CN107903856A - 一种防霉抗磨修补剂及其制备方法 - Google Patents

一种防霉抗磨修补剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种防霉抗磨修补剂及其制备方法，所述修补剂由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂60‑100份、硅烷偶联剂3‑6份、云母粉7‑12份、氧化石墨烯8‑15份、纳米磁颗粒6‑10份、纳米陶瓷粉5‑10份、二硫化钼9‑14份、纳米银颗粒7‑12份、钛酸酯偶联剂2‑5份、异丙醇15‑30份、聚乙烯吡咯烷酮3‑6份、乙烯‑丙烯酸共聚物4‑7份、三硬脂酸甘油酯5‑8份、2‑(4‑噻唑基)苯并咪唑2‑5份、8‑羟基喹啉铜4‑8份、硫酸铜3‑6份、吸附膜缓蚀剂3‑7份。本发明制备的修补剂防霉性能好，同时具有优良的抗腐蚀性能、抗磨性能和防锈性能，本发明制备工艺简单，使用方便，适于工业普遍应用。

Description

一种防霉抗磨修补剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种修补剂，具体涉及一种防霉抗磨修补剂及其制备方法。
背景技术
金属修补剂是设备维修中表面粘涂与胶接的关键技术，它是由高分子聚合物及金属粉末、陶瓷粉末和纤维组成的双组份(或多组份)胶泥状复合材料，广泛用于零件耐磨损、高温修复和预保护涂层及用来修补零件各种缺陷(如裂纹、划伤、尺寸超差、铸造气孔、砂眼)以及密封堵漏等，其工艺简便易行，只需将双组份按比例混合均匀，涂敷于经除锈、除油的表面，固化后修整即可，是一种省工、省时、经济、耐用、灵活、方便、理想的新型修补材料，是目前发展最快的复合材料之一。
目前大多数的金属修补剂为树脂为粘结剂，然而树脂时间长后容易防霉，并且容易氧化产生变色等现象，因此，有必要对现有的修补剂进行进一步改进，因此需要开发一种具有兼具防霉、抗氧化、抗磨减摩性能的修补剂。
发明内容
为了解决以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种防霉抗磨修补剂及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种防霉抗磨修补剂，所述修补剂由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂60-100份、硅烷偶联剂3-6份、云母粉7-12份、氧化石墨烯8-15份、纳米磁颗粒6-10份、纳米陶瓷粉5-10份、二硫化钼9-14份、纳米银颗粒7-12份、钛酸酯偶联剂2-5份、异丙醇15-30份、聚乙烯吡咯烷酮3-6份、乙烯-丙烯酸共聚物4-7份、三硬脂酸甘油酯5-8份、2-(4-噻唑基)苯并咪唑2-5份、8-羟基喹啉铜4-8份、硫酸铜3-6份、吸附膜缓蚀剂3-7份。
优选的，所述修补剂由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂80份、硅烷偶联剂4份、云母粉9份、氧化石墨烯11份、纳米磁颗粒8份、纳米陶瓷粉7份、二硫化钼12份、纳米银颗粒10份、钛酸酯偶联剂3份、异丙醇22份、聚乙烯吡咯烷酮5份、乙烯-丙烯酸共聚物5份、三硬脂酸甘油酯6份、2-(4-噻唑基)苯并咪唑4份、8-羟基喹啉铜6份、硫酸铜3-6份、吸附膜缓蚀剂5份。
优选的，所述的硅烷偶联剂为环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷或氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷。
优选的，所述的钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯或双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯。
优选的，所述的吸附膜缓蚀剂为C15-C18链状脂肪族胺。
本发明所述的铸件用防霉抗氧化修补剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先将云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼、纳米银颗粒进行混合得混合粉体，向钛酸酯偶联剂中加入异丙醇溶液在搅拌的状态下使其溶解，在搅拌的状态下向溶解后的钛酸酯偶联剂中缓慢加入混合粉体，将体系缓慢升温至80-90℃，加入聚乙烯吡咯烷酮并继续搅拌反应1-2h，得混合物A；
（2）将环氧树脂、乙烯-丙烯酸共聚物、三硬脂酸甘油酯与混合物A加入反应釜中，在150-300r/min的转速条件下搅拌并加热升温至70-80℃，搅拌0.5-1h后，将温度降至40-50℃后，加入2-(4-噻唑基)苯并咪唑、8-羟基喹啉铜、硫酸铜、吸附膜缓蚀剂继续搅拌反应20-40min，得防霉抗氧化修补剂。
优选的，所述步骤（1）中云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼、纳米银颗粒混合后经过研磨处理。
有益效果：本发明提供了一种防霉抗磨修补剂及其制备方法，该发明首先通过钛酸酯偶联剂对云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼、纳米银颗粒进行预处理，然后再与环氧树脂等其他原料通过硅烷偶联剂进行混合交联。这一处理方法使得纳米粉体在体系中具有更好的稳定性和分散性，保证了纳米粉体在体系中分散的均匀性。本发明制备的修补剂防霉性能好，同时具有优良的抗腐蚀性能、抗磨性能和防锈性能，通过与对比例进行比较得出，银纳米颗粒和2-(4-噻唑基)苯并咪唑对修补剂的防霉性能具有重要的影响，同时钛酸酯偶联剂对纳米颗粒的预处理对修补剂的抗磨性能具有重要的影响。本发明修补剂的抗氧化性能强，对铸件进行修补3个月后铸件表面无颜色变化。本发明的制备工艺简单，使用方便，适于工业上普遍应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1
一种防霉抗磨修补剂，所述修补剂由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂80份、硅烷偶联剂4份、云母粉9份、氧化石墨烯11份、纳米磁颗粒8份、纳米陶瓷粉7份、二硫化钼12份、纳米银颗粒10份、钛酸酯偶联剂3份、异丙醇22份、聚乙烯吡咯烷酮5份、乙烯-丙烯酸共聚物5份、三硬脂酸甘油酯6份、2-(4-噻唑基)苯并咪唑4份、8-羟基喹啉铜6份、硫酸铜3-6份、吸附膜缓蚀剂5份。
优选的，所述的硅烷偶联剂为环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷。
优选的，所述的钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯。
优选的，所述的吸附膜缓蚀剂为C15链状脂肪族胺。
本发明所述的铸件用防霉抗氧化修补剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先将云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼、纳米银颗粒进行混合得混合粉体，向钛酸酯偶联剂中加入异丙醇溶液在搅拌的状态下使其溶解，在搅拌的状态下向溶解后的钛酸酯偶联剂中缓慢加入混合粉体，将体系缓慢升温至85℃，加入聚乙烯吡咯烷酮并继续搅拌反应1.5h，得混合物A；
（2）将环氧树脂、乙烯-丙烯酸共聚物、三硬脂酸甘油酯与混合物A加入反应釜中，在225r/min的转速条件下搅拌并加热升温至75℃，搅拌0.8h后，将温度降至45℃后，加入2-(4-噻唑基)苯并咪唑、8-羟基喹啉铜、硫酸铜、吸附膜缓蚀剂继续搅拌反应30min，得防霉抗氧化修补剂。
优选的，所述步骤（1）中云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼、纳米银颗粒混合后经过研磨处理。
实施例2
一种防霉抗磨修补剂，所述修补剂由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂60份、硅烷偶联剂3份、云母粉7份、氧化石墨烯8份、纳米磁颗粒6份、纳米陶瓷粉5份、二硫化钼9份、纳米银颗粒7份、钛酸酯偶联剂2份、异丙醇15份、聚乙烯吡咯烷酮3份、乙烯-丙烯酸共聚物4份、三硬脂酸甘油酯5份、2-(4-噻唑基)苯并咪唑2份、8-羟基喹啉铜4份、硫酸铜3份、吸附膜缓蚀剂3份。
优选的，所述的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷。
优选的，所述的钛酸酯偶联剂为异丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯。
优选的，所述的吸附膜缓蚀剂为C16链状脂肪族胺。
本发明所述的铸件用防霉抗氧化修补剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先将云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼、纳米银颗粒进行混合得混合粉体，向钛酸酯偶联剂中加入异丙醇溶液在搅拌的状态下使其溶解，在搅拌的状态下向溶解后的钛酸酯偶联剂中缓慢加入混合粉体，将体系缓慢升温至80℃，加入聚乙烯吡咯烷酮并继续搅拌反应1h，得混合物A；
（2）将环氧树脂、乙烯-丙烯酸共聚物、三硬脂酸甘油酯与混合物A加入反应釜中，在150r/min的转速条件下搅拌并加热升温至70℃，搅拌0.5h后，将温度降至40℃后，加入2-(4-噻唑基)苯并咪唑、8-羟基喹啉铜、硫酸铜、吸附膜缓蚀剂继续搅拌反应20min，得防霉抗氧化修补剂。
优选的，所述步骤（1）中云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼、纳米银颗粒混合后经过研磨处理。
实施例3
一种防霉抗磨修补剂，所述修补剂由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂100份、硅烷偶联剂6份、云母粉12份、氧化石墨烯15份、纳米磁颗粒10份、纳米陶瓷粉10份、二硫化钼14份、纳米银颗粒12份、钛酸酯偶联剂5份、异丙醇30份、聚乙烯吡咯烷酮6份、乙烯-丙烯酸共聚物7份、三硬脂酸甘油酯8份、2-(4-噻唑基)苯并咪唑5份、8-羟基喹啉铜8份、硫酸铜6份、吸附膜缓蚀剂7份。
优选的，所述的硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷。
优选的，所述的钛酸酯偶联剂为单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯。
优选的，所述的吸附膜缓蚀剂为C17链状脂肪族胺。
本发明所述的铸件用防霉抗氧化修补剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先将云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼、纳米银颗粒进行混合得混合粉体，向钛酸酯偶联剂中加入异丙醇溶液在搅拌的状态下使其溶解，在搅拌的状态下向溶解后的钛酸酯偶联剂中缓慢加入混合粉体，将体系缓慢升温至90℃，加入聚乙烯吡咯烷酮并继续搅拌反应2h，得混合物A；
（2）将环氧树脂、乙烯-丙烯酸共聚物、三硬脂酸甘油酯与混合物A加入反应釜中，在300r/min的转速条件下搅拌并加热升温至80℃，搅拌1h后，将温度降至50℃后，加入2-(4-噻唑基)苯并咪唑、8-羟基喹啉铜、硫酸铜、吸附膜缓蚀剂继续搅拌反应40min，得防霉抗氧化修补剂。
优选的，所述步骤（1）中云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼、纳米银颗粒混合后经过研磨处理。
实施例4
一种防霉抗磨修补剂，所述修补剂由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂70份、硅烷偶联剂4份、云母粉8份、氧化石墨烯10份、纳米磁颗粒7份、纳米陶瓷粉6份、二硫化钼11份、纳米银颗粒8份、钛酸酯偶联剂3份、异丙醇20份、聚乙烯吡咯烷酮4份、乙烯-丙烯酸共聚物5份、三硬脂酸甘油酯6份、2-(4-噻唑基)苯并咪唑3份、8-羟基喹啉铜5份、硫酸铜4份、吸附膜缓蚀剂4份。
优选的，所述的硅烷偶联剂为氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷。
优选的，所述的钛酸酯偶联剂为双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯。
优选的，所述的吸附膜缓蚀剂为C18链状脂肪族胺。
本发明所述的铸件用防霉抗氧化修补剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先将云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼、纳米银颗粒进行混合得混合粉体，向钛酸酯偶联剂中加入异丙醇溶液在搅拌的状态下使其溶解，在搅拌的状态下向溶解后的钛酸酯偶联剂中缓慢加入混合粉体，将体系缓慢升温至82℃，加入聚乙烯吡咯烷酮并继续搅拌反应1.2h，得混合物A；
（2）将环氧树脂、乙烯-丙烯酸共聚物、三硬脂酸甘油酯与混合物A加入反应釜中，在200r/min的转速条件下搅拌并加热升温至72℃，搅拌0.6h后，将温度降至42℃后，加入2-(4-噻唑基)苯并咪唑、8-羟基喹啉铜、硫酸铜、吸附膜缓蚀剂继续搅拌反应25min，得防霉抗氧化修补剂。
优选的，所述步骤（1）中云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼、纳米银颗粒混合后经过研磨处理。
对比例1
一种防霉抗磨修补剂，所述修补剂由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂80份、硅烷偶联剂4份、云母粉9份、氧化石墨烯11份、纳米磁颗粒8份、纳米陶瓷粉7份、二硫化钼12份、钛酸酯偶联剂3份、异丙醇22份、聚乙烯吡咯烷酮5份、乙烯-丙烯酸共聚物5份、三硬脂酸甘油酯6份、8-羟基喹啉铜6份、硫酸铜3-6份、吸附膜缓蚀剂5份。
优选的，所述的硅烷偶联剂为环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷。
优选的，所述的钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯。
优选的，所述的吸附膜缓蚀剂为C15链状脂肪族胺。
本发明所述的铸件用防霉抗氧化修补剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先将云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼、进行混合得混合粉体，向钛酸酯偶联剂中加入异丙醇溶液在搅拌的状态下使其溶解，在搅拌的状态下向溶解后的钛酸酯偶联剂中缓慢加入混合粉体，将体系缓慢升温至85℃，加入聚乙烯吡咯烷酮并继续搅拌反应1.5h，得混合物A；
（2）将环氧树脂、乙烯-丙烯酸共聚物、三硬脂酸甘油酯与混合物A加入反应釜中，在225r/min的转速条件下搅拌并加热升温至75℃，搅拌0.8h后，将温度降至45℃后，加入8-羟基喹啉铜、硫酸铜、吸附膜缓蚀剂继续搅拌反应30min，得防霉抗氧化修补剂。
优选的，所述步骤（1）中云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼混合后经过研磨处理。
对比例2
一种防霉抗磨修补剂，所述修补剂由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂80份、硅烷偶联剂4份、云母粉9份、氧化石墨烯11份、纳米磁颗粒8份、纳米陶瓷粉7份、二硫化钼12份、纳米银颗粒10份、异丙醇22份、聚乙烯吡咯烷酮5份、乙烯-丙烯酸共聚物5份、三硬脂酸甘油酯6份、2-(4-噻唑基)苯并咪唑4份、8-羟基喹啉铜6份、硫酸铜3-6份、吸附膜缓蚀剂5份。
优选的，所述的硅烷偶联剂为环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷。
优选的，所述的吸附膜缓蚀剂为C15链状脂肪族胺。
本发明所述的铸件用防霉抗氧化修补剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先将云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼、纳米银颗粒进行混合得混合粉体，在搅拌的状态下缓慢升温至85℃，加入聚乙烯吡咯烷酮并继续搅拌反应1.5h，得混合物A；
（2）将环氧树脂、乙烯-丙烯酸共聚物、三硬脂酸甘油酯与混合物A加入反应釜中，在225r/min的转速条件下搅拌并加热升温至75℃，搅拌0.8h后，将温度降至45℃后，加入2-(4-噻唑基)苯并咪唑、8-羟基喹啉铜、硫酸铜、吸附膜缓蚀剂继续搅拌反应30min，得防霉抗氧化修补剂。
优选的，所述步骤（1）中云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼、纳米银颗粒混合后经过研磨处理。
将实施例1-4和对比例1-2制备得到的修补剂进行性能测试，其结果如表1所示。
防霉性能测试方法如下：将防霉剂置于室温环境下放置3个月，检测修补剂中的霉菌含量。腐蚀性能测试方法如下：将Fe、Al、Zn 条浸入密封的原液罐中，同时将一块钢放在1∶10稀释液中(密封罐)。将这些罐放在60℃烘箱中存放一昼夜，然后取出。看金属条有无腐蚀、掉色等现象，或者脱模剂有无变色、分层、胶状物质生成等。将修补剂对铜件砂眼进行修补3个月后，观察修补处颜色的变化。
从表1得出，本发明制备的修补剂防霉性能好，同时具有优良的抗腐蚀性能、抗磨性能和防锈性能，将实施例与对比例进行比较得出，银纳米颗粒和2-(4-噻唑基)苯并咪唑对修补剂的防霉性能具有重要的影响，同时钛酸酯偶联剂对纳米颗粒的预处理对修补剂的抗磨性能具有重要的影响。本发明修补剂的抗氧化性能强，对铸件进行修补3个月后铸件表面无颜色变化。
表1

Claims (7)

1.一种防霉抗磨修补剂，其特征在于，所述修补剂由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂60-100份、硅烷偶联剂3-6份、云母粉7-12份、氧化石墨烯8-15份、纳米磁颗粒6-10份、纳米陶瓷粉5-10份、二硫化钼9-14份、纳米银颗粒7-12份、钛酸酯偶联剂2-5份、异丙醇15-30份、聚乙烯吡咯烷酮3-6份、乙烯-丙烯酸共聚物4-7份、三硬脂酸甘油酯5-8份、2-(4-噻唑基)苯并咪唑2-5份、8-羟基喹啉铜4-8份、硫酸铜3-6份、吸附膜缓蚀剂3-7份。
2.根据权利要求1所述的一种防霉抗磨修补剂，其特征在于，所述修补剂由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂80份、硅烷偶联剂4份、云母粉9份、氧化石墨烯11份、纳米磁颗粒8份、纳米陶瓷粉7份、二硫化钼12份、纳米银颗粒10份、钛酸酯偶联剂3份、异丙醇22份、聚乙烯吡咯烷酮5份、乙烯-丙烯酸共聚物5份、三硬脂酸甘油酯6份、2-(4-噻唑基)苯并咪唑4份、8-羟基喹啉铜6份、硫酸铜3-6份、吸附膜缓蚀剂5份。
3.根据权利要求1或2所述的一种防霉抗磨修补剂，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷或氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述的一种防霉抗磨修补剂，其特征在于，所述的钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯或双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯。
5.根据权利要求1所述的一种防霉抗磨修补剂，其特征在于，所述的吸附膜缓蚀剂为C15-C18链状脂肪族胺。
6.一种权利要求1所述的铸件用防霉抗氧化修补剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）首先将云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼、纳米银颗粒进行混合得混合粉体，向钛酸酯偶联剂中加入异丙醇溶液在搅拌的状态下使其溶解，在搅拌的状态下向溶解后的钛酸酯偶联剂中缓慢加入混合粉体，将体系缓慢升温至80-90℃，加入聚乙烯吡咯烷酮并继续搅拌反应1-2h，得混合物A；
（2）将环氧树脂、乙烯-丙烯酸共聚物、三硬脂酸甘油酯与混合物A加入反应釜中，在150-300r/min的转速条件下搅拌并加热升温至70-80℃，搅拌0.5-1h后，将温度降至40-50℃后，加入2-(4-噻唑基)苯并咪唑、8-羟基喹啉铜、硫酸铜、吸附膜缓蚀剂继续搅拌反应20-40min，得防霉抗氧化修补剂。
7.根据权利要求6所述的一种防霉抗磨修补剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中云母粉、氧化石墨烯、纳米磁颗粒、纳米陶瓷粉、二硫化钼、纳米银颗粒混合后经过研磨处理。
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