CN105647349A - 一种高温耐磨改性环氧树脂涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，以重量份计，包括以下组分：有机硅改性环氧树脂20-30份，有机钛改性环氧树脂20-35份，聚酰亚胺5-8份，煤矸石粉2-6份，纳米氮化钛1-3份，二硫化钼1.5-2份，成膜助剂2-3份，偶联剂0.3-0.7份，固化剂2-4份，增稠剂0.5-1份，去离子水20-40份。本发明还公开了该高温耐磨改性环氧树脂涂料的制备方法。本发明制备的改性环氧树脂涂料耐高温、耐磨性能好，硬度大，高温热稳定性好，延展性、可加工性能优异，涂膜韧性大，抗冲击性能好，且其制备工艺条件温和，对设备要求低，生产成本低。
Description
技术领域：
本发明涉及涂料技术领域，具体的涉及一种高温耐磨改性环氧树脂涂料。
背景技术：
摩擦是现实生活中国一种普遍存在的自然现象。摩擦会引起能量转换，磨损则能导致材料损耗和表面损坏。磨损形式有很多，可分为：磨料磨损、粘着磨损、微动磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、冲击磨损、冲蚀磨损，其中腐蚀磨损是磨损中常见的主要形式。磨损损耗问题遍及国防建设及国民经济的各个部门，根据不完全统计，目前世界能源的1/3到1/2损失于磨损与摩擦，80％的机器零件因磨损而遭到破坏。
润滑可以降低摩擦又可以减少磨损失重，是节约资源、降低环境污染的有效手段。一直以来发动机的润滑主要采用油润滑这种方式，，但是油的循环需要一定的时间，这样由于在摩擦表面上没有润滑剂，就会导致气缸内腔壁、活塞、曲轴轴承、摇臂等部件的磨损。发动机油温也会随之上升，由此就增加了磨损且使得运行中噪声中较大。
环氧树脂中特有的环氧基、羟基、醚键等活性基团的存在，赋予其许多优异性能。不仅密实、抗渗漏、抗水、强度高，而且具有良好的机械力学性能，粘结性、电性能优越，耐低温性能好，因此可以作为减摩涂层中优良的涂层粘结剂，但因其耐高温性能不佳，不能满足发动机内部对涂层耐高温性能的要求，因此，需要对环氧树脂进行改性。
中国专利(201410225894.4)公开了一种800度高温下的高温耐磨涂料，包括甲乙两组分，甲组分由A、B组分混合成，甲组分中的A组分包括以下组分：黑碳化硅，细晶氧化铝，分散剂，氧化锌，改性环氧树脂，消光剂及辅料；甲组分中的B组分包括以下组分：有机硅改性环氧树脂，填料，三氧化二锑，成膜助剂及增稠剂；乙组分为固化剂和偶联剂。本发明公开的涂料采用双组份复合制成，在具有优良的耐高温、耐磨损性能的同时还既具有很好的硬度、高热稳定性、延展性以及可加工性等优良性能，但是其韧性差，抗冲击性能不好。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，其耐高温、耐磨性能好，硬度大，高温热稳定性好，延展性、可加工性能优异，涂膜韧性大，抗冲击性能好。
本发明的另一目的是提供该高温耐磨改性环氧树脂涂料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，以重量份计，包括以下组分：
有机硅改性环氧树脂20-30份，
有机钛改性环氧树脂20-35份，
聚酰亚胺5-8份，
煤矸石粉2-6份，
纳米氮化钛1-3份，
二硫化钼1.5-2份，
成膜助剂2-3份，
偶联剂0.3-0.7份，
固化剂2-4份，
增稠剂0.5-1份，
去离子水20-40份。
作为上述技术方案的优选，一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，以重量份计，包括以下组分：
有机硅改性环氧树脂20份，
有机钛改性环氧树脂32份，
聚酰亚胺7份，
煤矸石粉5.5份，
纳米氮化钛2.5份，
二硫化钼1.6份，
成膜助剂3份，
偶联剂0.55份，
固化剂3.5份，
增稠剂1份，
去离子水30份。
作为上述技术方案的优选，所述有机硅改性环氧树脂为聚苯基甲基硅氧烷改性环氧树脂。
作为上述技术方案的优选，所述聚苯基甲基硅氧烷改性环氧树脂，以重量份计，由以下组分制成：苯基三甲氧基硅烷10-15份，苯基甲基二甲氧基硅烷8-15份，去离子水5-10份，二月桂酸二丁基锡5-12份，环氧树脂20-40份。
作为上述技术方案的优选，所述聚酰亚胺为均苯型聚酰亚胺、氟酐型聚酰亚胺、酮酐型聚酰亚胺、NA基封端聚酰亚胺、乙炔基封端聚酰亚胺、聚苯并咪唑聚酰亚胺中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，所述煤矸石粉的粒径大小为50-80nm。
作为上述技术方案的优选，所述二硫化钼为层状结构，其厚度为20-30nm。
作为上述技术方案的优选，所述增稠剂为钠基膨润土、聚氨酯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种或几种混合。
作为上述技术方案的优选，所述固化剂为聚酰胺650、酚醛改性胺的混合物，二者质量比为1:3。
一种高温耐磨改性环氧树脂涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将有机硅改性环氧树脂、有机钛改性环氧树脂、聚酰亚胺、煤矸石粉、纳米氮化钛、二硫化钼、偶联剂和去离子水加入到高压釜中，100-120℃反应2-5h，冷却至室温，得到混合液1；
(2)将固化剂、增稠剂和成膜助剂混合搅拌均匀，得到混合液2；
(3)将混合液1和混合液2混合，在5000转/分的状态下搅拌1-4h，得到高温耐磨改性环氧树脂涂料。
本发明具有以下有益效果：
本发明在有机硅改性环氧树脂中添加二硫化钼、煤矸石粉、纳米氮化钛作为填料，其在偶联剂存在的前提下，在一定的条件下，可以与树脂基体中的活性基团发生反应，生成稳定的三维网络结构，从而使得填料与树脂具有良好的相容性，且在涂料涂膜受到外力时，可以有效分散应力，防止出现应力集中，大大提高了涂膜的抗冲击性能；
本发明提高的涂料的制备方法，制备工艺简单，对设备要求低，生产成本低，其其制备过程中无有毒物质释放，有利于环境的保护。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，以重量份计，包括以下组分：
有机硅改性环氧树脂20份，
有机钛改性环氧树脂20份，
聚酰亚胺5份，煤矸石粉2份，
纳米氮化钛1份，二硫化钼1.5份，
成膜助剂2份，偶联剂0.3份，
固化剂2份，增稠剂0.5份，
去离子水20份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将有机硅改性环氧树脂、有机钛改性环氧树脂、聚酰亚胺、煤矸石粉、纳米氮化钛、二硫化钼、偶联剂和去离子水加入到高压釜中，100℃反应2h，冷却至室温，得到混合液1；
(2)将固化剂、增稠剂和成膜助剂混合搅拌均匀，得到混合液2；
(3)将混合液1和混合液2混合，在5000转/分的状态下搅拌1h，得到高温耐磨改性环氧树脂涂料。
实施例2
一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，以重量份计，包括以下组分：
有机硅改性环氧树脂30份，
有机钛改性环氧树脂35份，
聚酰亚胺8份，煤矸石粉6份，
纳米氮化钛3份，二硫化钼2份，
成膜助剂3份，偶联剂0.7份，
固化剂4份，增稠剂1份，
去离子水40份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将有机硅改性环氧树脂、有机钛改性环氧树脂、聚酰亚胺、煤矸石粉、纳米氮化钛、二硫化钼、偶联剂和去离子水加入到高压釜中，120℃反应5h，冷却至室温，得到混合液1；
(2)将固化剂、增稠剂和成膜助剂混合搅拌均匀，得到混合液2；
(3)将混合液1和混合液2混合，在5000转/分的状态下搅拌4h，得到高温耐磨改性环氧树脂涂料。
实施例3
一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，以重量份计，包括以下组分：
有机硅改性环氧树脂20份，
有机钛改性环氧树脂32份，
聚酰亚胺7份，煤矸石粉5.5份，
纳米氮化钛2.5份，二硫化钼1.6份，
成膜助剂3份，偶联剂0.55份，
固化剂3.5份，增稠剂1份，
去离子水30份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将有机硅改性环氧树脂、有机钛改性环氧树脂、聚酰亚胺、煤矸石粉、纳米氮化钛、二硫化钼、偶联剂和去离子水加入到高压釜中，105℃反应3h，冷却至室温，得到混合液1；
(2)将固化剂、增稠剂和成膜助剂混合搅拌均匀，得到混合液2；
(3)将混合液1和混合液2混合，在5000转/分的状态下搅拌2h，得到高温耐磨改性环氧树脂涂料。
实施例4
一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，以重量份计，包括以下组分：
有机硅改性环氧树脂22份，
有机钛改性环氧树脂24份，
聚酰亚胺6份，煤矸石粉3份，
纳米氮化钛1.5份，二硫化钼1.6份，
成膜助剂2.2份，偶联剂0.4份，
固化剂2.5份，增稠剂0.6份，
去离子水25份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将有机硅改性环氧树脂、有机钛改性环氧树脂、聚酰亚胺、煤矸石粉、纳米氮化钛、二硫化钼、偶联剂和去离子水加入到高压釜中，110℃反应3.5h，冷却至室温，得到混合液1；
(2)将固化剂、增稠剂和成膜助剂混合搅拌均匀，得到混合液2；
(3)将混合液1和混合液2混合，在5000转/分的状态下搅拌2.5h，得到高温耐磨改性环氧树脂涂料。
实施例5
一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，以重量份计，包括以下组分：
有机硅改性环氧树脂24份，
有机钛改性环氧树脂28份，
聚酰亚胺7份，煤矸石粉4份，
纳米氮化钛2份，二硫化钼1.7份，
成膜助剂2.6份，偶联剂0.4份，
固化剂3份，增稠剂0.7份，
去离子水30份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将有机硅改性环氧树脂、有机钛改性环氧树脂、聚酰亚胺、煤矸石粉、纳米氮化钛、二硫化钼、偶联剂和去离子水加入到高压釜中，115℃反应4h，冷却至室温，得到混合液1；
(2)将固化剂、增稠剂和成膜助剂混合搅拌均匀，得到混合液2；
(3)将混合液1和混合液2混合，在5000转/分的状态下搅拌3h，得到高温耐磨改性环氧树脂涂料。
实施例6
一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，以重量份计，包括以下组分：
有机硅改性环氧树脂28份，
有机钛改性环氧树脂31份，
聚酰亚胺7.5份，煤矸石粉5份，
纳米氮化钛2.5份，二硫化钼1.8份，
成膜助剂2.6份，偶联剂0.6份，
固化剂3.5份，增稠剂0.9份，
去离子水35份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将有机硅改性环氧树脂、有机钛改性环氧树脂、聚酰亚胺、煤矸石粉、纳米氮化钛、二硫化钼、偶联剂和去离子水加入到高压釜中，120℃反应4.5h，冷却至室温，得到混合液1；
(2)将固化剂、增稠剂和成膜助剂混合搅拌均匀，得到混合液2；
(3)将混合液1和混合液2混合，在5000转/分的状态下搅拌3.5h，得到高温耐磨改性环氧树脂涂料。
将本发明制备得到的高温耐磨改性环氧树脂涂料喷涂在按国标GB制备的钢板上，放置一段时间后进行涂料性能测试，测试结果如表1所示：
表1
从表1来看，本发明制备得到的高温耐磨改性环氧树脂涂料，硬度大，耐磨性好，抗冲击性能优异。
Claims (10)
1.一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
有机硅改性环氧树脂20-30份，
有机钛改性环氧树脂20-35份，
聚酰亚胺5-8份，
煤矸石粉2-6份，
纳米氮化钛1-3份，
二硫化钼1.5-2份，
成膜助剂2-3份，
偶联剂0.3-0.7份，
固化剂2-4份，
增稠剂0.5-1份，
去离子水20-40份。
2.如权利要求1所述的一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
有机硅改性环氧树脂20份，
有机钛改性环氧树脂32份，
聚酰亚胺7份，
煤矸石粉5.5份，
纳米氮化钛2.5份，
二硫化钼1.6份，
成膜助剂3份，
偶联剂0.55份，
固化剂3.5份，
增稠剂1份，
去离子水30份。
3.如权利要求1所述的一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，其特征在于，所述有机硅改性环氧树脂为聚苯基甲基硅氧烷改性环氧树脂。
4.如权利要求3所述的一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，其特征在于，所述聚苯基甲基硅氧烷改性环氧树脂，以重量份计，由以下组分反应制成：苯基三甲氧基硅烷10-15份，苯基甲基二甲氧基硅烷8-15份，去离子水5-10份，二月桂酸二丁基锡5-12份，环氧树脂20-40份。
5.如权利要求1所述的一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，其特征在于，所述聚酰亚胺为均苯型聚酰亚胺、氟酐型聚酰亚胺、酮酐型聚酰亚胺、NA基封端聚酰亚胺、乙炔基封端聚酰亚胺、聚苯并咪唑聚酰亚胺中的一种或多种混合。
6.如权利要求1所述的一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，其特征在于，所述煤矸石粉的粒径大小为50-80nm。
7.如权利要求1所述的一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，其特征在于，所述二硫化钼为层状结构，其厚度为20-30nm。
8.如权利要求1所述的一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，其特征在于，所述增稠剂为钠基膨润土、聚氨酯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种或几种混合。
9.如权利要求1所述的一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，其特征在于，所述固化剂为聚酰胺650、酚醛改性胺的混合物，二者质量比为1:3。
10.如权利要求1至9任一所述的一种高温耐磨改性环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将有机硅改性环氧树脂、有机钛改性环氧树脂、聚酰亚胺、煤矸石粉、纳米氮化钛、二硫化钼、偶联剂和去离子水加入到高压釜中，100-120℃反应2-5h，冷却至室温，得到混合液1；
(2)将固化剂、增稠剂和成膜助剂混合搅拌均匀，得到混合液2；
(3)将混合液1和混合液2混合，在5000转/分的状态下搅拌1-4h，得到高温耐磨改性环氧树脂涂料。
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