CN107325737B - 一种不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水及其制备方法，制备方法包括以下步骤：将烯酸酯类加入反应釜中，加入BPO过氧化二苯甲酰，搅拌溶解，然后加热，产物变得粘度增加，继续加热，老化，降至室温，得到白色透明烯酸酯的共聚物；加入丙酮搅拌，得到浓度为20%的PMM溶液；取PMM溶液，加入硅脂搅拌，再加入偶联剂、氰基丙烯酸酯、环氧树脂，搅拌均匀，得到PMMA粘结液；将PMMA粘结液与有机胺溶剂按比例混合得到胶水。本胶水中含有的有机硅化物在螺纹之间形成一种有机聚合物硅化膜，防止螺纹直接接触磨损，以达到防咬死的目的；胶水中含有的甲基丙烯酸酯类和丙烯酸酯类混合物具有良好的粘结特性，可以防止螺栓松动。

Description

一种不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水及其制备方法
技术领域
本发明属于胶水技术领域，特别涉及一种不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水及其制备方法。
背景技术
螺纹连接作为一种连接方式，因其拆卸方便且能提供足够的连接刚度，在机车车辆及其他各个领域中都得到了广泛应用。地铁车辆使用不锈钢螺纹连接的地方也比较多，比如不锈钢螺栓、螺母、不锈钢螺钉以及不锈钢管接头等等。
对于不锈钢螺纹连接，由于不锈钢材质特性，材料硬度较低、粘性较大，容易发生黏着磨损等，其普遍存在咬死的问题。该问题在安装以及拆卸螺栓的过程中都会发生。
不锈钢螺纹发生咬死的主要原因是：不锈钢螺栓在预紧过程中，表面的氧化膜首先被破坏，并且由于不锈钢材料有很大的粘性，磨屑不容易从磨损面脱落而停留在内外螺牙的表面，内外螺牙间发生黏着磨损。随着预紧过程的持续进行，磨损程度加剧，越来越多的磨屑在内外螺牙表面局部堆积，这种局部磨屑堆积占据了相应位置配合螺牙的空间，阻塞了内外螺纹之间的旋合过程。与此同时，随着螺牙表面磨损程度的加剧，摩擦系数迅速增大，由此产生的摩擦热大幅增加，导致螺牙局部温度快速升高，局部温度大幅升高会引起材料局部硬度的降低，即材料发生软化作用。软化后的螺牙局部在摩擦剪应力的作用下发生撕裂、大块剥离，大量的磨屑及撕裂的基体材料在螺牙表面堆积，经过高温与高应力挤压作用而与螺牙结合为一个整体。变形后的螺牙阻塞了内外螺纹之间的旋入、旋出过程，即发生咬死现象。
一般螺纹连接的防松是采用机械的方式或增大摩擦力的方式，防咬死一般采用增加润滑油脂减小摩擦力。所以螺纹连接的抗咬死和防松存在着矛盾。解决连接以及拆卸过程中的咬死问题，并且同时解决使用过程中松动问题显得很有必要。这样可以减少或避免生产中的浪费人力物力，又可以避免使用过程中发生意外故障，在以后的维护和保养方面也可以减少不必要的麻烦。此外，该问题的解决在不锈钢螺纹联接领域将是一个技术突破，能够解决组装过程中的难题，提高产品质量。
发明内容
本发明提供一种不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水及其制备方法，该胶水同时具有螺栓防咬死和螺栓防松的效果。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水，包括A和B，所述A为PMMA粘结液，B为有机胺溶剂，所述A和B溶液按照质量比3:1混合均匀；所述PMMA粘结液中包括：烯酸酯类、引发剂BPO过氧化二苯甲酰过氧化物和溶剂，其中，烯酸酯类和溶剂的质量体积比为30g：120ml，引发剂BPO过氧化二苯甲酰过氧化物占PMMA粘结液的质量百分比为0.10-0.20%；所述有机胺溶剂为N,N-二甲基苯胺，间苯二胺或N-乙基乙二胺。
进一步的，所述烯酸酯类包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯。
进一步的，所述甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的重量比为3：2：1。
进一步的，所述PMMA粘结液中的溶剂为甲苯或丙酮。
进一步的，所述PMMA粘结液中，按照质量百分比还包括1-5%耦联剂、1-5%氰基丙烯酸酯、0-20%环氧树脂和5-10%硅脂。
进一步的，所述耦联剂为K550。
一种不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水的制备方法，包括以下步骤：
将烯酸酯类加入到反应釜中，加入引发剂BPO过氧化二苯甲酰搅拌使其溶解并搅拌均匀，然后加热至60-65 ℃，反应7h，反应釜内产物变得粘度增加，在该温度下继续反应，进行老化12h，降至室温，得到白色透明烯酸酯的共聚物；加入丙酮，持续搅拌3-5 h后，得到浓度为20%的PMM溶液；取上述制备的PMM溶液，加入硅脂搅拌均匀，再加入偶联剂k550、氰基丙烯酸酯、环氧树脂，并强制搅拌均匀，得到PMMA粘结液；将PMMA粘结液与有机胺溶剂按质量比3: 1混合得到胶水。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的胶水既可以防止不锈钢螺纹发生咬死，同时又具有螺栓防松的效果。该胶水选用有机硅化物为抗咬死剂，选用甲基烯酸酯共聚物为抗松动剂，添加K550金属耦联剂。本胶水中含有的有机硅化物在螺纹之间形成一种有机聚合物硅化膜，防止螺纹直接接触磨损，以达到防咬死的目的。同时，胶水中含有的甲基丙烯酸酯类和丙烯酸酯类混合物具有良好的粘结特性，可以防止螺栓松动。
附图说明
图1是涂抹本发明提供的胶水前后不锈钢螺栓咬死试验结果；
图2是涂抹本发明提供的胶水前螺栓预紧力在振动载荷作用下发生的预紧力下降结果；
图3是涂抹本发明提供的胶水后螺栓预紧力在振动载荷作用下发生的预紧力下降结果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例
第一步：PMM的合成与调整
在250mL三口反应瓶中，固定好温度计；
将烯酸酯类（甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯）按照3 : 2 : 1的比列（重量比）加入到反应釜中30 g，加入过氧化物引发剂（BPO过氧化二苯甲酰）（0.15%），开动搅拌器使之溶解并搅拌均匀，然后进行加热至60-65 °C，在反应达到7小时左右，反应釜内产物变得粘度增加，类似甘油状，继续加热反应，进行老化12小时，降至室温，得到白色透明烯酸酯的共聚物。
加入120 mL丙酮，用玻璃棒搅拌，约3-5小时后，得到20%浓度的PMM溶液A
取市卖品PMMA粉体30 g，加入120 mL丙酮，用玻璃棒搅拌，约3-5小时后，得到20%浓度的PMM溶液A’
但粘稠时，可以加丙酮稀释。
第二步：PMMA粘结液的调制
分别取12 g上述制备的粘结液A或A’，加入2 g硅脂（市卖品）搅拌均匀，再加入0.42g偶联剂（k550），加入0.5g氰基丙烯酸酯，高速搅拌均匀，得到含有3%偶联剂的抗咬死防松动胶体1a和1b。
分别取12 g上述制备的粘结液A或A’，加入3 g硅脂（市卖品）搅拌均匀，再加入0.6g偶联剂（k550），加入0.5g氰基丙烯酸酯，高速搅拌均匀，得到含有5%偶联剂的抗咬死防松动胶体2a和2b。
分别取12 g上述制备的粘结液A或A’，加入3 g硅脂（市卖品）搅拌均匀，再加入0.75g偶联剂（k550），加入0.5g氰基丙烯酸酯，高速搅拌均匀，得到含有5%偶联剂的抗咬死防松动胶体3a和3b。
分别取12 g上述制备的粘结液A或A’，加入3 g硅脂（市卖品）搅拌均匀，再加入0.75g偶联剂（k550），加入0.75g氰基丙烯酸酯，高速搅拌均匀，得到含有5%偶联剂的抗咬死防松动胶体4a和4b。
分别取12 g上述制备的粘结液A或A’，加入2 g硅脂（市卖品）搅拌均匀，再加入0.42g偶联剂（k550），加入0.5g氰基丙烯酸酯，加入5g环氧树脂，高速搅拌均匀，得到含有3%偶联剂的抗咬死防松动胶体5a和5b。
第三步：抗咬死防松动胶水制备：
将第二步得到PMMA粘结液与有机胺溶剂按照质量比3:1混合并搅拌均匀，得到抗咬死防松动胶水。
性能检测试验：采用本发明提供的胶水及制备方法制备得到的胶水，具有以下特性：
如图1所示，图1中横坐标代表预紧次数，纵坐标代表预紧力。图中横坐标同一区间内则代表相同的预紧次数，无大小之分。涂胶前，5组试样在预紧16-20次后全部出现咬死现象，而涂抹本发明提供的胶水后，5组试样在预紧40次以后都没有出现咬死现象，故防咬死效果明显。
螺栓咬死及防咬死试验的试验方法是，设定30Nm的拧紧力矩，对不锈钢螺栓进行多次预紧、拆卸，直至试样发生咬死。对于涂抹本发明提供的胶水后的试样，若预紧次数超过40次还未发生咬死，则停止试验。
如图2和3所示，两者振动载荷条件一致。可以看到，涂抹本发明提供的胶水后预紧力下降幅度要比未涂胶时预紧力下降小，说明胶水具有防松效果。
螺栓振动松动试验的试验方法是，采用液压伺服试验机及专用工装，将螺栓及预紧力传感器固定于工装上，预紧力传感器用于实时测量螺栓上的预紧力大小，其采样频率设置为10Hz。设置螺栓预紧力为8.5kN，施加正弦振动载荷（振动次数10000次，频率5Hz，振幅0.3mm），记录试验结果。涂抹本发明提供的胶水后的试样待胶水彻底凝结以后进行试验。
实施例2
一种不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水，包括A和B，所述A为PMMA粘结液，B为有机胺溶剂（N-乙基乙二胺），所述A和B溶液按照质量比3:1混合均匀；
所述PMMA粘结液中包括：烯酸酯类（包括重量比为3：2：1的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯）、引发剂BPO过氧化二苯甲酰过氧化物和溶剂（丙酮），其中，烯酸酯类和溶剂（丙酮）的质量体积比为30g：120ml，引发剂BPO过氧化二苯甲酰过氧化物占PMMA粘结液的质量百分比为0.10%；
所述PMMA粘结液中，按照质量百分比还包括1%耦联剂（K550）、1%氰基丙烯酸酯和5%硅脂。
一种不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水的制备方法，包括以下步骤：
将烯酸酯类加入到反应釜中，加入引发剂BPO过氧化二苯甲酰搅拌使其溶解并搅拌均匀，然后加热至60 ℃，反应7h，反应釜内产物变得粘度增加，在该温度下继续反应，进行老化12h，降至室温，得到白色透明烯酸酯的共聚物；加入丙酮，持续搅拌3h后，得到浓度为20%的PMM溶液；取上述制备的PMM溶液，加入硅脂搅拌均匀，再加入偶联剂k550、氰基丙烯酸酯、环氧树脂，并强制搅拌均匀，得到PMMA粘结液；将PMMA粘结液与有机胺溶剂按质量比3: 1混合得到胶水。
实施例3
一种不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水，包括A和B，所述A为PMMA粘结液，B为有机胺溶剂（N,N-二甲基苯胺），所述A和B溶液按照质量比3:1混合均匀；
所述PMMA粘结液中包括：烯酸酯类（包括重量比为3：2：1的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯）、引发剂BPO过氧化二苯甲酰过氧化物和溶剂（甲苯），其中，烯酸酯类和溶剂（甲苯）的质量体积比为30g：120ml，引发剂BPO过氧化二苯甲酰过氧化物占PMMA粘结液的质量百分比为0.15%；
所述PMMA粘结液中，按照质量百分比还包括2%耦联剂（K550）、3%氰基丙烯酸酯、10%环氧树脂和8%硅脂。
一种不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水的制备方法，包括以下步骤：
将烯酸酯类加入到反应釜中，加入引发剂BPO过氧化二苯甲酰搅拌使其溶解并搅拌均匀，然后加热至63 ℃，反应7h，反应釜内产物变得粘度增加，在该温度下继续反应，进行老化12h，降至室温，得到白色透明烯酸酯的共聚物；加入丙酮，持续搅拌4 h后，得到浓度为20%的PMM溶液；取上述制备的PMM溶液，加入硅脂搅拌均匀，再加入偶联剂k550、氰基丙烯酸酯、环氧树脂，并强制搅拌均匀，得到PMMA粘结液；将PMMA粘结液与有机胺溶剂按质量比3: 1混合得到胶水。
实施例4
一种不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水，包括A和B，所述A为PMMA粘结液，B为有机胺溶剂（间苯二胺），所述A和B溶液按照质量比3:1混合均匀；
所述PMMA粘结液中包括：烯酸酯类（包括重量比为3：2：1的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯）、引发剂BPO过氧化二苯甲酰过氧化物和溶剂（丙酮），其中，烯酸酯类和溶剂（丙酮）的质量体积比为30g：120ml，引发剂BPO过氧化二苯甲酰过氧化物占PMMA粘结液的质量百分比为0.20%；
所述PMMA粘结液中，按照质量百分比还包括5%耦联剂（K550）、5%氰基丙烯酸酯、20%环氧树脂和10%硅脂。
一种不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水的制备方法，包括以下步骤：
将烯酸酯类加入到反应釜中，加入引发剂BPO过氧化二苯甲酰搅拌使其溶解并搅拌均匀，然后加热至65 ℃，反应7h，反应釜内产物变得粘度增加，在该温度下继续反应，进行老化12h，降至室温，得到白色透明烯酸酯的共聚物；加入丙酮，持续搅拌5 h后，得到浓度为20%的PMM溶液；取上述制备的PMM溶液，加入硅脂搅拌均匀，再加入偶联剂k550、氰基丙烯酸酯、环氧树脂，并强制搅拌均匀，得到PMMA粘结液；将PMMA粘结液与有机胺溶剂按质量比3: 1混合得到胶水。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水，其特征在于，包括A和B，所述A为PMMA粘结液，B为有机胺溶剂，所述A和B溶液按照质量比3:1混合均匀；所述PMMA粘结液中包括：烯酸酯类、引发剂BPO过氧化二苯甲酰过氧化物和溶剂，其中，烯酸酯类和溶剂的质量体积比为30g：120ml，引发剂BPO过氧化二苯甲酰过氧化物占PMMA粘结液的质量百分比为0.10-0.20%；所述有机胺溶剂为N,N-二甲基苯胺，间苯二胺或N-乙基乙二胺；
所述烯酸酯类包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯；
所述甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的重量比为3：2：1；
所述PMMA粘结液中，按照质量百分比还包括1-5%偶联剂、1-5%氰基丙烯酸酯、0-20%环氧树脂和5-10%硅脂。
2.根据权利要求1所述的不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水，其特征在于：所述PMMA粘结液中的溶剂为丙酮。
3.根据权利要求1所述的不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水，其特征在于：所述偶联剂为K550。
4.一种如权利要求1-3任一所述的不锈钢螺纹连接防咬死、防松胶水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将烯酸酯类加入到反应釜中，加入引发剂BPO过氧化二苯甲酰搅拌使其溶解并搅拌均匀，然后加热至60-65 ℃，反应7h，反应釜内产物变得粘度增加，在该温度下继续反应，进行老化12h，降至室温，得到白色透明烯酸酯的共聚物；加入丙酮，持续搅拌3-5 h后，得到浓度为20%的PMM溶液；取上述制备的PMM溶液，加入硅脂搅拌均匀，再加入偶联剂K 550、氰基丙烯酸酯、环氧树脂，并强制搅拌均匀，得到PMMA粘结液；将PMMA粘结液与有机胺溶剂按质量比3: 1混合得到胶水。
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