CN102220068B - 环氧树脂耐磨胶粘涂层和制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种环氧树脂耐磨胶粘涂层和制备方法，由A、B两组分组成，A组分由以下中量份的组分组成：双酚A型环氧树脂80～100份，增韧剂10～30份，稀释剂15～30份，纤维3～6份，石英粉15～30份，碳化硅30～50份，氧化锌5～15份，气相白炭黑1～10份，陶瓷颗粒200～400份；B组分由以下中量份的组分组成：混合胺类固化剂80～100份，环氧促进剂4～10份，硅烷偶联剂4～10份，纤维1～5份，石英粉10～30份，碳化硅20～30份，氧化锌5～10份，气相白炭黑1～10份，陶瓷颗粒200～300份。所述A、B两组分的重量比为A∶B＝4∶1。
Description
技术领域
本发明涉及一种环氧树脂耐磨胶，具体涉及一种环氧树脂耐磨胶粘涂层和制备方法。
背景技术
随着经济和社会的发展，人们越来越意识到减少机器设备、工件的磨损的重要性，耐磨胶粘涂层在国内外都得到了广泛的应用和发展。耐磨胶粘涂层是指将热固性高分子胶粘剂基体和硬质耐磨颗粒(增强相)按一定工艺和比例混合，涂敷于清理好的工件表面以获得所需耐磨性能的一种表面技术。这种耐磨涂层涂敷工艺简单，成本低廉，固化收缩小，可用于零件表面耐腐蚀、耐磨损的预置涂层及零件腐蚀磨损表面的修复之外，还广泛用于修补工件上的各种缺陷如裂纹、划伤、尺寸超差及铸造缺陷等。环氧树脂基耐磨复合材料涂层已日益广泛应用于工作在浆体冲蚀磨损工况下的工件(如水轮机叶片、泥浆泵、选矿机部件等)表面，作为耐冲蚀保护涂层，以及用于腐蚀、磨损面的修补.由于它具有良好的耐冲蚀磨损性能，并且涂敷工艺简单，成本低廉，无热影响区及变形等，因而具有广泛的应用前景，而进一步提高这类材料的耐磨性则成为亟待解决的关键问题之一。翟海潮先生在其文章《粘耐磨涂层的研制及其磨损机理分析》一文中详细阐述了耐耐磨胶粘涂层的失效形式：一、涂层的磨损失效。磨损失效是耐磨胶粘涂层失效的主要形式之一，由于涂层的类型不同，磨损失效机理也各不相同，其中主要是由于强度或刚性不足而造成的变形磨损。二、涂层的粘接失效，即涂层脱落是耐磨胶粘涂层失效的另一重要形式。在实际应用中，保证涂层不发生脱落是涂层应用成败的关键环节。
发明内容
本发明提供一种环氧树脂耐磨胶粘涂层和制备方法，通过自制的CTBN改性环氧树脂做为增韧剂对环氧耐磨胶粘涂层进行增韧改性，提高对基材的粘着力，改善涂层与基体间的应力状态。同时通过添加不同重量份数和不同粒径的陶瓷颗粒使得陶瓷颗粒与包覆在其表面的胶体所构成的刚性球体可以均匀的填充在大颗粒之间的空隙中，使得颗粒以最密集的方式排列，提高了耐磨涂层胶的强度以及耐磨性，具体技术如下
本发明环氧树脂耐磨胶粘涂层，由A、B两组分组成，其中
A组分由以下中量份的组分组成：
双酚A型环氧树脂80～100份，增韧剂10～30份，稀释剂15～30份，纤维3～6份，石英粉15～30份，碳化硅30～50份，氧化锌5～15份，气相白炭黑1～10份，陶瓷颗粒200～400份
B组分由以下中量份的组分组成：
混合胺类固化剂80～100份，环氧促进剂4～10份，硅烷偶联剂4～10份，纤维1～5份，石英粉10～30份，碳化硅20～30份，氧化锌5～10份，气相白炭黑1～10份，陶瓷颗粒200～300份。
所述A、B两组分的重量比为A∶B＝4∶1
上述的双酚A型环氧树脂是E-51环氧树脂和E～44环氧树脂，其中E-51环氧树脂用量为环氧树脂总重量的60～100％，E-44环氧树脂环氧树脂用量为环氧树脂总重量的0～40％
上述的增韧剂是自制的CTBN改性的环氧树脂，环氧值在0.2～0.3mol/100g。
上述的稀释剂是反应型环氧类稀释剂，包括乙二醇二缩水甘油、丁二醇二缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚中的一种。
上述的混合胺类固化剂是芳香胺固化剂、脂肪胺固化剂、脂环胺固化剂中两种或者三种固化剂的混合物。
上述的陶瓷颗粒在A组分中的粒径是1mm～2mm，在B组分中的粒径是0.5mm～1mm
上述的环氧固化促进剂是DMP-30环氧固化促进剂。
上述的硅烷偶联剂是KH-550偶联剂。
制备上述一种环氧树脂耐磨胶粘涂层的方法，具体步骤如下：
制备A组分步骤为：(1)将所述石英粉、碳化硅、氧化锌和气相白炭黑预先先在干燥机上于120℃干燥2小时，然后冷至室温，其中石英粉，碳化硅、氧化锌过60目筛；(2)所述双酚A型E-51环氧树脂、双酚A型E-44环氧树脂、增韧剂预先在60℃下预热5h；(3)在常温情况下首先按比例先加入双酚A型E-51环氧树脂、双酚A型E-44环氧树脂、增韧剂、稀释剂于分散釜中，搅拌大约15min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(4)然后按比例加入纤维，搅拌大约10min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(5)然后按比例加入石英粉，碳化硅、氧化锌，搅拌大约20min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(6)然后按比例加入陶瓷颗粒，搅拌大约15min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(7)然后按比例先加入气相白炭黑，搅拌大约8min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(8)清理搅拌齿和釜壁，继续搅拌大约5min后出料灌装。
制备B组分步骤为：(1)石英粉，碳化硅、氧化锌、气相白炭黑预先在干燥机上于120℃干燥2小时，然后冷至室温，其中石英粉，碳化硅、氧化锌过60目筛；(2)在常温情况下首先按比例加入混合胺类固化剂、环氧促进剂、硅烷偶联剂于分散釜中搅拌大约15min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(3)然后按比例先加入纤维搅拌大约10min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(4)然后按比例加入石英粉，碳化硅、氧化锌，搅拌大约20min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(5)然后按比例加入陶瓷颗粒，搅拌大约15min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(6)然后按比例先加入气相白炭黑，搅拌大约8min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(7)清理搅拌齿和釜壁，继续搅拌大约5min后出料灌装。
本发明提供的环氧树脂耐磨胶粘涂层具有很强的耐冲蚀磨损性能，同时在耐温性、韧性以及耐腐蚀性方面都有很大提高；在施工方面有很强的操作性，触变性优良，可涂抹立面不流淌；操作时间长，可适用于大面涂敷，室温固化24h后被涂敷工件即可投入运行。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明的技术方案。
实施例1
A组分由以下重量份的组分组成：
双酚A型E-51环氧树脂60份，双酚A型E-44环氧树脂40份，增韧剂30份，稀释剂30份，纤维6份，石英粉30份，碳化硅50份，氧化锌15份，气相白炭黑10份，陶瓷颗粒400份。
B组分由以下重量份的组分组成：
混合胺类固化剂100份，环氧促进剂10份，硅烷偶联剂10份，纤维5份，石英粉30份，碳化硅30份，氧化锌10份，气相白炭黑10份，陶瓷颗粒300份。
实施例2
A组分由以下重量份的组分组成：
双酚A型E-51环氧树脂100份，增韧剂10份，稀释剂15份，纤维3份，石英粉15份，碳化硅30份，氧化锌5份，气相白炭黑1份，陶瓷颗粒200份。
B组分由以下重量份的组分组成：
混合胺类固化剂80份，环氧促进剂5份，硅烷偶联剂5份，纤维1份，石英粉10份，碳化硅20份，氧化锌5份，气相白炭黑1份，陶瓷颗粒200份。
实施例3
A组分由以下重量份的组分组成：
双酚A型E-51环氧树脂60份，双酚A型E-44环氧树脂20份，增韧剂15份，稀释剂20份，纤维4份，石英粉20份，碳化硅40份，氧化锌10份，气相白炭黑5份，陶瓷颗粒300份
B组分由以下重量份的组分组成：
混合胺类固化剂90份，环氧促进剂4份，硅烷偶联剂4份，纤维2份，石英粉20份，碳化硅20份，氧化锌5份，气相白炭黑5份，陶瓷颗粒250份。
实施例4
A组分由以下重量份的组分组成：
双酚A型E-51环氧树脂80份，增韧剂10份，稀释剂15份，纤维3份，石英粉15，碳化硅30份，氧化锌5份，气相白炭黑1份，陶瓷颗粒200份。
B组分由以下重量份的组分组成：
混合胺类固化剂80份，环氧促进剂3份，硅烷偶联剂3份，纤维2份，石英粉20份，碳化硅20份，氧化锌6份，气相白炭黑4份，陶瓷颗粒200份。
实施例5
A组分由以下重量份的组分组成：
双酚A型E-51环氧树脂80份，双酚A型E-44环氧树脂20份，增韧剂15份，稀释剂110份，纤维4份，石英粉25份，碳化硅45份，氧化锌10份，气相白炭黑6份，陶瓷颗粒250份
B组分由以下重量份的组分组成：
混合胺类固化剂90份，环氧促进剂6份，硅烷偶联剂6份，纤维2份，石英粉25份，碳化硅25份，氧化锌6份，气相白炭黑6份，陶瓷颗粒300份。
上述实施例中具体生产工艺均按照以下工艺制得：
A组分生产工艺：(1)石英粉，碳化硅、氧化锌、气相白炭黑预先在干燥机上于120℃干燥2小时，然后冷至室温，其中石英粉，碳化硅、氧化锌过60目筛；(2)双酚A型E-51环氧树脂、双酚A型E-44环氧树脂、增韧剂预先在60℃下预热5h；(3)在常温情况下首先按上述实施例所述重量份数先加入双酚A型E-51环氧树脂、双酚A型E-44环氧树脂、增韧剂、稀释剂于分散釜中，搅拌大约15min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(4)然后按上述实施例所述重量份数加入纤维，搅拌大约10min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(5)然后按上述实施例所述份数加入石英粉，碳化硅、氧化锌，搅拌大约20min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(6)然后按上述实施例所述重量份数加入陶瓷颗粒，搅拌大约15min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(7)然后按上述实施例所述重量份数先加入气相白炭黑，搅拌大约8min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(8)清理搅拌齿和釜壁，继续搅拌大约5min后出料灌装，标明品名、批号、生产日期、重量。
B组分生产工艺；(1)石英粉，碳化硅、氧化锌、气相白炭黑预先在干燥机上于120℃干燥2小时，然后冷至室温，其中石英粉，碳化硅、氧化锌过60目筛；(2)在常温情况下首先按上述实施例所述重量份数加入混合胺类固化剂、环氧促进剂、硅烷偶联剂于分散釜中搅拌大约15min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(3)然后按上述实施例所述重量份数先加入纤维搅拌大约10min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(4)然后按上述实施例所述重量份数加入石英粉，碳化硅、氧化锌，搅拌大约20min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(5)然后按上述实施例所述重量份数加入陶瓷颗粒，搅拌大约15min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(6)然后按上述实施例中所述重量份数先加入气相白炭黑，搅拌大约8min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；(7)清理搅拌齿和釜壁，继续搅拌大约5min后出料灌装，标明品名、批号、生产日期、重量。
上述实施例中，石英粉大于400目，碳化硅小于250目，A组分中陶瓷颗粒粒径在1mm～2mm，B组分中陶瓷颗粒粒径在0.5mm～1mm，陶瓷颗粒在耐磨胶粘涂层中起到坚硬耐磨作用。在实际使用过程中将A、B两种组份按照重量比A∶B＝4∶1进行混合，混胶大约6-12min后即可涂抹在需要防护的工件表面。这种耐磨胶粘涂层具有很强的耐冲蚀磨损性能，同时在耐温性、韧性以及耐腐蚀性方面都有很大提高，固化后几乎无收缩，可以任意成形；在施工方面有很强的操作性，触变性优良，可涂抹立面不流淌；操作时间长，可适用于大面涂敷，室温固化24h后被涂敷工件即可投入运行。
以实施例1～5的耐磨胶粘涂层测试其性能如下表所示：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 剪切强度/MPa | 20.2 | 21.1 | 22.3 | 20.8 | 20.4 |
| 抗压强度/MPa | 98.4 | 99.6 | 101.2 | 100.4 | 100.5 |
| 膨胀系数10-6 k-1 | 62.38 | 60.52 | 62.04 | 60.25 | 62.25 |
| 硬度(Shore D) | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 |
| 抗冲砂实验/g(*) | 0.717 | 0.720 | 0.695 | 0.702 | 0.712 |
*抗冲砂实验：4MPa压力，50-70目石英砂，T＝60秒，S＝100mm。
Claims (8)
1.一种环氧树脂耐磨胶粘涂料，由A、B两组分组成，其中，
A组分由以下重量份的组分组成：
双酚A型环氧树脂80～100份，增韧剂10～30份，稀释剂15～30份，纤维3～6份，石英粉15～30份，碳化硅30～50份，氧化锌5～15份，气相白炭黑1～10份，陶瓷颗粒200～400份
B组分由以下重量份的组分组成：
混合胺类固化剂80～100份，环氧促进剂4～10份，硅烷偶联剂4～10份，纤维1～5份，石英粉10～30份，碳化硅20～30份，氧化锌5～10份，气相白炭黑1～10份，陶瓷颗粒200～300份
所述A、B两组分的重量比为A:B=4:1。
2.如权利要求1所述的环氧树脂耐磨胶粘涂料，其特征是所述的双酚A型环氧树脂是E-51环氧树脂和E-44环氧树脂，其中E-51环氧树脂用量为环氧树脂总重量的60～100%，E-44环氧树脂环氧树脂用量为环氧树脂总重量的0～40%。
3.如权利要求1所述的环氧树脂耐磨胶粘涂料，其特征是所述的稀释剂是反应型环氧类稀释剂，包括乙二醇二缩水甘油、丁二醇二缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚中的一种。
4.如权利要求1所述的环氧树脂耐磨胶粘涂料，其特征是所述的混合胺类固化剂是芳香胺固化剂、脂肪胺固化剂、脂环胺固化剂中两种或者三种固化剂的混合物。
5.如权利要求1所述的环氧树脂耐磨胶粘涂料，其特征是所述的陶瓷颗粒在A组分中的粒径是1mm～2mm，在B组分中的粒径是0.5mm～1mm。
6.如权利要求1所述的环氧树脂耐磨胶粘涂料，其特征是所述的环氧促进剂是DMP-30环氧固化促进剂。
7.如权利要求1所述的环氧树脂耐磨胶粘涂料，其特征是所述的硅烷偶联剂是KH-550偶联剂。
8.制备权利要求2所述一种环氧树脂耐磨胶粘涂料的方法，具体步骤如下：
制备A组分步骤为：（1）将所述石英粉、碳化硅、氧化锌和气相白炭黑预先先在干燥机上于120℃干燥2小时，然后冷至室温，其中石英粉，碳化硅、氧化锌过60目筛；（2）所述双酚A型E-51环氧树脂、双酚A型E-44环氧树脂、增韧剂预先在60℃下预热5h；（3）在常温情况下首先按比例先加入双酚A型E-51环氧树脂、双酚A型E-44环氧树脂、增韧剂、稀释剂于分散釜中，搅拌大约15min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；（4）然后按比例加入纤维，搅拌大约10min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；（5）然后按比例加入石英粉，碳化硅、氧化锌，搅拌大约20min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；（6）然后按比例加入陶瓷颗粒，搅拌大约15min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；（7）然后按比例先加入气相白炭黑，搅拌大约8min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；（8）清理搅拌齿和釜壁，继续搅拌大约5min后出料灌装。
制备B组分步骤为：（1）石英粉，碳化硅、氧化锌、气相白炭黑预先在干燥机上于120℃干燥2小时，然后冷至室温，其中石英粉，碳化硅、氧化锌过60目筛；（2）在常温情况下首先按比例加入混合胺类固化剂、环氧促进剂、硅烷偶联剂于分散釜中搅拌大约15min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；（3）然后按比例先加入纤维搅拌大约10min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；（4）然后按比例加入石英粉，碳化硅、氧化锌，搅拌大约20min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；（5）然后按比例加入陶瓷颗粒，搅拌大约15min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；（6）然后按比例先加入气相白炭黑，搅拌大约8min，保持真空度为-0.090～-0.095MPa；（7）清理搅拌齿和釜壁，继续搅拌大约5min后出料灌装。
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