-2-丙烯酸-2,3-二羟基丙酯分散至dmf中，超声搅拌分散1-2h后，得到2-甲基-2-丙烯酸-2,3-二羟基丙酯溶液，备用；

12、将2-(三氟甲基)丙烯酸分散至纯净的dmf中，5-15℃环境下，搅拌分散1-1.5h后，将其在2-4h内缓慢滴加至2-甲基-2-丙烯酸-2,3-二羟基丙酯溶液中，滴加过程中不断搅拌，滴加结束后，加入甲醇钾，将溶液按照0.5-1℃/min的速率升温至65-75℃，继续搅拌反应1.5-4h后，旋蒸去除多余溶剂，使用温度为0-4℃的去离子水洗涤旋蒸产物1-2次后，将剩余产物真空蒸发至恒重，得到氟改性丙烯酸酯；

13、b. 氮气氛围下，将三苯基甲烷三异氰酸酯分散至dmf中，控制溶液体系温度为15-20℃，得到三苯基甲烷三异氰酸酯分散液，备用；

14、将氟改性丙烯酸酯分散至纯净的dmac中，搅拌均匀后，将其在2-4h内缓慢滴加至三苯甲烷三异氰酸酯分散液中，滴加过程中对混合溶液不断搅拌，滴加结束后，加入对甲苯磺酸，将溶液升温至75-85℃，继续搅拌反应2-4h后，真空蒸发至恒重，得到丙烯酸酯改性异氰酸酯。

15、进一步的，步骤a中，所述2-甲基-2-丙烯酸-2,3-二羟基丙酯、2-(三氟甲基)丙烯酸、甲醇钾的质量比为1：（0.65-0.88）：（0.01-0.02）。

16、进一步的，步骤b中，所述三苯基甲烷三异氰酸酯、氟改性丙烯酸酯、对甲苯磺酸的质量比为1：（0.7-0.9）：（0.02-0.03）。

17、进一步的，所述二元醇为聚乙二醇，重均分子量为1000-1500；所述抗静电剂为非离子型抗静电剂。

18、进一步的，所述流平剂为有机硅类表面活性剂；所述有机溶剂为乙二醇乙醚醋酸酯。

19、进一步的，所述聚氧化丙烯三醇重均分子量为3000-3500。

20、进一步的，一种相控阵检测用耐磨有机玻璃楔块的制备工艺，包括以下步骤：

21、s1. 制备楔块坯体：

22、将有机玻璃加工为矩形块后，对其表面进行切削处理，从而形成有机玻璃坯体，对有机玻璃坯体表面进行螺纹攻丝处理，分别形成探头安装孔以及固定孔，攻丝结束后，使用等离子风吹净有机玻璃表面，得到楔块坯体；

23、s2. 制备耐磨有机涂料；

24、将二元醇、抗静电剂混合，搅拌5-10min后，加入丙烯酸酯改性异氰酸酯，氮气氛围下，升温至75-83℃，搅拌反应1.5-3h后，停止加热，得到耐磨有机涂料组分a；

25、将聚氧化丙烯三醇与流平剂混合，升温至85-90℃，搅拌反应1-2h后，冷却至室温，加入得到耐磨有机涂料组分b；

26、将耐磨有机涂料a与有机溶剂混合，搅拌分散0.5-1h后，加入耐磨有机涂料组分b，继续混合5-10min后，过10-15μm过滤器过滤，向滤液中加入偶氮二异丁腈，继续混合3-5min，得到耐磨有机涂料；

27、s3. 制备相控阵检测用耐磨有机玻璃楔块；

28、将耐磨有机涂料喷涂在楔块坯体表面，升温至80-85℃，保温固化4-5h后，得到相控阵检测用耐磨有机玻璃楔块。

29、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

30、1. 本发明为了提升有机玻璃楔块的耐磨损以及其在移动过程中的避障能力，本发明对有机玻璃楔块的外表进行了限定，在其两侧前进面与底面之间设置了弧面连接，与常规的矩形楔块相比，本发明所制备的楔块可以利用弧面减少检测材料表面凸起障碍造成的楔块移动影响，从而减少了检测材料障碍物对于楔块的磨损程度，提高了楔块的使用寿命；

31、2. 本发明为了进一步的提高楔块的耐磨损性能，还在楔块表面制备了一层耐磨有机涂层；本发明首先制备了丙烯酸酯改性异氰酸酯，利用2-甲基-2-丙烯酸-2,3-二羟基丙酯与2-(三氟甲基)丙烯酸之间丙烯酸与羟基的反应，合成制备了同时含有氟元素与羟基的丙烯酸酯，之后将其与三苯基甲烷三异氰酸酯反应，利用异氰酸酯基团与剩余羟基反应，在三苯基甲烷三异氰酸酯中引入氟元素与含有双键的丙烯酸酯基，从而制得丙烯酸酯改性异氰酸酯；

32、丙烯酸酯改性异氰酸酯原料中所使用的三苯基甲烷三异氰酸酯中含有较多的芳香族苯环结构，可以有效提升材料的刚性，提升涂料成膜后的硬度；并且在反应过程中所引入的氟元素具有强电负性，可有有效降低材料表面能，减少材料的表面摩擦系数，减少外界材料造成的摩擦损耗；

33、在这一基础上，本发明继续使用丙烯酸酯改性异氰酸酯与多元醇反应，并加入了引发剂形成耐磨有机涂料，在将有机涂料喷涂到楔块坯体表面后，继续升温固化的过程中，涂料中所加入的引发剂可以继续促进丙烯酸酯改性异氰酸酯中的丙烯酸酯双键与经等离子风处理后的楔块本体表面生成的活性基团反应，从而提升涂层与楔块本体的结合性能，避免涂层的剥离，提升使用寿命。