CN107974168A - 一种耐磨环氧树脂涂料 - Google Patents

一种耐磨环氧树脂涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨环氧树脂涂料，涉及涂料技术领域，由以下成分制成：环氧树脂、苯丙乳液、聚乙烯醇、流平剂、纳米碳酸钙改性石墨烯、钛酸酯偶联剂、羟甲基纤维素钠、去离子水；本发明制备的耐磨环氧树脂涂料不仅具有良好的耐磨性，同时还具有优异的附着力和抗冲击强度，本发明通过纳米碳酸钙改性石墨烯与钛酸酯偶联剂的协同作用，能够有效的提高涂料表面耐磨性。

Description

一种耐磨环氧树脂涂料
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种耐磨环氧树脂涂料。
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。
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。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐磨环氧树脂涂料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种耐磨环氧树脂涂料，按重量份计由以下成分制成：环氧树脂100-120、苯丙乳液30-36、聚乙烯醇13-15、流平剂1-3、纳米碳酸钙改性石墨烯10-15、钛酸酯偶联剂1.2-1.6、羟甲基纤维素钠5-10、去离子水50-80。
进一步的，所述纳米碳酸钙改性石墨烯制备方法为：
（1）将偶联剂和无水乙醇以1:5的比例配制成溶液，采用酸溶液调节其pH至5.5，加热至55℃，以500r/min转速搅拌40min得到偶联剂溶液；将一定量的纳米碳酸钙置于无水乙醇均匀分散，得到质量分数为10%的纳米碳酸钙醇溶液；将偶联剂溶液与纳米碳酸钙醇溶液按1:2体积比均匀混合，加热至80℃，搅拌40min，然后进行抽滤，将产物置于烘箱中在120℃下烘干2h，经粉碎、过筛，得到改性的纳米碳酸钙；
（2）将石墨、过氧化苯甲酰、次氯酸钠溶液混合后经过振动球磨充分反应，得到氧化石墨烯溶液；所述石墨、过氧化苯甲酰、次氯酸钠溶液按5-8:0.12:40质量比例混合；
（3）将步骤（1）中制备的改性纳米碳酸钙与步骤（2）中的氧化石墨烯溶液按10-15g:150mL比例混合，加热至80℃，超声波处理10min，保温30min，自然冷却至室温，然后进行过滤，洗涤，烘干至恒重，即得。
进一步的，所述步骤（1）中酸溶液为质量分数为10%的柠檬酸溶液。
进一步的，所述步骤（1）中偶联剂为有机硅烷偶联剂。
进一步的，所述步骤（2）中次氯酸钠溶液质量分数为8.8%。
进一步的，所述步骤（3）中超声波功率为1000W，频率为40kHz。
进一步的，所述流平剂为聚丙烯酸。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明制备的耐磨环氧树脂涂料不仅具有良好的耐磨性，同时还具有优异的附着力和抗冲击强度，本发明通过纳米碳酸钙改性石墨烯与钛酸酯偶联剂的协同作用，能够有效的提高涂料表面耐磨性，本发明通过纳米碳酸钙改性石墨烯添加到涂料体系中，纳米碳酸钙改性石墨烯粒子在涂料体系中，其表面能够吸附大量涂料分子，同时经过钛酸酯偶联剂起到的表面改善作用，能够使得纳米碳酸钙改性石墨烯粒子与涂料分子之间形成网络结构，纳米碳酸钙改性石墨烯粒子在网络结构中充当物理交联点，通过流平剂的促进作用，能够一定程度上提高网络体系的稳定性，通过以此形成的交联网络结构，能够起到均匀承担载荷的作用，当涂膜表面受到应力时，可通过交联点将应力传递到其它网络上，使得应力分散，使得应力分布大大均匀化，从而减轻了局部区域所受到的摩擦应力，从而能够显著的减轻磨损。
具体实施方式
实施例1
一种耐磨环氧树脂涂料，按重量份计由以下成分制成：环氧树脂100、苯丙乳液30、聚乙烯醇13、流平剂1、纳米碳酸钙改性石墨烯10、钛酸酯偶联剂1.2、羟甲基纤维素钠5、去离子水50。
进一步的，所述纳米碳酸钙改性石墨烯制备方法为：
（1）将偶联剂和无水乙醇以1:5的比例配制成溶液，采用酸溶液调节其pH至5.5，加热至55℃，以500r/min转速搅拌40min得到偶联剂溶液；将一定量的纳米碳酸钙置于无水乙醇均匀分散，得到质量分数为10%的纳米碳酸钙醇溶液；将偶联剂溶液与纳米碳酸钙醇溶液按1:2体积比均匀混合，加热至80℃，搅拌40min，然后进行抽滤，将产物置于烘箱中在120℃下烘干2h，经粉碎、过筛，得到改性的纳米碳酸钙；
（2）将石墨、过氧化苯甲酰、次氯酸钠溶液混合后经过振动球磨充分反应，得到氧化石墨烯溶液；所述石墨、过氧化苯甲酰、次氯酸钠溶液按5:0.12:40质量比例混合；
（3）将步骤（1）中制备的改性纳米碳酸钙与步骤（2）中的氧化石墨烯溶液按10g:150mL比例混合，加热至80℃，超声波处理10min，保温30min，自然冷却至室温，然后进行过滤，洗涤，烘干至恒重，即得。
进一步的，所述步骤（1）中酸溶液为质量分数为10%的柠檬酸溶液。
进一步的，所述步骤（1）中偶联剂为有机硅烷偶联剂。
进一步的，所述步骤（2）中次氯酸钠溶液质量分数为8.8%。
进一步的，所述步骤（3）中超声波功率为1000W，频率为40kHz。
进一步的，所述流平剂为聚丙烯酸。
实施例2
一种耐磨环氧树脂涂料，按重量份计由以下成分制成：环氧树脂120、苯丙乳液36、聚乙烯醇15、流平剂3、纳米碳酸钙改性石墨烯15、钛酸酯偶联剂1.6、羟甲基纤维素钠10、去离子水80。
进一步的，所述纳米碳酸钙改性石墨烯制备方法为：
（1）将偶联剂和无水乙醇以1:5的比例配制成溶液，采用酸溶液调节其pH至5.5，加热至55℃，以500r/min转速搅拌40min得到偶联剂溶液；将一定量的纳米碳酸钙置于无水乙醇均匀分散，得到质量分数为10%的纳米碳酸钙醇溶液；将偶联剂溶液与纳米碳酸钙醇溶液按1:2体积比均匀混合，加热至80℃，搅拌40min，然后进行抽滤，将产物置于烘箱中在120℃下烘干2h，经粉碎、过筛，得到改性的纳米碳酸钙；
（2）将石墨、过氧化苯甲酰、次氯酸钠溶液混合后经过振动球磨充分反应，得到氧化石墨烯溶液；所述石墨、过氧化苯甲酰、次氯酸钠溶液按8:0.12:40质量比例混合；
（3）将步骤（1）中制备的改性纳米碳酸钙与步骤（2）中的氧化石墨烯溶液按15g:150mL比例混合，加热至80℃，超声波处理10min，保温30min，自然冷却至室温，然后进行过滤，洗涤，烘干至恒重，即得。
进一步的，所述步骤（1）中酸溶液为质量分数为10%的柠檬酸溶液。
进一步的，所述步骤（1）中偶联剂为有机硅烷偶联剂。
进一步的，所述步骤（2）中次氯酸钠溶液质量分数为8.8%。
进一步的，所述步骤（3）中超声波功率为1000W，频率为40kHz。
进一步的，所述流平剂为聚丙烯酸。
实施例3
一种耐磨环氧树脂涂料，按重量份计由以下成分制成：环氧树脂110、苯丙乳液32、聚乙烯醇14、流平剂2、纳米碳酸钙改性石墨烯12、钛酸酯偶联剂1.5、羟甲基纤维素钠8、去离子水60。
进一步的，所述纳米碳酸钙改性石墨烯制备方法为：
（1）将偶联剂和无水乙醇以1:5的比例配制成溶液，采用酸溶液调节其pH至5.5，加热至55℃，以500r/min转速搅拌40min得到偶联剂溶液；将一定量的纳米碳酸钙置于无水乙醇均匀分散，得到质量分数为10%的纳米碳酸钙醇溶液；将偶联剂溶液与纳米碳酸钙醇溶液按1:2体积比均匀混合，加热至80℃，搅拌40min，然后进行抽滤，将产物置于烘箱中在120℃下烘干2h，经粉碎、过筛，得到改性的纳米碳酸钙；
（2）将石墨、过氧化苯甲酰、次氯酸钠溶液混合后经过振动球磨充分反应，得到氧化石墨烯溶液；所述石墨、过氧化苯甲酰、次氯酸钠溶液按6:0.12:40质量比例混合；
（3）将步骤（1）中制备的改性纳米碳酸钙与步骤（2）中的氧化石墨烯溶液按12g:150mL比例混合，加热至80℃，超声波处理10min，保温30min，自然冷却至室温，然后进行过滤，洗涤，烘干至恒重，即得。
进一步的，所述步骤（1）中酸溶液为质量分数为10%的柠檬酸溶液。
进一步的，所述步骤（1）中偶联剂为有机硅烷偶联剂。
进一步的，所述步骤（2）中次氯酸钠溶液质量分数为8.8%。
进一步的，所述步骤（3）中超声波功率为1000W，频率为40kHz。
进一步的，所述流平剂为聚丙烯酸。
对比例1：与实施例1区别仅在于将纳米碳酸钙改性石墨烯替换为等量的石墨烯。
对比例2：与实施例1区别仅在于将纳米碳酸钙改性石墨烯替换为等量的纳米碳酸钙。
对比例3：与实施例1区别仅在于不添加钛酸酯偶联剂。
将实施例与对比例涂料均匀涂覆到玻璃板上，在相同温度下进行干燥，涂层厚度为0.115mm，然后按照 GB/T9286 -1998、GB/T1732 -93国标的规定,测试涂层的耐磨性和附着力：
表1
磨损失重g 附着力/级
实施例1 0.020 1
实施例2 0.021 1
实施例3 0.020 1
对比例1 0.042 1
对比例2 0.038 2
对比例3 0.025 2
由表1可以看出，本发明制备的涂料耐磨性与附着力优异；
冲击性能测试标准为GB/T1843-2008；
表2
冲击强度（KJ/㎡）
实施例1 43.5
实施例2 43.0
实施例3 43.3
对比例1 39.6
对比例2 37.2
对比例3 42.8
由表2可以看出，本发明涂料具有良好的冲击强度。

Claims (7)

1.一种耐磨环氧树脂涂料，其特征在于，按重量份计由以下成分制成：环氧树脂100-120、苯丙乳液30-36、聚乙烯醇13-15、流平剂1-3、纳米碳酸钙改性石墨烯10-15、钛酸酯偶联剂1.2-1.6、羟甲基纤维素钠5-10、去离子水50-80。
2.如权利要求1所述的一种耐磨环氧树脂涂料，其特征在于，所述纳米碳酸钙改性石墨烯制备方法为：
（1）将偶联剂和无水乙醇以1:5的比例配制成溶液，采用酸溶液调节其pH至5.5，加热至55℃，以500r/min转速搅拌40min得到偶联剂溶液；将一定量的纳米碳酸钙置于无水乙醇均匀分散，得到质量分数为10%的纳米碳酸钙醇溶液；将偶联剂溶液与纳米碳酸钙醇溶液按1:2体积比均匀混合，加热至80℃，搅拌40min，然后进行抽滤，将产物置于烘箱中在120℃下烘干2h，经粉碎、过筛，得到改性的纳米碳酸钙；
（2）将石墨、过氧化苯甲酰、次氯酸钠溶液混合后经过振动球磨充分反应，得到氧化石墨烯溶液；所述石墨、过氧化苯甲酰、次氯酸钠溶液按5-8:0.12:40质量比例混合；
（3）将步骤（1）中制备的改性纳米碳酸钙与步骤（2）中的氧化石墨烯溶液按10-15g:150mL比例混合，加热至80℃，超声波处理10min，保温30min，自然冷却至室温，然后进行过滤，洗涤，烘干至恒重，即得。
3.如权利要求2所述的一种耐磨环氧树脂涂料，其特征在于，所述步骤（1）中酸溶液为质量分数为10%的柠檬酸溶液。
4.如权利要求2所述的一种耐磨环氧树脂涂料，其特征在于，所述步骤（1）中偶联剂为有机硅烷偶联剂。
5.如权利要求2所述的一种耐磨环氧树脂涂料，其特征在于，所述步骤（2）中次氯酸钠溶液质量分数为8.8%。
6.如权利要求2所述的一种耐磨环氧树脂涂料，其特征在于，所述步骤（3）中超声波功率为1000W，频率为40kHz。
7.如权利要求1所述的一种耐磨环氧树脂涂料，其特征在于，所述流平剂为聚丙烯酸。
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