CN102433201A

CN102433201A - 一种光固化干膜润滑剂

Info

Publication number: CN102433201A
Application number: CN2011103456065A
Authority: CN
Inventors: 乔红斌; 邹李华; 吴胜华; 古绪鹏; 杨建国; 章昌华; 郑祎群
Original assignee: Anhui University of Technology AHUT
Current assignee: Anhui University of Technology AHUT
Priority date: 2011-11-05
Filing date: 2011-11-05
Publication date: 2012-05-02

Abstract

本发明公开了一种光固化干膜润滑剂。其成膜物质是由固体润滑剂、分散剂、耐磨添加剂、抗氧化剂、磁性添加剂以及涂膜粘结基体组成，按重量百分比计，其配比为：固体润滑剂10～50％，耐磨添加剂4～10％，分散剂0.2～5％，抗氧化剂2～6％，磁性添加剂0.5～2.5％，粘结基体35～80％，其中的粘结基体是由低聚物、活性稀释剂、光引发剂及助剂组成。本发明的干膜润滑剂可于常温在紫外光下固化、固化速度快、环境友好；且耐磨性能优良、对于对摩面划伤较小。该光固化干膜润滑剂适用于无油润滑部件的润滑耐磨涂覆，特别适用于不耐温基材表面的润滑耐磨涂覆。

Description

一种光固化干膜润滑剂

技术领域

本发明属于干膜润滑剂制备技术领域，特别涉及一种环境友好型的干膜润滑剂。

背景技术

干膜润滑剂是借助于粘结剂将固体润滑剂、耐磨添加剂等牢固地粘结在发生相对运动的摩擦表面上，起耐磨润滑防护作用，可采用喷涂、刷涂、浸涂等形式将干膜润滑剂涂覆在摩擦基体表面，经一定温度干燥后固化形成固体润滑干膜。紫外光固化干膜润滑剂可以在紫外光照射下固化成膜，干燥时间短且常温固化，操作简单，使得生产效率高，设备成本大大降低，同时具有环境友好的特点。

紫外光固化干膜润滑剂采用可紫外光固化的粘结基体，添加各种辅助材料，包括固体润滑剂、耐磨添加剂、抗氧剂等，将这种干膜润滑剂通过喷涂、刷涂、浸涂等施工方法，在摩擦部件表面形成20～100μm厚的涂层，经紫外光照射形成固体润滑膜。

目前未见将紫外光固化技术应用于干膜润滑剂方面的专利。一种中国专利CN 101157808A申请“高耐磨真空镀膜紫外光固化涂料”，由二官能团聚氨酯丙烯酸酯、高官能团聚氨酯丙烯酸酯、高官能团丙烯酸酯单体、单官能团丙烯酸酯单体、酸性附着力促进剂、纳米耐磨材料、光引发剂、助剂、溶剂组成。纳米耐磨材料是纳米氧化铝或纳米二氧化硅，基材通过真空镀膜处理，采用喷涂方式涂装，提高了涂膜的附着力和耐磨性能，但它只用于电子产品工件表面保护，不具有润滑效果，不能用作金属零部件的干膜润滑剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可在常温固化、环境友好且润滑耐磨性能优良、对于对摩面划伤较小的光固化干膜润滑剂。

实现上述发明目的的技术方案是：所述光固化干膜润滑剂成膜物质由固体润滑剂、耐磨添加剂、分散剂、抗氧化剂、粘结基体组成，按重量百分比计，其组成和配比为：固体润滑剂10～50％，耐磨添加剂4～10％，分散剂0.2～5％，抗氧化剂2～6％，粘结基体35～80％。

固体润滑剂选用石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯、六方氮化硼以及二硫化钨的一种或几种，固体润滑剂颗粒平均粒径为6mm以下。二硫化钼和二硫化钨在干燥和真空条件下的润滑性能优越，石墨在空气和潮湿环境下润滑性能较好，聚四氟乙烯在低载荷条件下润滑性能优异。六方氮化硼在中性还原气氛中，耐热到2000℃，在氮气和氩中使用温度可达2200℃，在氧气气氛中也可使用至900℃，可作高温固体润滑剂、挤压抗磨添加剂、生产陶瓷复合材料的添加剂、耐火材料和抗氧化添加剂。固体润滑剂的复配有时会产生更佳的效果。

分散剂选用OP-10、span-80、tween-20、聚乙二醇、聚乙烯醇缩甲醛以及聚乙烯醇缩丁醛等其中的一种或数种。

耐磨添加剂选用滑石粉、钛白粉、轻体碳酸钙、沉淀硫酸钡、碳酸镁、气相二氧化硅、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化铝、蒙脱土、高岭土、氧化锆以及三氧化二钇中的一种或数种。选用的耐磨添加剂在添加前最好经过环氧树脂、有机硅树脂或者聚丙烯酸(酯)高分子材料的表面包覆处理。具体包覆工艺包括物理包覆和化学包覆。物理包覆是直接将耐磨添加剂分散于高分子材料的分散液中经过机械和超声分散。化学包覆是利用改性剂如硅烷、钛酸酯、铝酸酯等偶联剂，高级脂肪酸、有机铵等的官能团与无机离子表面发生化学反应，如氧化铝、二氧化硅等粒子表面含有多个羟基官能团，这些官能团通过与上述改性剂化学反应引入所需要的官能团，这些官能团再与高分子中的对应官能团发生反应，进而实现耐磨添加剂颗粒的高分子包覆。如在二氧化硅表面引入KH-550改性，反应之后引入KH-550分子结构中的NH₂-，而该NH₂-基团可以通过分别与环氧基和羧基反应，实现在颗粒表面分别包覆环氧树脂和聚丙烯酸(酯)树脂。高分子包覆耐磨添加剂之后，有效防止粒子聚集，有利于其在涂膜之中的均匀分散；同时由于高分子覆层硬度较低，使得耐磨添加剂的硬度适当降低，降低了硬质颗粒对于对摩面的划伤。本发明可选用两种包覆方式中的任一种。

抗氧化剂选用三氧化二锑或氧化铅。

粘结基体由低聚物、活性稀释剂、光引发剂及助剂组成。低聚物选用环氧丙烯酸酯；活性稀释剂选用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、三乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化季戊四醇丙烯酸酯等其中的一种或数种；光引发剂选用二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮和4-甲基二苯甲酮等其中的一种或数种。低聚物具有各类不饱和双键或环氧基等可进行光固化反应的基团，活性稀释剂既可调节黏度也参与固化反应，光引发剂在紫外光区内吸收光能从而产生活性体，引发低聚物和活性稀释剂的固化。

作为一种改进，上述光固化干膜润滑剂成膜物质配方中还可以含有磁性添加剂，其在配方中所占的重量百分比为0.5～2.5％。

所述的磁性添加剂选用四氧化三铁、镍锌铜铁氧体、锰锌铁氧体和镁锌铁氧体中的一种或者数种。选用的四氧化三铁、镍锌铜铁氧体、锰锌铁氧体和镁锌铁氧体通过两次水热法制备得到，先采用碳酸钠作矿化剂，在碱性条件下进行第一次水热反应；再在酸性条件下进行第二次水热反应，形成单相铁氧体，其粒径均在100 nm以下。

上述光固化干膜润滑剂的制备方法具体步骤如下：

（1）粘结基体的制备称取一定量的环氧树脂，加热升温至60℃开动搅拌，75℃时加入一定量的对苯二酚，85℃时加入一定量的N，N—二甲基苯胺和丙烯酸的混合溶液，恒温90℃～110℃搅拌回流反应3～6小时，即可得粘稠的低聚物。称取一定量的低聚物，用一定量的活性稀释剂溶解，再加入一定量的光引发剂、促进剂混合均匀，即得到粘结基体；

（2）称取一定量的粘结基体，依次添加分散剂、耐磨添加剂、固体润滑剂、抗氧化剂、磁性添加剂，分别经过高速分散和砂磨分散或球磨分散，再经过滤封装即可制得。

本发明干膜润滑剂可于常温在紫外光下固化，同时其成膜配方中添加了磁性材料，并且使用高分子材料对其中的耐磨添加剂组分进行了表面包裹处理，因此与现有技术相比较，具有如下优点：固化成膜速度快，在较短时间就可固化，大大提高了生产效率；环境友好型，基本无溶剂挥发，体系粘结基体物质100%转化成涂膜；耐磨性能优良，通过添加磁性添加剂，提高耐涂膜的极压抗磨性能；同时耐磨添加剂在添加前经过经过环氧树脂、有机硅树脂或者聚丙烯酸酯高分子材料的表面包覆处理，避免对对摩面的划伤。

本发明可以适用于一般干膜润滑剂的应用场合，如各种机械、汽车零件等的永久润滑；铁路车辆、船舶等的零件补修；塔吊销轴、桥梁支柱、铁路道岔滑床板、火箭机器发射装置等的防锈及润滑兼用等，特别适用于不耐温基材零部件表面的润滑耐磨涂覆。

具体实施方式

实施例1

光固化干膜润滑剂制备方法如下：称取一定量的环氧树脂，加热升温至60℃开动搅拌，75℃时加入一定量的对苯二酚，85℃时加入一定量的N，N—二甲基苯胺和丙烯酸的混合溶液，恒温100℃搅拌回流反应5小时，即可得粘稠的低聚物。称取一定量的低聚物，用一定量的活性稀释剂溶解，再加入一定量的光引发剂、促进剂，即得到粘结基体。在粘结基体中依次添加分散剂、耐磨添加剂、固体润滑剂、抗氧化剂、磁性添加剂，分别经过高速分散和砂磨分散，再经过滤封装即可制得。干膜润滑剂成膜物质中以重量计：环氧树脂33.20份；丙烯酸5.09份；N，N—二甲基苯胺0.39份；对苯二酚0.02份；苯乙烯14.10份；甲基丙烯酸甲酯7.10份；乙二醇二丙烯酸酯10.20份；二苯甲酮2.10份；三乙醇胺1.40份；石墨11.40份；六方氮化硼2.30份；经过环氧树脂包覆的三氧化二铝2.50份；经过环氧树脂包覆的滑石粉1.50份；OP-10为0.20份；三氧化二锑6.00份；镍铜锌铁氧体2.50份。上述干膜润滑剂经喷涂后置于距40W紫外光源25cm处辐照1小时固化成膜。采用M-2000磨损试验机，在线性载荷为10kN/m、转速200rpm的环块干摩擦条件下，上述干膜润滑剂制得涂膜的稳态摩擦系数为0.17，50分钟内累积磨损量为3.4 mg。

实施例2

光固化干膜润滑剂制备方法如下：称取一定量的环氧树脂，加热升温至60℃开动搅拌，75℃时加入一定量的对苯二酚，85℃时加入一定量的N，N—二甲基苯胺和丙烯酸的混合溶液，恒温110℃搅拌回流反应3小时，即可得粘稠的低聚物。称取一定量的低聚物，用一定量的活性稀释剂溶解，再加入一定量的光引发剂、促进剂，即得到粘结基体。在粘结基体中依次添加分散剂、耐磨添加剂、固体润滑剂、抗氧化剂、磁性添加剂，分别经过高速分散和球磨分散，再经过滤封装即可制得。干膜润滑剂成膜物质中以重量计：环氧树脂33.20份；丙烯酸5.09份；N，N—二甲基苯胺0.39份；对苯二酚0.02份；三乙二醇二丙烯酸酯8.40份；甲基丙烯酸甲酯9.20份；三羟甲基丙烷三丙烯酸酯12.70份；4-苯基二苯甲酮2.10份；三乙醇胺1.40份；石墨7.70份；二硫化钨2.30份；经过丙烯酸酯包覆的三氧化二铝5.50份；经过丙烯酸酯包覆的氧化锆4.50份；tween-20为5.00份；氧化铅 2.00份；四氧化三铁 0.50份。上述干膜润滑剂经喷涂后置于距40W紫外光源25cm处辐照1小时固化成膜。采用M-2000磨损试验机，在线性载荷为10kN/m、转速200rpm的环块干摩擦条件下，上述干膜润滑剂制得涂膜的稳态摩擦系数为0.15，50分钟内累积磨损量为4.2mg。

实施例3

光固化干膜润滑剂制备方法如下：称取一定量的环氧树脂，加热升温至60℃开动搅拌，75℃时加入一定量的对苯二酚，85℃时加入一定量的N，N—二甲基苯胺和丙烯酸的混合溶液，恒温90℃搅拌回流反应6小时，即可得粘稠的低聚物。称取一定量的低聚物，用一定量的活性稀释剂溶解，再加入一定量的光引发剂、促进剂，即得到粘结基体。在粘结基体中依次添加分散剂、耐磨添加剂、固体润滑剂、抗氧化剂、磁性添加剂，分别经过高速分散和球磨分散，再经过滤封装即可制得。干膜润滑剂成膜物质中以重量计：环氧树脂15.57份；丙烯酸2.42份；N，N—二甲基苯胺0.20份；对苯二酚0.01份；苯乙烯7.20份；甲基丙烯酸甲酯7.20份；2,4,6-三甲基二苯甲酮0.9份； 4-甲基二苯甲酮0.90份；三乙醇胺1.80份；石墨9.20份；二硫化钨36.40份；六方氮化硼4.40份；经过有机硅包覆的气相二氧化硅3.50份；经过有机硅包覆的氧化锆1.10份；经过有机硅包覆的氧化铝2.30份；span-80为1.35份；tween-20为1.35份；氧化铅 2.80份；锰锌铁氧体1.40份。上述干膜润滑剂经喷涂后置于距40W紫外光源25cm处辐照1小时固化成膜。采用M-2000磨损试验机，在线性载荷为10kN/m、转速200rpm的环块干摩擦条件下，上述干膜润滑剂制得涂膜的稳态摩擦系数为0.12，50分钟内累积磨损量为3.7 mg。

Claims

1.一种光固化干膜润滑剂，其特征在于，以重量百分比计，其成膜物质配方组成为：

固体润滑剂 10～50

耐磨添加剂 4～10

分散剂 0.2～5

抗氧化剂 2～6

粘结基体 35～80

所述的固体润滑剂为石墨、二硫化钼、六方氮化硼、聚四氟乙烯以及二硫化钨的一种或几种，固体润滑剂颗粒平均直径为6mm以下；

所述的耐磨添加剂选用滑石粉、钛白粉、轻体碳酸钙、沉淀硫酸钡、碳酸镁、气相二氧化硅、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化镁、高铝水泥、蒙脱土、高岭土、氧化锆以及三氧化二钇其中的一种或数种；

所述的分散剂选用OP-10、span-80、tween-20、聚乙二醇、聚乙烯醇缩甲醛以及聚乙烯醇缩丁醛中的一种或数种；

所述的抗氧化剂选用三氧化二锑或氧化铅；

所述的粘结基体由低聚物、活性稀释剂、光引发剂及助剂组成。

2.如权利要求1所述的光固化干膜润滑剂，其特征在于：

所述粘结基体中的低聚物选用环氧丙烯酸酯；

所述粘结基体中的活性稀释剂选用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、三乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯以及丙氧基化季戊四醇丙烯酸酯中的一种或数种；

所述粘结基体中的光引发剂选用二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮和4-甲基二苯甲酮中的一种或数种。

3.如权利要求2所述的光固化干膜润滑剂，其特征在于，所述配方中还含有磁性添加剂，其在配方中所占的重量百分比为0.5～2.5％。

4.如权利要求3所述的光固化干膜润滑剂，其特征在于，所述的磁性添加剂选用四氧化三铁、镍锌铜铁氧体、锰锌铁氧体和镁锌铁氧体中的一种或者数种。

5.如权利要求4所述的光固化干膜润滑剂，其特征在于，选用的磁性添加剂通过两次水热法制备得到，其粒径均在100 nm以下。

6.如权利要求1至5所述的任一光固化干膜润滑剂，其特征在于，选用的耐磨添加剂在添加前经过环氧树脂、有机硅树脂或者聚丙烯酸(酯)的表面包覆处理。