CN109111884A - 一种船舶机械修复用胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船舶机械修复用胶粘剂及其制备方法，本发明所述胶粘剂性能稳定，具有较高的力学性能和耐磨性。采用该胶粘剂修复船舶机械，粘接强度高，固化速度快，质量可靠，且工艺简便，无需专门设备，修复速度快。

Description

一种船舶机械修复用胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，特别涉及一种船舶机械修复用胶粘剂及其制备方法。
背景技术
胶粘剂指的是一种能将一物体与另一物体的连接起来，起着传递应力的作用，且能满足一定物理、化学性能要求的物质。胶粘剂种类繁多，常用的胶粘剂可分为酚醛树脂胶粘剂、环氧树脂胶粘剂、有机硅树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂等几大类。
纳米材料由于其独特的小尺寸效应和表面效应等特性而呈现出性能上不同寻常的奇异变化，在诸多领域已表现出诱人的应用前景。将纳米材料应用于胶粘剂的改性研究，既能够充分发挥纳米单元的特异性能，又能发挥高聚物的可加工性能，纳米材料和高聚物相互间的取长补短、优势互补，协同赋予了胶粘剂优异的粘接强度，无疑将有助于进一步拓展胶粘剂的研究与发展空间。
在传统船舶修造行业中，多采用铆接、螺接、焊接等固定方式，这些固定方式受材料材质、形状、厚度、大小、硬度等方面的制约，易产生应力集中，造成船舶主体结构损坏，降低了船舶使用的可性，增加了船舶维护成本。随着胶粘剂技术的发展成熟，其逐渐取代传统铆接、螺接、焊接等固定方式。由于船舶长期航行于江、河、湖、海等复杂恶劣环境中，气候多变，突发事故常见，因此对胶粘剂提出了特殊要求，如必须耐海水、耐大气老化、耐油、耐高低温交变、阻燃、耐振动，一些舱内粘接则要求胶粘剂无毒、无味、美观。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了船舶机械修复用胶粘剂，由A和B两种组分按3:1的重量比组成，
其中，A组分由以下组分组成：
B组分由以下组分组成：
固化剂 30-33重量份，
促进剂 2-5重量份，
丙酮 3-6重量份。
进一步，由A和B两种组分按3:1的重量比组成，
其中，A组分由以下组分组成：
B组分由以下组分组成：
固化剂 31重量份，
促进剂 3重量份，
丙酮 5重量份。
进一步，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂的混合物，进一步两者重量比为3:2或1:1。
进一步，所述表面活性剂为KH-550、KH-560、KH-570或十八烷基三甲基溴化铵。
进一步，所述固化剂为改性胺固化剂，进一步为105缩胺或酚醛胺。
进一步，所述促进剂为三乙醇胺。
本发明还提供了胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)纳米SiO2填料烘干后加入表面活性剂和无水乙醇的混合溶液中超声处理，然后球磨分散处理，再超声分散，制得分散性纳米料浆；
(2)将环氧树脂溶于无水乙醇中溶胀，并与步骤(1)中得到的纳米料浆混合，超声分散，挥发无水乙醇溶剂，并于130℃条件下反应80～90分钟；
(3)加入其它组分制得所述胶粘剂。
进一步，所述步骤(1)中先超声处理5～10分钟，而后球磨分散6～8小时，再超声分散10～15分钟，制得分散性纳米料浆。
本发明的有益效果是：本发明所述胶粘剂性能稳定，具有较高的力学性能和耐磨性。采用该胶粘剂修复船舶机械，粘接强度高，固化速度快，质量可靠，且工艺简便，无需专门设备，修复速度快。
具体实施方式
实施例1
一种船舶机械修复用胶粘剂，由A和B两种组分按3:1的重量比组成，
其中，A组分由以下组分组成：
B组分由以下组分组成：
105缩胺固化剂 31重量份，
三乙醇胺促进剂 3重量份，
丙酮 5重量份。
实施例2
一种胶粘剂，由A和B两种组分按3:1的重量比组成，
其中，A组分由以下组分组成：
B组分由以下组分组成：
酚醛胺固化剂 33重量份，
三乙醇胺促进剂 5重量份，
丙酮 6重量份。
实施例3
一种胶粘剂，由A和B两种组分按3:1的重量比组成，
其中，A组分由以下组分组成：
B组分由以下组分组成：
105缩胺固化剂 30重量份，
三乙醇胺促进剂 2重量份，
丙酮 3重量份。
胶粘剂的制备工艺参照以下步骤进行：
1)将纳米SiO2填料在放入100℃左右的烘箱中，烘干、脱水处理2小时；
2)取定量表面活性剂溶于无水乙醇中，充分搅拌，制成溶液；
3)将经烘干处理过的纳米SiO2填料加入步骤2制得的溶液中，超声5～10分钟，而后球磨分散6～8小时，然后超声分散10～15分钟，即可制得悬浮稳定的、高度分散的纳米料浆；
4)取环氧树脂溶于无水乙醇中，搅拌或辅以超声波，使环氧树脂充分溶胀；
5)将环氧树脂与步骤3)得到的纳米料浆混合，充分搅拌，超声波分散10～15分钟，然后放入烘箱中，于常温环境下缓缓升温，挥发溶剂，至130℃停留，使体系各组分反应80～90分钟；
6)依次加入胶粘剂其它组分，即制得本发明所述胶粘剂。
经过本发明所述方法对纳米填料分散后，胶粘剂中的球形纳米粒子大部分处于呈单分散状态均匀分布。
需说明的是，以下实验涉及粘结工艺参照本领域常规操作进行。
1.拉伸剪切强度测试
1)测试方法
测试方法参照国标GB7124-86进行。试样为单搭接结构。在规定的条件下，在试样的粘接面上施加纵向拉伸剪切力，测定试样能承受的最大负荷，搭接面上的平均剪应力即为胶粘剂的拉伸剪切强度。
2)样品要求
使用1Crl8Ni9Ti不锈钢。
3)试验条件
试样的停放时间和试验环境条件符合下列要求：
①试样制备后到试验的最短时间为16h，最长时间为1个月。
②试验一般应在温度为23℃±5℃，相对湿度为55％～75％的环境中进行。
③试验时，试样在环境条件下的停放时间不少于0.5h。
4)试验步骤
①用量具测量试样粘接面的长度和宽度。
②按规定的夹距，把试样装在试验机上、下夹具上，开动试验机，以(10±2)mm/min的恒定速度加载，记录试样剪切破坏时的最高负荷。
③拉伸剪切强度评定方法
式中τ－金属对金属粘接的拉伸剪切强度/MPa；
P－试样剪切破坏时的最高负荷/N；
B－试样粘接面的宽度/mm；
L－试样粘接面的长度/mm。
2.耐磨性测试
1)测试方法
该试验在T-11高温摩擦磨损试验机上完成，室温下无润滑测试，试样基体材料为调质态45钢，尺寸为Φ25.1×6cm，滚珠的材料为GCr15，尺寸为Φ6.350mm。涂层厚度约为2mm，采用失重法来评价涂层的耐磨性，设备自动记录滑动过程中的摩擦力变化情况。试验参数为：载荷为15N，转速0.6m/s，滑动行程300m。
在试验前，试块先用丙酮浸泡并用超声波处理约15分钟，待试块表面干燥后，用分析天平称出试块的重量并记录。试块在试验完后，同样用丙酮浸泡和超声波处理，记录试验后的数据并计算出试块的质量差。
2)耐磨性评定方法
对比材料选用调质态45钢，环氧粘涂层的耐磨性用相对耐磨性ε进行评价：
ε＝m1/m2，
式中，ε－相对耐磨性；
m1－45钢的磨损质量/g；
m2－环氧胶粘剂涂层的磨损质量/g。
3.胶粘剂适用期的测试
1)测试方法
测试方法参照GB7123-86进行。通过胶接强度、粘度的测定，确定其在规定条件下的适用期。
2)仪器设备
粘度计：旋转粘度计。
恒温槽：温度波动范围±2℃。
天平。
3)试验条件
试验室的温度为23±2℃、相对湿度为45％～55％。
4)试验步骤
①准备把待测胶粘剂的各组分放置在23±2℃试验温度下至少停放4h。
②胶粘剂配制及计时在比配胶量大1/3体积的GGl7低型烧杯中，配制不少于250ml的胶粘剂，在各组分充分混和后即计时，作为胶粘剂适用期的起始时刻。
③把配制好的胶粘剂尽快地均分成若干份(不少于5份)，保存在60ml的带盖小容器内，至少充满容器体积的3/4。每一容器中的胶粘剂试样供测定一个粘度值和制备一组胶接试样。
④制备胶接试样。
⑤从适用期起始时刻起，经一定的时间间隔重复进行粘度测定和制备胶接试样。
⑥当胶粘剂初始粘度或胶接强度中有一项无法测定时，允许只进行单项试验。
⑦胶粘剂粘度测定按GB/T2794－1995，胶接强度测定按GB7124－86进行。
5)适用期的确定
胶接强度下降到指标值以下的时间中较短的时间确定为胶粘剂的适用期。
表1纳米胶粘剂的性能指标
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种船舶机械修复用胶粘剂，其特征在于，由A和B两种组分按3:1的重量比组成，
其中，A组分由以下组分组成：
B组分由以下组分组成：
固化剂 30-33重量份，
促进剂 2-5重量份，
丙酮 3-6重量份。
2.一种船舶机械修复用胶粘剂，其特征在于，由A和B两种组分按3:1的重量比组成，
其中，A组分由以下组分组成：
B组分由以下组分组成：
固化剂 31重量份，
促进剂 3重量份，
丙酮 5重量份。
3.如权利要求1或2所述的船舶机械修复用胶粘剂，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂的混合物，进一步两者重量比为3:2或1:1。
4.如权利要求1或2所述的船舶机械修复用胶粘剂，其特征在于，所述表面活性剂为KH-550、KH-560、KH-570或十八烷基三甲基溴化铵。
5.如权利要求1或2所述的船舶机械修复用胶粘剂，其特征在于，所述固化剂为改性胺固化剂，进一步为105缩胺或酚醛胺。
6.如权利要求1或2所述的船舶机械修复用胶粘剂，其特征在于，所述促进剂为三乙醇胺。
7.权利要求1～6任一项所述船舶机械修复用胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)纳米SiO2填料烘干后加入表面活性剂和无水乙醇的混合溶液中超声处理，然后球磨分散处理，再超声分散，制得分散性纳米料浆；
(2)将环氧树脂溶于无水乙醇中溶胀，并与步骤(1)中得到的纳米料浆混合，超声分散，挥发无水乙醇溶剂，并于130℃条件下反应80～90分钟；
(3)加入其它组分制得所述胶粘剂。
8.如权利要求7所述的船舶机械修复用胶粘剂制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中先超声处理5～10分钟，而后球磨分散6～8小时，再超声分散10～15分钟，制得分散性纳米料浆。
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