CN109401531A - 高洁净不锈钢索及其处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高洁净不锈钢索，涉及钢丝绳索领域，该不锈钢索包括若干相互捻制的钢丝、涂覆于钢丝外侧的防腐层，按重量份数计，防腐层所采用的防腐涂料包括以下组分，环氧树脂100‑120份；二氧化硅5‑10份；二氧化钛10‑15份；固化剂10‑15份。本发明具有以下有益效果：以环氧树脂具备良好的耐化学药品性使得环氧树脂具有良好的防腐蚀能力。二氧化硅和二氧化钛除了能够提高涂料的固含量而降低成本外，也能够降低固化收缩率，并能和环氧树脂紧密结合，形成致密的保护层，使得涂料同时具有陶瓷的刚性和环氧树脂的韧性，有效提高涂料内部附着力和耐磨性。二氧化钛由于具有光催化性，对具有腐蚀性的有机物进行分解，有利于提高防腐层的防腐蚀作用。

Description

高洁净不锈钢索及其处理方法
技术领域
本发明涉及钢丝绳索，更具体地，涉及一种高洁净不锈钢索及其处理方法。
背景技术
不锈钢索通常被称为钢丝绳，钢丝绳是将力学性能和几何尺寸符合要求的钢丝按照一定的规则捻制在一起的螺旋状钢丝束，钢丝绳由钢丝、绳芯及润滑脂组成。钢丝绳是先由多层钢丝捻成股，再以绳芯为中心，由一定数量股捻绕城螺旋状的绳。在物料搬运机械中，供提升、牵引、拉紧和承载之用。钢丝绳的强度高、自重轻、工作平稳、不易骤然整根折断，工作可靠。
公告号为CN106120412A的中国专利公开了一种钢丝绳，该钢丝绳包括中心股、内层股、外层股，中心股中心为钢丝芯，钢丝芯外侧设置有碳纤维芯；内层股包覆于中心股周围，内层股的中心为钢丝芯，钢丝芯外侧设置有尼龙芯；内层股外侧设置有第一外层股和第二外层股，第一外层股的中心为尼龙芯或碳纤维新，第一外层股中心外侧设置有钢丝芯，第二外层股的中心为尼龙芯或碳纤维芯，第二外层股中心外侧设置有钢丝芯。
这种钢丝绳在海上等高腐蚀性环境下作业时，较为容易受到腐蚀，尤其是在产生机械损伤的时候，钢丝绳的使用寿命则将会被进一步缩短，有待改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高洁净不锈钢索，能够提高其使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种高洁净不锈钢索，包括若干相互捻制的钢丝、涂覆于钢丝外侧的防腐层，按重量份数计，所述防腐层所采用的防腐涂料包括以下组分，环氧树脂100-120份；二氧化硅5-10份；二氧化钛10-15份；固化剂10-15份。
通过采用上述技术方案，由于环氧树脂具有以下特点：（1）良好的分散性，能同各种填料、树脂、助剂互溶；（2）有较好的耐化学药品性，尤其是耐碱性；（3）对各种基材有极好的粘结性；（4）具有良好的韧性、硬度、柔软性和优良的耐水性。因此，以环氧树脂作为成膜物质，在涂料方面具有广泛的应用，尤其是耐化学药品性使得环氧树脂具有良好的防腐蚀能力。
二氧化硅和二氧化钛除了能够提高涂料的固含量而降低成本外，也能够降低固化收缩率，并能和环氧树脂紧密结合，形成致密的保护层，使得涂料同时具有陶瓷的刚性和环氧树脂的韧性，有效提高涂料内部附着力和耐磨性。
二氧化钛由于具有光催化性，使附着在涂料表面的有机物不断分解，从而使污垢容易被除去，使得不锈钢索能够保持高洁净状态。同时通过二氧化钛对一些具有腐蚀性的有机物进行分解，有利于提高防腐层的防腐蚀作用。
本发明进一步设置为：所述二氧化硅和二氧化钛均设置为纳米级。
通过采用上述技术方案，由于纳米颗粒的小尺寸效应，其与基体界面粘接作用加强，使得涂层受力时有利于应力传递，且纳米材料表面严重的配位不足，表现出极强活性，进一步促进了环氧树脂的交联反应，提高了分子间的键力，同时使涂层致密且耐磨性提高。
纳米二氧化硅表面存在硅酸基和活性硅烷键，能形成强弱不等的氢键，表现出极强的补强性，而且纳米二氧化硅在涂料成膜时能够聚结成网状结构，可大大提高涂层的强度，从而提高涂料的耐磨性；同时，涂膜内部普遍存在有毛细孔、气泡等，加入纳米二氧化硅和纳米二氧化钛可以填充这些孔隙增加涂层的致密性，且纳米二氧化硅所形成的网状结构可以形成相对比较完整的膜，使腐蚀性物质不易附着，从而提高了不锈钢索的洁净度。
本发明进一步设置为：按重量份数计，所述防腐层所采用的防腐涂料还包括碳纤维6-12份和3-氨基丙基三乙氧基硅烷2-3份。
通过采用上述技术方案，碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，通过碳纤维的添加能够显著提升涂层的耐磨性，同时由于碳纤维的惰性极大，对涂层的防腐蚀性能有所加强。
通过3-氨基丙基三乙氧基硅烷对碳纤维进行表面改性能够增大碳纤维与环氧树脂之间的亲和性；同时，3-氨基丙基三乙氧基硅烷能够对二氧化钛进行改性以提高其分散性及分散稳定性；3-氨基丙基三乙氧基硅烷还能够促使二氧化硅在环氧树脂中的均匀分散，使二氧化硅对环氧树脂起到良好的增强增韧作用，进一步提高涂层的耐磨性。
本发明进一步设置为：所述环氧树脂设置为E-44型环氧树脂与E-51型环氧树脂的混合物，其混合比为1:1。
通过采用上述技术方案，E-44环氧值较低，成膜固化后硬度较差，但耐冲击性、柔韧性较好；E-51环氧值较高，成膜固化后硬度较高，但耐冲击性、柔韧性较差。两者的互溶性较好，在相互混合后能够使得涂层具有良好的耐磨性与柔韧性。
本发明进一步设置为：按重量份数计，所述防腐层所采用的防腐涂料还包括甲基异丁基酮45-55份。
通过采用上述技术方案，甲基异丁基酮是一种溶解力强、性能良好的中沸点溶剂，能与大多数有机溶剂混溶，并赋予涂料良好的流动性和光泽度，且能够显著提高E-44和E-51之间的相容性，从而进一步提高涂层的耐磨性和柔韧性。
本发明进一步设置为：按重量份数计，所述防腐层所采用的防腐涂料还包括聚苯胺7-12份。
通过采用上述技术方案，聚苯胺能够使钢丝钝化，在钢丝的表面形成具有保护作用的氧化层，增强了防腐蚀性能。其中，二氧化钛能够降低聚苯胺的团聚现象，提高聚苯胺的分散性以保证钢丝表面能够形成均匀的氧化层。
本发明进一步设置为：所述固化剂采用二乙烯三胺。
通过采用上述技术方案，二乙烯三胺的活性较大，能在室温使环氧树脂交联固化，便于操作。
本发明的另一目的在于提供一种高洁净不锈钢索的处理方法，包括以下步骤：
步骤1，防腐涂料的制备：将E-44型环氧树脂与E-51型环氧树脂溶于甲基异丁基酮中，加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、碳纤维、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和聚苯胺充分混合后，加入二乙烯三胺并搅拌均匀；
步骤2：不锈钢索的表面处理：将不锈钢索用二甲苯洗净并擦干备用，将防腐涂料均匀刷涂在不锈钢索表面，固化18-20h。
通过采用上述技术方案，通过在不锈钢索外侧刷涂形成防腐层，有效提高了不锈钢索的防腐蚀性能且该防腐层具有良好的韧性与耐磨性，使用寿命较长，同时该防腐层由于二氧化钛的光催化作用能够“自洁”，保证了其外表的高洁净。
本发明进一步设置为：步骤1，防腐涂料的制备：将E-44型环氧树脂与E-51型环氧树脂溶于甲基异丁基酮中，加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、碳纤维和聚苯胺，再加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷球磨2h使得充分混合后，加入二乙烯三胺并搅拌均匀。
通过采用上述技术方案，通过球磨的方式保证了纳米二氧化钛和纳米二氧化硅不会发生团聚，保证了分散性，使得各组分能够均匀混合，从而提高最终防腐层的综合性能。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1. 纳米二氧化硅表面存在硅酸基和活性硅烷键，能形成强弱不等的氢键，表现出极强的补强性，而且纳米二氧化硅在涂料成膜时能够聚结成网状结构，可大大提高涂层的强度，从而提高涂料的耐磨性；同时，涂膜内部普遍存在有毛细孔、气泡等，加入纳米二氧化硅和纳米二氧化钛可以填充这些孔隙增加涂层的致密性，且纳米二氧化硅所形成的网状结构可以形成相对比较完整的膜，使脏物不易附着，从而提高了不锈钢索的洁净度；
2. 通过3-氨基丙基三乙氧基硅烷对碳纤维进行表面改性能够增大碳纤维与环氧树脂之间的亲和性；同时，3-氨基丙基三乙氧基硅烷能够对二氧化钛进行改性以提高其分散性及分散稳定性；3-氨基丙基三乙氧基硅烷还能够促使二氧化硅在环氧树脂中的均匀分散，使二氧化硅对环氧树脂起到良好的增强增韧作用，进一步提高涂层的耐磨性；
3. E-44环氧值较低，成膜固化后硬度较差，但耐冲击性、柔韧性较好；E-51环氧值较高，成膜固化后硬度较高，但耐冲击性、柔韧性较差。两者的互溶性较好，在相互混合后能够使得涂层具有良好的耐磨性与柔韧性；
4. 甲基异丁基酮是一种溶解力强、性能良好的中沸点溶剂，能与大多数有机溶剂混溶，并赋予涂料良好的流动性和光泽度，且能够显著提高E-44和E-51之间的相容性，从而进一步提高涂层的耐磨性和柔韧性；
5. 通过球磨的方式保证了纳米二氧化钛和纳米二氧化硅不会发生团聚，保证了分散性，使得各组分能够均匀混合，从而提高最终防腐层的综合性能；
6.通过在钢丝外侧涂覆强柔韧性的防腐层，能够有效避免不锈钢索发生打转的现象，同时也保证了钢丝之间的紧凑性与结构强度。
附图说明
图1是实施例横截面的结构示意图。
附图标记说明：1、索芯；2、钢丝；3、防腐层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1，一种高洁净不锈钢索，如图1所示，包括索芯1以及六根缠绕于索芯1外侧并相互捻制的钢丝2，索芯1和钢丝2均为不锈钢材质。其中，钢丝2的数量可以设置为若干，五根仅为本实施例的举例说明。钢丝2外侧设置有通过涂覆防腐涂料所固化形成的防腐层3，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。获得该高洁净不锈钢索的处理方法包括以下步骤：
步骤1，防腐涂料的制备：将E-44型环氧树脂与E-51型环氧树脂溶于甲基异丁基酮中，加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、碳纤维和聚苯胺（绍兴佳华高分子材料股份有限公司），再加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷球磨2h使得充分混合后，加入二乙烯三胺并搅拌均匀；
步骤2：不锈钢索的表面处理：将不锈钢索用二甲苯洗净并擦干备用，将防腐涂料均匀刷涂在不锈钢索表面，固化18-20h。
实施例2，与实施例1的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。
实施例3，与实施例1的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。获得该高洁净不锈钢索的处理方法包括以下步骤：
步骤1，防腐涂料的制备：将E-51型环氧树脂溶于甲基异丁基酮中，加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、碳纤维和聚苯胺（绍兴佳华高分子材料股份有限公司），再加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷球磨2h使得充分混合后，加入二乙烯三胺并搅拌均匀；
步骤2：不锈钢索的表面处理：将不锈钢索用二甲苯洗净并擦干备用，将防腐涂料均匀刷涂在不锈钢索表面，固化18-20h。
实施例4，与实施例3的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。
实施例5，与实施例1的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。获得该高洁净不锈钢索的处理方法包括以下步骤：
步骤1，防腐涂料的制备：将E-44型环氧树脂溶于甲基异丁基酮中，加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、碳纤维和聚苯胺（绍兴佳华高分子材料股份有限公司），再加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷球磨2h使得充分混合后，加入二乙烯三胺并搅拌均匀；
步骤2：不锈钢索的表面处理：将不锈钢索用二甲苯洗净并擦干备用，将防腐涂料均匀刷涂在不锈钢索表面，固化18-20h。
实施例6，与实施例5的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。
实施例7，与实施例1的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。获得该高洁净不锈钢索的处理方法包括以下步骤：
步骤1，防腐涂料的制备：将E-44型环氧树脂与E-51型环氧树脂溶于甲基异丁基酮中，加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和聚苯胺（绍兴佳华高分子材料股份有限公司），再加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷球磨2h使得充分混合后，加入二乙烯三胺并搅拌均匀；
步骤2：不锈钢索的表面处理：将不锈钢索用二甲苯洗净并擦干备用，将防腐涂料均匀刷涂在不锈钢索表面，固化18-20h。
实施例8，与实施例7的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。
实施例9，与实施例1的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。获得该高洁净不锈钢索的处理方法包括以下步骤：
步骤1，防腐涂料的制备：将E-44型环氧树脂与E-51型环氧树脂溶于甲基异丁基酮中，加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、碳纤维和聚苯胺（绍兴佳华高分子材料股份有限公司），球磨2h使得充分混合后，加入二乙烯三胺并搅拌均匀；
步骤2：不锈钢索的表面处理：将不锈钢索用二甲苯洗净并擦干备用，将防腐涂料均匀刷涂在不锈钢索表面，固化18-20h。
实施例10，与实施例9的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。
实施例11，与实施例1的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。获得该高洁净不锈钢索的处理方法包括以下步骤：
步骤1，防腐涂料的制备：将E-44型环氧树脂与E-51型环氧树脂相互混合，加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、碳纤维和聚苯胺（绍兴佳华高分子材料股份有限公司），再加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷球磨2h使得充分混合后，加入二乙烯三胺并搅拌均匀；
步骤2：不锈钢索的表面处理：将不锈钢索用二甲苯洗净并擦干备用，将防腐涂料均匀刷涂在不锈钢索表面，固化18-20h。
实施例12，与实施例11的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。
实施例13，与实施例1的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。获得该高洁净不锈钢索的处理方法包括以下步骤：
步骤1，防腐涂料的制备：将E-44型环氧树脂与E-51型环氧树脂溶于甲基异丁基酮中，加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和碳纤维，再加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷球磨2h使得充分混合后，加入二乙烯三胺并搅拌均匀；
步骤2：不锈钢索的表面处理：将不锈钢索用二甲苯洗净并擦干备用，将防腐涂料均匀刷涂在不锈钢索表面，固化18-20h。
实施例14，与实施例13的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。
对比例1，与实施例1的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。获得该高洁净不锈钢索的处理方法包括以下步骤：
步骤1，防腐涂料的制备：将E-44型环氧树脂与E-51型环氧树脂溶于甲基异丁基酮中，加入纳米二氧化钛、碳纤维和聚苯胺（绍兴佳华高分子材料股份有限公司），再加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷球磨2h使得充分混合后，加入二乙烯三胺并搅拌均匀；
步骤2：不锈钢索的表面处理：将不锈钢索用二甲苯洗净并擦干备用，将防腐涂料均匀刷涂在不锈钢索表面，固化18-20h。
对比例2，与对比例1的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。
对比例3，与实施例1的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。获得该高洁净不锈钢索的处理方法包括以下步骤：
步骤1，防腐涂料的制备：将E-44型环氧树脂与E-51型环氧树脂溶于甲基异丁基酮中，加入纳米二氧化硅、碳纤维和聚苯胺（绍兴佳华高分子材料股份有限公司），再加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷球磨2h使得充分混合后，加入二乙烯三胺并搅拌均匀；
步骤2：不锈钢索的表面处理：将不锈钢索用二甲苯洗净并擦干备用，将防腐涂料均匀刷涂在不锈钢索表面，固化18-20h。
对比例4，与对比例3的区别在于，按重量份数计，防腐涂料组分如表1所示。
空白例，与实施例1的区别在于，未设置防腐层3。
其中，各实施例的防腐性能参照GB/T1771-2007进行耐盐雾试验，防腐层3的耐磨性参照GB3960-83进行测试，测试结果参照表1。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
E-44环氧树脂 55 60 / / 100 120
E-51环氧树脂 55 50 110 100 / /
纳米二氧化硅 7 7 6 5 9 7
纳米二氧化钛 12 12 10 13 15 13
二乙烯三胺 13 13 11 14 10 15
碳纤维 8 8 6 10 9 7
3-氨基丙基三乙氧基硅烷 3 3 3 2 2 3
甲基异丁基酮 50 50 45 50 55 55
聚苯胺 9 9 7 10 7 12
耐盐雾性/h 1300 1250 1200 1200 1150 1200
磨损指数 34 36 40 39 38 40
表1-续（Ⅰ）
实施例7 实施例8 实施例9 实施例10 实施例11 实施例12
E-44环氧树脂 50 55 55 60 55 55
E-51环氧树脂 50 55 55 60 55 55
纳米二氧化硅 10 8 8 6 7 6
纳米二氧化钛 14 12 13 11 12 13
二乙烯三胺 12 13 15 14 11 10
碳纤维 / / 12 11 9 7
3-氨基丙基三乙氧基硅烷 3 2 / / 3 3
甲基异丁基酮 50 50 45 50 / /
聚苯胺 11 8 9 10 9 8
耐盐雾性/h 1050 1000 1100 1100 1250 1200
磨损指数 47 48 52 50 39 41
表1-续（Ⅱ）
实施例13 实施例14 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 空白例
E-44环氧树脂 50 50 60 55 55 50 /
E-51环氧树脂 50 50 60 55 55 50 /
纳米二氧化硅 6 8 / / 7 9 /
纳米二氧化钛 13 12 12 14 / / /
二乙烯三胺 15 11 13 12 12 14 /
碳纤维 8 9 8 8 7 10 /
3-氨基丙基三乙氧基硅烷 2 3 3 2 2 3 /
甲基异丁基酮 45 45 50 55 50 45 /
聚苯胺 / / 8 9 9 11 /
耐盐雾性/h 850 850 1100 1150 1000 1050 450
磨损指数 36 35 63 62 54 52 /
需要说明的是，磨损指数的数值越小，耐磨性越高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高洁净不锈钢索，其特征在于：包括若干相互捻制的钢丝(2)、涂覆于钢丝(2)外侧的防腐层(3)，按重量份数计，所述防腐层(3)所采用的防腐涂料包括以下组分，
环氧树脂 100-120份；
二氧化硅 5-10份；
二氧化钛 10-15份；
固化剂 10-15份。
2.根据权利要求1所述的一种高洁净不锈钢索，其特征在于：所述二氧化硅和二氧化钛均设置为纳米级。
3.根据权利要求1所述的一种高洁净不锈钢索，其特征在于：按重量份数计，所述防腐层(3)所采用的防腐涂料还包括碳纤维6-12份和3-氨基丙基三乙氧基硅烷2-3份。
4.根据权利要求所述的一种高洁净不锈钢索，其特征在于：所述环氧树脂设置为E-44型环氧树脂与E-51型环氧树脂的混合物，其混合比为1:1。
5.根据权利要求所述的一种高洁净不锈钢索，其特征在于：按重量份数计，所述防腐层(3)所采用的防腐涂料还包括甲基异丁基酮45-55份。
6.根据权利要求所述的一种高洁净不锈钢索，其特征在于：按重量份数计，所述防腐层(3)所采用的防腐涂料还包括聚苯胺7-12份。
7.根据权利要求所述的一种高洁净不锈钢索，其特征在于：所述固化剂采用二乙烯三胺。
8.一种如权利要求1所述的高洁净不锈钢索的处理方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1，防腐涂料的制备：将E-44型环氧树脂与E-51型环氧树脂溶于甲基异丁基酮中，加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、碳纤维、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和聚苯胺充分混合后，加入二乙烯三胺并搅拌均匀；
步骤2：不锈钢索的表面处理：将不锈钢索用二甲苯洗净并擦干备用，将防腐涂料均匀刷涂在不锈钢索表面，固化18-20h。
9.根据权利要求8所述的一种高洁净不锈钢索的处理方法，其特征在于：步骤1，防腐涂料的制备：将E-44型环氧树脂与E-51型环氧树脂溶于甲基异丁基酮中，加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、碳纤维和聚苯胺，再加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷球磨2h使得充分混合后，加入二乙烯三胺并搅拌均匀。
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