CN104530954A - 一种橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料及其制备方法 - Google Patents

一种橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料及其制备方法。针对隔振器用橡胶基材抗老化和耐油性不佳的缺点，制备一种防护涂层，以提高隔振器橡胶的防老化性能和耐油性能，从而延长橡胶隔振器的使用寿命，保障动力设备整体的安全性以及各部件的正常工作。所述橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料主要由甲组分和乙组分组成。橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分由聚天门冬氨酸酯、炭黑、碳化二亚胺、光稳定剂、8-羟基喹啉酮、分散剂、流平剂、有机膨润土、消光剂以及混合溶剂组成。乙组分由端羟基聚酯树脂、脂肪族异氰酸酯、三羟甲基丙烷、端氨基聚硅氧烷、二月桂酸二丁基锡以及混合溶剂组成。

Description

一种橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于隔振器橡胶的涂层防护和技术领域，特别涉及一种橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料及其制备方法。
背景技术
为减轻动力设备运转部件的振动、噪声对精密设备正常工作的干扰；降低各结构部件，特别是关键部件的疲劳应力，提高疲劳寿命；并减轻对操作人员的人身健康损伤，在发动机底座等部位必须安装数量众多的隔振器。隔振器中的弹性元件大都为橡胶所制成(多为丁腈橡胶或天然橡胶)，其阻尼减振效果良好，但抗老化性和耐油性不佳，这往往成为其发挥更好应用的障碍。在环境中的臭氧、紫外线等物质以及疲劳载荷等因素的藕合作用下，橡胶的老化更加严重，老化将导致材料发粘、硬化、龟裂，油污同样会导致其溶胀、龟裂甚至解体。同时，水汽、盐雾、高温这些环境因素也将加速橡胶材料的失效，使得橡胶减振效果、承载能力及其它力学性能和使用性能急剧下降，更重要的是对动力设备的安全性和可靠性会带来极大隐患。
目前，对控制隔振器橡胶材料老化、油品腐蚀等带来的性能下降以及安全隐患所采取的措施为定期更换隔振器。
发明内容
本发明主要针对隔振器橡胶的涂层防护和技术进行研究，制备了一种橡胶隔振元件用防护涂层，该涂层施加在橡胶表面可以有效增加橡胶的抗老化、耐油、耐候和耐各种环境因素侵蚀的性能。
所述橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料主要由甲组分和乙组分组成。
橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分由聚天门冬氨酸酯、炭黑、碳化二亚胺、光稳定剂、8-羟基喹啉酮、分散剂、流平剂、有机膨润土、消光剂以及混合溶剂组成。
按质量百分数计，橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分的配方为：
按质量百分数计，所述橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分用聚天门冬氨酸酯的合成配方为：
异佛尔酮二胺          30.00％～38.00％
二乙烯三胺            17.00％～25.00％
马来酸二丁酯          41.00％～50.00％
所述光稳定剂为4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶以及六甲基磷酰三胺中的至少一种。
所述分散剂为BYK-P 104S、BYK-161、BYK-163、BYK-2020以及BYK-2025中的至少一种。
所述流平剂为BYK-307、BYK-358以及BYK-358N中的至少一种。
所述混合溶剂为二甲苯、丁酮、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯以及甲基异丁基酮中的至少三种。
所述消光剂为TS-100、ED-30以及SERAFWUR 913中的至少一种。
橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分由端羟基聚酯树脂、脂肪族异氰酸酯、三羟甲基丙烷、端氨基聚硅氧烷、二月桂酸二丁基锡以及混合溶剂组成。
按质量百分数计，橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分的合成配方为：
所述脂肪族异氰酸酯为HDI以及IPDI中的至少一种。
所述端氨基聚硅氧烷为KH-550以及KH-602中的至少一种。
所述混合溶剂为二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯以及甲基异丁基酮中的至少两种。
按质量百分数计，所述橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分用端羟基聚酯树脂的合成配方为：
所述二元醇为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇以及一缩二乙二醇中的至少三种。
所述二元酸为丁二酸、戊二酸、己二酸以及癸二酸中的至少两种。
所述溶剂为二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯以及甲基异丁基酮中的一种。
本发明橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料的制备方法，按照以上所述配方备料，其步骤为：
(1)橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分用聚天门冬氨酸酯的合成：先将异佛尔酮二胺以及二乙烯三胺加入，在氮气保护环境下，缓缓加入马来酸二丁酯，并保持温度在40℃左右，加入完毕后保温反应4～6h左右，真空抽滤，出料，即得橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分用聚天门冬氨酸酯。
(2)橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分制备：
先将分散剂、流平剂、碳化二亚胺、光稳定剂、8-羟基喹啉酮加入混合溶剂中，搅匀后加入有机膨润土、炭黑，搅匀后加入聚天门冬氨酸酯，研磨至细度小于20μm，在搅拌状态下加入消光剂，分散均匀后过滤出料，即得橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分。
(3)橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分用端羟基聚酯树脂合成：先将二元醇、二元酸、三羟甲基丙烷以及单丁基氧化锡加入，通入氮气带走体系中氧气，加热至160℃开始酯化，以10℃/h的速度逐渐升至190℃保温酯化，至酸值小于10mgKOH/g时，加入溶剂，保温回流脱水，至酸值小于5mgKOH/g后，降温至80℃以下，过滤出料，即得橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分用端羟基聚酯树脂。
(4)橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分合成：先将端羟基聚酯树脂、三羟甲基丙烷、二月桂酸二丁基锡以及混合溶剂加入，加热至40-50℃，缓慢加入IPDI，升温至60℃保温反应2h后，升至80℃继续保温反应4-6h，降温至50-60℃，加入端胺基有机硅单体，保温反应2-3h，过滤出料，即得橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分。
(5)将甲组分和乙组分混合。
上述制备方法中，各步骤的顺序可以为(3)、(4)、(1)、(2)、(5)。
本发明涉及的是一种橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料，其防护涂层能够在橡胶基材表面上形成均匀的黑色涂层，该涂层对臭氧以及油品等具有良好的抗耐性，能够对隔振器橡胶进行持久防护。该方法具有如下有益效果：
(1)采用聚氨酯涂料的技术路线，保证涂层具有优良的回弹性，与橡胶基材具有良好的结合力与适应性；
(2)选择以二元醇和二元酸为基础合成端羟基聚酯树脂的主要原料，以保证涂层具有良好的柔韧性以及回弹性，加入适量的三元醇以增加涂层的支化度，从而提高力学性能和耐油品性能；
(3)选择端胺基有机硅单体对弹性聚氨酯进行改性，在聚氨酯大分子链上形成Si-C键以及Si-N-C键，提高聚氨酯树脂的耐候性，并弥补其耐湿热、耐水解性差的缺陷，充分发挥聚氨酯和有机硅两类材料的高柔韧性、高强度、耐油性、耐老化等性能优势。
(4)选择碳化二亚胺以及8-羟基喹啉酮分别水解稳定剂以及防霉剂，同时加入适量的光稳定剂，提高了涂层的耐水解性、耐霉菌性以及耐老化性。
具体实施方式
本实施例示范了橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料的制备方法。
实施例一：
(1)橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分用聚天门冬氨酸酯的合成：先将33.00kg异佛尔酮二胺以及20.00kg二乙烯三胺加入，并通入氮气。缓缓加入47.00kg马来酸二丁酯，并保持温度在40℃左右，完毕后反应5h左右，真空抽滤，出料，即得橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分用聚天门冬氨酸酯。
(2)橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分制备：先将9.20kgBYK-163、0.31kgBYK-307、0.67kg碳化二亚胺、2.90kg4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、0.67kg8-羟基喹啉酮加入由11.00kg丁酮、10.00kg二甲苯以及20.00kg丙二醇甲醚醋酸酯组成的混合溶剂中，搅匀后加入2.15kg有机膨润土、9.20kg炭黑，搅匀后加入32.00kg聚天门冬氨酸酯，研磨至细度小于20μm，在搅拌状态下加入1.90kgTS-100，分散均匀后过滤出料，即得橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分。
(3)橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分用端羟基聚酯树脂合成：先将6.50kg新戊二醇、4.40kg1,4-丁二醇、20.60kg一缩二乙二醇以及16.63kg癸二酸、27.37kg己二酸、5.25kg三羟甲基丙烷以及0.20kg单丁基氧化锡加入，通入氮气带走体系中氧气，加热至160℃开始酯化，以10℃/h的速度逐渐升至190℃保温酯化，至酸值小于10mgKOH/g时，加入19.05kg二甲苯，保温回流脱水，至酸值小于5mgKOH/g后，降温至80℃以下，过滤出料，即得橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分弹用性聚酯树脂。
(4)橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分合成：将44.00kg端羟基聚酯树脂、2.50kg三羟甲基丙烷、0.32kg二月桂酸二丁基锡以及由14.24kg丁酮和14.24kg甲基异丁基酮组成的混合溶剂加入，开搅拌，降温到40℃，缓慢加入20.00kgIPDI，缓慢升温至60℃保温反应2h后，升至80℃继续保温反应5h，降温至40℃，加入4.70kg KH-550，保温反应2-3h，过滤出料，即得橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分。
(5)将甲组分和乙组分混合。
实施例二：
(1)橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分用聚天门冬氨酸酯的合成：先将35.00kg异佛尔酮二胺以及18.00kg二乙烯三胺加入，通入氮气，缓缓加入47.00kg马来酸二丁酯，并保持温度在40℃左右，完毕后反应5h左右，真空抽滤，出料，即得橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分用聚天门冬氨酸酯。
(2)橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分制备：先将10.00kgBYK-161、0.30kgBYK-358N、0.60kg碳化二亚胺、2.70kg4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、0.60kg8-羟基喹啉酮加入由10.00kg丁酮、20.00kg0醋酸丁酯以及10.00kg甲基异丁基酮组成的混合溶剂中，搅匀后加入2.00kg有机膨润土、10.00kg炭黑，搅匀后加入30.00kg聚天门冬氨酸酯，研磨至细度小于20μm，在搅拌状态下加入1.80kgED-30，分散均匀后过滤出料，即得橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分。
(3)橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分用端羟基聚酯树脂合成：先将7.00kg新戊二醇、3.30kg1,3-丙二醇、21.0kg一缩二乙二醇以及14.00kg癸二酸、24.00kg乙二酸、5.50kg戊二酸、5.00kg三羟甲基丙烷以及0.20kg单丁基氧化锡加入，通入氮气带走体系中氧气，加热至160℃开始酯化，以10℃/小时的速度逐渐升至190℃保温酯化，至酸值小于10mgKOH/g时，加入20.00kg醋酸丁酯，保温回流脱水，至酸值小于5mgKOH/g以下后，降温至80℃以下，过滤出料，即得橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分用端羟基聚酯树脂。
(4)橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分合成：将44.00kg端羟基聚酯树脂、2.50kg三羟甲基丙烷、0.30kg二月桂酸二丁基锡以及由13.50kg丁酮和13.50kg二甲苯组成的混合溶剂加入，开搅拌，降温到40-50℃，缓慢加入21.50kgHDI，缓慢升温至60℃保温反应2h后，升至80℃继续保温反应4h，降温至55℃，加入4.70kgKH-550，保温反应3h，过滤出料，即得橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分。
(5)将甲组分和乙组分混合。
实施例三：
(1)橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分用聚天门冬氨酸酯的合成：先将31.50kg异佛尔酮二胺以及21.00kg二乙烯三胺加入，通入氮气，缓缓加入47.50kg马来酸二丁酯，并保持温度在40℃左右，完毕后反应4h左右，真空抽滤，出料，即得橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分用聚天门冬氨酸酯。
(2)橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分制备：先将11.30kg BYK-P104S、0.27kgBYK-358、0.60kg碳化二亚胺(PCD)、2.70kg六甲基磷酰三胺、0.60kg8-羟基喹啉酮加入由8.00kg丁酮、10.00kg甲基异丁基酮以及20.00kg丙二醇甲醚醋酸酯组成的混合溶剂中，搅匀后加入1.83kg有机膨润土、11.30kg炭黑，搅匀后加入31.50kg聚天门冬氨酸酯，研磨至细度小于20μm，在搅拌状态下加入1.90kg SERAFWUR 913，分散均匀后过滤出料，即得橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料甲组分。
(3)橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分用端羟基聚酯树脂合成：先将11.30kg新戊二醇、9.90kg1,4-丁二醇、10.40kg的乙二醇以及20.00kg癸二酸、24.00kg乙二酸、5.20kg三羟甲基丙烷以及0.20kg单丁基氧化锡加入反应瓶中，通入氮气带走体系中氧气，加热至160℃开始酯化，以10℃/小时的速度逐渐升至190℃保温酯化，至酸值小于20mgKOH/g时，加入19.00kg二甲苯，保温回流脱水，至酸值小于5mgKOH/g以下后，降温至80℃以下，过滤出料，即得橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分用端羟基聚酯树脂。
(4)橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分合成：将43.00kg端羟基聚酯树脂、3.10kg三羟甲基丙烷、0.32kg二月桂酸二丁基锡以及28.48kg由丁酮和甲基异丁基酮组成的混合溶剂加入反应瓶中，开搅拌，降温到40-50℃，缓慢加入10.00kgIPDI、10.00kgHDI，缓慢升温至60℃保温反应2h后，升至80℃继续保温反应5h，降温至50-60℃，加入5.10kgKH-602，保温反应2h，过滤出料，即得橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料乙组分。
(5)将甲组分和乙组分混合。
实施效果
将实施例1-3的产品涂于橡胶隔振器上，干燥7天后进行性能测试。测试结果如下：

Claims (10)

1.一种防护涂料，其包含甲组分和乙组分；
所述甲组分包括聚天门冬氨酸酯、炭黑、碳化二亚胺、光稳定剂、8-羟基喹啉酮、分散剂、流平剂、有机膨润土、消光剂以及混合溶剂；
所述乙组分包括端羟基聚酯树脂、脂肪族异氰酸酯、三羟甲基丙烷、端氨基聚硅氧烷、二月桂酸二丁基锡以及混合溶剂。
2.权利要求1的防护涂料，其中甲组分由按质量百分数计的以下组分组成：
所述聚天门冬氨酸酯以按质量百分数计的以下组分的原料制备得到：
异佛尔酮二胺    30.00％～38.00％
二乙烯三胺      17.00％～25.00％
马来酸二丁酯    41.00％～50.00％；
所述光稳定剂为4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶以及六甲基磷酰三胺中的至少一种；
所述分散剂为BYK-P 104S、BYK-161、BYK-163、BYK-2020以及BYK-2025中的至少一种；
所述流平剂为BYK-307、BYK-358以及BYK-358N中的至少一种；
所述混合溶剂为二甲苯、丁酮、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯以及甲基异丁基酮中的至少三种；
所述消光剂为TS-100、ED-30以及SERAFWUR 913中的至少一种。
3.权利要求1的防护涂料，其中乙组分由质量百分数计的以下组分组成：
所述脂肪族异氰酸酯为HDI以及IPDI中的至少一种；
所述端氨基聚硅氧烷为KH-550以及KH-602中的至少一种；
所述混合溶剂为二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯以及甲基异丁基酮中的至少两种。
4.权利要求3的防护涂料，其中所述端羟基聚酯树脂以按质量百分数计的以下组分的原料制备得到：
所述二元醇为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇以及一缩二乙二醇中的至少三种；
所述二元酸为丁二酸、戊二酸、己二酸以及癸二酸中的至少两种；
所述溶剂为二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯以及甲基异丁基酮中的一种。
5.权利要求1-4所述的防护涂料，其为耐油、抗老化防护涂料；用于橡胶隔振器。
6.一种防护涂料的制备方法，其采用甲组分和乙组分混合制备得到；
所述甲组分包括聚天门冬氨酸酯、炭黑、碳化二亚胺、光稳定剂、8-羟基喹啉酮、分散剂、流平剂、有机膨润土、消光剂以及混合溶剂；
所述乙组分包括端羟基聚酯树脂、脂肪族异氰酸酯、三羟甲基丙烷、端氨基聚硅氧烷、二月桂酸二丁基锡以及混合溶剂。
7.权利要求6的制备方法，其中甲组分由按质量百分数计的以下组分组成：
所述聚天门冬氨酸酯以按质量百分数计的以下组分的原料制备得到：
异佛尔酮二胺    30.00％～38.00％
二乙烯三胺      17.00％～25.00％
马来酸二丁酯    41.00％～50.00％；
所述光稳定剂为4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶以及六甲基磷酰三胺中的至少一种；
所述分散剂为BYK-P 104S、BYK-161、BYK-163、BYK-2020以及BYK-2025中的至少一种；
所述流平剂为BYK-307、BYK-358以及BYK-358N中的至少一种；
所述混合溶剂为二甲苯、丁酮、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯以及甲基异丁基酮中的至少三种；
所述消光剂为TS-100、ED-30以及SERAFWUR 913中的至少一种。
8.权利要求6的制备方法，其中乙组分由质量百分数计的以下组分组成：
所述脂肪族异氰酸酯为HDI以及IPDI中的至少一种；
所述端氨基聚硅氧烷为KH-550以及KH-602中的至少一种；
所述混合溶剂为二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯以及甲基异丁基酮中的至少两种。
9.权利要求8的防护涂料，其中所述端羟基聚酯树脂以按质量百分数计的以下组分的原料制备得到：
所述二元醇为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇以及一缩二乙二醇中的至少三种；
所述二元酸为丁二酸、戊二酸、己二酸以及癸二酸中的至少两种；
所述溶剂为二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯以及甲基异丁基酮中的一种。
10.一种橡胶隔振器用耐油、抗老化防护涂料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)甲组分用聚天门冬氨酸酯的合成：先将异佛尔酮二胺以及二乙烯三胺加入，在氮气保护环境下，缓缓加入马来酸二丁酯，并保持温度在40℃左右，加入完毕后保温反应4～6h左右，真空抽滤，出料，即得甲组分用聚天门冬氨酸酯；
(2)甲组分制备：先将分散剂、流平剂、碳化二亚胺、光稳定剂、8-羟基喹啉酮加入混合溶剂中，搅匀后加入有机膨润土、炭黑，搅匀后加入聚天门冬氨酸酯，研磨至细度小于20μm，在搅拌状态下加入消光剂，分散均匀后过滤出料，即得甲组分；
(3)乙组分用端羟基聚酯树脂合成：先将二元醇、二元酸、三羟甲基丙烷以及单丁基氧化锡加入，通入氮气带走体系中氧气，加热至160℃开始酯化，以10℃/h的速度逐渐升至190℃保温酯化，至酸值小于10mgKOH/g时，加入溶剂，保温回流脱水，至酸值小于5mgKOH/g后，降温至80℃以下，过滤出料，即得乙组分用端羟基聚酯树脂；
(4)乙组分合成：先将端羟基聚酯树脂、三羟甲基丙烷、二月桂酸二丁基锡以及混合溶剂加入，加热至40-50℃，缓慢加入IPDI，升温至60℃保温反应2h后，升至80℃继续保温反应4-6h，降温至50-60℃，加入端胺基有机硅单体，保温反应2-3h，过滤出料，即得乙组分；
(5)将甲组分和乙组分混合。
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