CN104356870A - 一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料及其制备方法，属于耐磨涂料领域。本发明利用微乳液法合成四氟乙烯胶乳，所合成的四氟乙烯胶乳具有粒径小、分散性好、稳定性好等优点，有利于涂料的涂覆；添加纳米粉体材料，可以提高环氧树脂涂料的防腐和耐磨性能；分散剂中所用聚丙烯酸钠和聚羧酸钠具有良好的纳米粉末分散功效，三聚磷酸钠有利于聚合物胶乳的稳定分散，三者的协同作用增加涂料的稳定性和分散性；固化剂组分具有室温固化的优点，固化工艺简单；本发明用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料，工艺简单、操作方便，有利于规模化工业生产。

Description

一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐磨涂料的制备方法，具体地涉及一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料及其制备方法。
背景技术
车用弹簧钢板又称叶片弹簧，它是汽车悬架中应用广泛的一种弹性元件。它由若干片长度不等、曲率半径不同、厚度相等或不等的弹簧钢片叠合在一起，组成一根近似等强度的弹性梁。弹簧钢板在载荷作用下变形，各片之间因相对滑动而产生摩擦，可使车架的振动衰减。各片之间处于干摩擦，同时还要将车轮所受冲击力传递给车架，因此增大了各片的磨损，因此，在组装时，各片弹簧钢板之间都要涂上教稠的石墨润滑脂进行润滑，并定期维护。鉴于汽车弹簧钢板的特殊功能结构及使用环境，所用弹簧钢板的表面涂料也有很高的要求，既要有良好的防腐性能和耐磨性，又具有优异的强度、韧性和耐温性。
环氧树脂涂料是目前应用最广的一种涂料，其特有的环氧基、羟基、醚键等活性基团的存在，赋予了许多优异性能。不仅密实、抗渗漏、抗水、强度高，而且具有良好的粘结性和机械力学性能。但是单纯使用环氧乙烷作为弹簧钢板涂层，仍存在耐磨性差、附着力较低，及耐温性差等缺点。
聚四氟乙烯热稳定性最为突出，虽在200℃以上开始痕量分解，但是从200℃到熔点以上的温度范围内，其分解速度很慢，而且分解量也很小。另外，聚四氟乙烯是一种高度非极性材料，具有极其优异的介电性能和极高的耐化学品性能，除了能与熔融的碱金属、氟和强的氧化介质以及300℃的氢氧化钠反应外，它几乎对所有常用的化学物质和溶剂都呈现惰性。此外，聚四氟乙烯还具有优异的耐磨性能和自润滑性能。并具有更优异的耐磨性、耐腐蚀性、耐溶剂性。
本发明为解决上述现有技术问题，提出了一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料，采用以采用双酚A型环氧乙烷和聚四氟乙烯树脂为基体，并添加其他组分，各组分协同作用使得本发明涂料具有良好的防腐性能和耐磨性，又具有优异的强度、韧性和耐温性。
发明内容
本发明为解决上述问题，本发明提供了一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料，本发明实现上述目的所采用的技术如下：
一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料，由以下重量份的组分组成：
环氧树脂                30-40份；
聚四氟乙烯胶乳          20-30份；
流平剂                  6-11份；
无机填料                15-21份；
溶剂                    10-20份；
分散剂                  7-13份；
固化剂                  2-4份。
其中所述的环氧树脂由以下份数的组份组成，所述份数均为重量份：
双酚A型E44             12-18份；
双酚A型E51             18-22份。
其中所述的聚四氟乙烯胶乳的合成工艺如下：
分别将23.5-26.4kg十二烷基苯磺酸钠、6.5-7.3kg正丁醇、12.6-15.2kg去离子水加入高压聚合釜，搅拌均匀后，加入0.05-0.4kg的过硫酸钾，然后通入9.2-12.3kg四氟乙烯单体，100-120℃下反应2-4h后，加0.3-0.5kg对苯二酚终止剂，冷却后出料，即得聚四氟乙烯胶乳。
其中所述的流平剂由以下份数的组份组成，所述份数均为重量份：
甲基硅油                  2-5份；
聚二甲基硅氧烷            4-6份。
其中所述的无机填料由以下份数的组份组成，所述份数均为重量份：
纳米二氧化硅粉末          4-6份；
纳米碳化硅粉末            5-8份；
纳米二硫化钼              6-7份。
其中所述的溶剂由以下份数的组份组成，所述份数均为重量份：
1,4-丁二醇                 2-8份；
无水乙醇                  8-12份。
其中所述的分散剂由以下份数的组份组成，所述份数均为重量份：
聚丙烯酸钠                2-5份；
聚羧酸钠                  3-4份；
三聚磷酸钠                2-4份。
其中所述的固化剂由以下份数的组份组成，所述份数均为重量份：
二乙烯三胺                1-2份；
曼尼希碱                  1-2份。
其中所述的纳米二氧化硅粉末、纳米碳化硅粉末和纳米二硫化钼粉末是经过表面处理的纳米粉末，具体表面处理工艺如下：
称取0.5-1kg硬脂酸溶解在2-5kg二甲苯中，然后称取0.2-0.8kg纳米粉末，以500-800r/min的转速，在不锈钢调和容器中高速搅拌均匀，并升温至80-120℃，反应1-3h，反应完毕后，沉淀静置2-4h，倒掉上清液，置于80-100℃烘箱中，烘烤3-5h，研磨备用。
本发明用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料的制备及涂覆工艺如下：
（1）按照配方将无机填料、溶剂、分散剂置于SFJ-400砂磨、分散、搅拌多用机中，以800-1200r/min转速分散2-3h；
（2）依次将环氧树脂、聚四氟乙烯胶乳和流平剂加入上述体系，保持搅拌速度不变，分散1-3h；
（3）加入固化剂组分，熟化20-40min后即可施工使用；
（4）将汽车弹簧钢板经除油、热水冲洗、冷水冲洗、除锈、水洗、吹干等步骤表面处理后，将本发明用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料均匀涂覆在钢板表面。
本发明所具有的有益效果是：
1、利用微乳液法合成四氟乙烯胶乳，所合成的四氟乙烯胶乳具有粒径小、分散性好、稳定性好等优点，有利于涂料的涂覆；
2、添加纳米粉体材料，可以提高环氧树脂涂料的防腐和耐磨性能，因为纳米二氧化硅由于呈三维网络结构和高的表面活性，大大增强了涂料的致密化和结合力，纳米碳化硅粒子能有效提高涂料的耐磨性，纳米二硫化钼具有良好的润滑性和耐磨性；
3、分散剂中所用聚丙烯酸钠和聚羧酸钠具有良好的纳米粉末分散功效，三聚磷酸钠有利于聚合物胶乳的稳定分散，三者的协同作用增加涂料的稳定性和分散性；
4、固化剂组分具有室温固化的优点，固化工艺简单；
5、本发明用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料，工艺简单、操作方便，有利于工业化扩大生产。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明做进一步说明，具体实施例不限制本发明。
实施例1 ：本发明提供了一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料，由以下重量份的组分组成：
双酚A型E44               12份；
双酚A型E51               18份；
聚四氟乙烯胶乳            20份；
甲基硅油                  2份；
聚二甲基硅氧烷            4份；
纳米二氧化硅粉末          4份；
纳米碳化硅粉末            5份；
纳米二硫化钼              6份；
1,4-丁二醇                 2份；
无水乙醇                  8份；
聚丙烯酸钠                2份；
聚羧酸钠                  3份；
三聚磷酸钠                2份；
二乙烯三胺                1份；
曼尼希碱                  1份。
本发明用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料的制备及涂覆工艺如下：
（1）分别将23.5kg十二烷基苯磺酸钠、6.5kg正丁醇、12.6kg去离子水加入高压聚合釜，搅拌均匀后，加入0.05kg的过硫酸钾，然后通入9.2kg四氟乙烯单体，100℃下反应2h后，加0.3kg对苯二酚终止剂，冷却后出料，即得聚四氟乙烯胶乳。
（2）无机填料表面处理：称取0.5kg硬脂酸溶解在2kg二甲苯中，然后称取0.2kg纳米粉末，以500r/min的转速，在不锈钢调和容器中高速搅拌均匀，并升温至80℃，反应1h，反应完毕后，沉淀静置2h，倒掉上清液，置于80℃烘箱中，烘烤3h，研磨备用。
（3）按照配方将无机填料、溶剂、分散剂置于SFJ-400砂磨、分散、搅拌多用机中，以800r/min转速分散2h；
（4）依次将环氧树脂、聚四氟乙烯胶乳和流平剂加入上述体系，保持搅拌速度不变，分散1h；
（5）加入固化剂组分，熟化20min后即可施工使用；
（6）将汽车弹簧钢板经除油、热水冲洗、冷水冲洗、除锈、水洗、吹干等步骤表面处理后，将本发明用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料均匀涂覆在钢板表面。
实施例2 ：本发明提供了一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料，由以下重量份的组分组成：
双酚A型E44               15份；
双酚A型E51               20份；
聚四氟乙烯胶乳            25份；
甲基硅油                  3份；
聚二甲基硅氧烷            5份；
纳米二氧化硅粉末          5份；
纳米碳化硅粉末            7份；
纳米二硫化钼              6份；
1,4-丁二醇                 5份；
无水乙醇                  10份；
聚丙烯酸钠                3份；
聚羧酸钠                  4份；
三聚磷酸钠                3份；
二乙烯三胺                1份；
曼尼希碱                  1份。
本发明用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料的制备及涂覆工艺如下：
（1）分别将24.3kg十二烷基苯磺酸钠、6.6kg正丁醇、13.1kg去离子水加入高压聚合釜，搅拌均匀后，加入0.2kg的过硫酸钾，然后通入10.3kg四氟乙烯单体，110℃下反应3h后，加0.4kg对苯二酚终止剂，冷却后出料，即得聚四氟乙烯胶乳。
（2）无机填料表面处理：称取0.6kg硬脂酸溶解在4kg二甲苯中，然后称取0.5kg纳米粉末，以600r/min的转速，在不锈钢调和容器中高速搅拌均匀，并升温至110℃，反应2h，反应完毕后，沉淀静置3h，倒掉上清液，置于90℃烘箱中，烘烤4h，研磨备用。
（3）按照配方将无机填料、溶剂、分散剂置于SFJ-400砂磨、分散、搅拌多用机中，以1000r/min转速分散2.5h；
（4）依次将环氧树脂、聚四氟乙烯胶乳和流平剂加入上述体系，保持搅拌速度不变，分散2h；
（5）加入固化剂组分，熟化30min后即可施工使用；
（6）将汽车弹簧钢板经除油、热水冲洗、冷水冲洗、除锈、水洗、吹干等步骤表面处理后，将本发明用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料均匀涂覆在钢板表面。
实施例3：本发明提供了一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料，由以下重量份的组分组成：
双酚A型E44               18份；
双酚A型E51               22份；
聚四氟乙烯胶乳            30份；
甲基硅油                  5份；
聚二甲基硅氧烷            6份；
纳米二氧化硅粉末          6份；
纳米碳化硅粉末            8份；
纳米二硫化钼              7份；
1,4-丁二醇                 8份；
无水乙醇                  12份；
聚丙烯酸钠                5份；
聚羧酸钠                  4份；
三聚磷酸钠                4份；
二乙烯三胺                2份；
曼尼希碱                  2份。
本发明用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料的制备及涂覆工艺如下：
（1）分别将26.4kg十二烷基苯磺酸钠、7.3kg正丁醇、15.2kg去离子水加入高压聚合釜，搅拌均匀后，加入0.4kg的过硫酸钾，然后通入12.3kg四氟乙烯单体，120℃下反应4h后，加0.5kg对苯二酚终止剂，冷却后出料，即得聚四氟乙烯胶乳。
（2）无机填料表面处理：称取1kg硬脂酸溶解在5kg二甲苯中，然后称取0.8kg纳米粉末，以800r/min的转速，在不锈钢调和容器中高速搅拌均匀，并升温至120℃，反应3h，反应完毕后，沉淀静置4h，倒掉上清液，置于100℃烘箱中，烘烤5h，研磨备用。
（3）按照配方将无机填料、溶剂、分散剂置于SFJ-400砂磨、分散、搅拌多用机中，以1200r/min转速分散3h；
（4）依次将环氧树脂、聚四氟乙烯胶乳和流平剂加入上述体系，保持搅拌速度不变，分散3h；
（5）加入固化剂组分，熟化40min后即可施工使用；
（6）将汽车弹簧钢板经除油、热水冲洗、冷水冲洗、除锈、水洗、吹干等步骤表面处理后，将本发明用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料均匀涂覆在钢板表面。
将本发明实施例1-3所得用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料与市售环氧树脂耐磨涂料对比检测结果如下表： 
通过以上数据可知，本发明用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料附着力好、硬度高、韧性好，且耐腐蚀性强，各性能指标均优于对比样品。

Claims (9)

1.一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料，由下述原料构成，所述份数均为重量份：
环氧树脂                30-40份；
聚四氟乙烯胶乳     20-30份；
流平剂                   6-11份；
无机填料                15-21份；
溶剂                      10-20份；
分散剂                   7-13份；
固化剂                   2-4份。
2.如权利要求1的一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料，其特征在于：其中所述的环氧树脂由以下份数的组份组成，所述份数均为重量份：
双酚A型E44             12-18份；
双酚A型E51             18-22份。
3.如权利要求1的一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料，其特征在于：其中所述的流平剂由以下份数的组份组成，所述份数均为重量份：
甲基硅油                     2-5份；
聚二甲基硅氧烷            4-6份。
4.如权利要求1的一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料，其特征在于：其其中所述的无机填料由以下份数的组份组成，所述份数均为重量份：
纳米二氧化硅粉末          4-6份；
纳米碳化硅粉末             5-8份；
纳米二硫化钼                6-7份。
5.如权利要求1的一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料，其特征在于：其中所述的溶剂由以下份数的组份组成，所述份数均为重量份：
1,4-丁二醇                 2-8份；
无水乙醇                   8-12份。
6.如权利要求1的一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料，其特征在于：其中所述的分散剂由以下份数的组份组成，所述份数均为重量份：
聚丙烯酸钠                2-5份；
聚羧酸钠                   3-4份；
三聚磷酸钠                2-4份。
7.如权利要求1的一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料，其特征在于：其中所述的固化剂由以下份数的组份组成，所述份数均为重量份：
二乙烯三胺                1-2份；
曼尼希碱                  1-2份。
8.如权利要求1的一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料的制备方法，其特征在于：
1）聚四氟乙烯胶乳制备：分别将23.5-26.4kg十二烷基苯磺酸钠、6.5-7.3kg正丁醇、12.6-15.2kg去离子水加入高压聚合釜，搅拌均匀后，加入0.05-0.4kg的过硫酸钾，然后通入9.2-12.3kg四氟乙烯单体，100-120℃下反应2-4h后，加0.3-0.5kg对苯二酚终止剂，冷却后出料，即得聚四氟乙烯胶乳；
 2）无机填料表面处理：称取0.5-1kg硬脂酸溶解在2-5kg二甲苯中，然后称取0.2-0.8kg纳米粉末，以500-800r/min的转速，在不锈钢调和容器中高速搅拌均匀，并升温至80-120℃，反应1-3h，反应完毕后，沉淀静置2-4h，倒掉上清液，置于80-100℃烘箱中，烘烤3-5h，研磨备用；
3）按照配方将无机填料、溶剂、分散剂置于SFJ-400砂磨、分散、搅拌多用机中，以800-1200r/min转速分散2-3h；
4）依次将环氧树脂、聚四氟乙烯胶乳和流平剂加入上述体系，保持搅拌速度不变，分散1-3h；
5）加入固化剂组分，熟化20-40min后即可使用。
9.如权利要求1的一种用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料的使用方法，其特征在于：将汽车弹簧钢板经除油、热水冲洗、冷水冲洗、除锈、水洗、吹干表面处理后，将本发明用于汽车弹簧钢板的耐磨涂料均匀涂覆在钢板表面。
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