CN111748276A - 聚苯硫醚复合涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

聚苯硫醚复合涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚苯硫醚复合涂料及其制备方法和应用，属于防腐涂料技术领域。本发明解决技术问题是提供一种组分简单的耐磨耐腐蚀的聚苯硫醚复合干粉涂料。该涂料由以下重量百分比的组分组成：二硫化钼15～20％，聚全氟乙丙烯4～6％，余量为聚苯硫醚树脂。本发明涂料成分简单，各组分间协同增效，极大程度地提高了由该涂料制备的涂层的耐磨防腐性能，可对基材实施耐磨防腐保护。本发明涂料粘附力强，涂层附着力高，且耐冲击，耐高温氧化，稳定性高，耐磨性好且成本低廉，可应用于耐磨损自润滑轴承、轴套、振动盘及其它基材润滑防腐等。

Description

聚苯硫醚复合涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及聚苯硫醚复合涂料及其制备方法和应用，属于防腐涂料技术领域。
背景技术
聚苯硫醚(简称为PPS)是具有优异的耐热性，耐药品性，难燃性，机械强度，电气特性，尺寸稳定性、耐有机溶剂性能工程塑料，可以220℃长期使用；同时，聚苯硫醚与金属基材的粘结力强，因而是理想的金属基材重防腐涂料。但聚苯硫醚粉末涂料存在一个明显的缺陷，即熔体粘度过低，自流平性能差，在热塑化过程中容易出现流挂或流坠现象。在冷却时又容易发生收缩，导致表面出现针孔等缺陷，从而降低涂层的防腐性能。近年来，国内外技术人员致力于聚苯醚的涂层研究，以期更加通过各种制备方法，将PPS涂料应用于各类金属表面，在恶劣条件下起到防腐、防护、装饰和润滑作用。
CN200510112196.4公开了一种聚苯硫醚复合粉末涂料及其制备方法。该涂料是以聚苯硫醚树脂粉、经表面处理的纳米硫酸钡粉体为原料制备而成。该涂料在涂装过程中，在热塑化一冷却阶段，涂料不流挂，制得涂层的表面平整、光滑、无针孔，且具有优良的防腐性能及机械性能。纳米硫酸钡粉体的填充量可以高达50％，涂料的性价比高。本发明的聚苯硫醚粉末涂料可以用作重防腐涂层，如油井钻杆涂层，反应釜、贮罐、塔节等化工设备的内壁涂层等。但是，该涂料采用纳米级的硫酸钡粉体，其成本较高且不易分散。
CN201610223445.5公开了一种同时具有防腐蚀和防火功能的聚苯硫醚粉末涂料。该涂料包括聚苯硫醚15％～55％、二氧化钛0～10％、云母粉0～5％、硫酸钡0～3％、硅烷偶联剂0.5％～1.5％、可膨胀性石墨粉2.5％～5％、微胶囊改性聚磷酸铵6％～10％、微胶囊三聚氰胺6％～10％、微胶囊季戊四醇6％～10％、分散剂0.5％～1.5％、流平剂0.5％～1.5％、脂肪醇聚氧乙烯甲基封端聚醚3％～7.5％。该聚苯硫醚粉末涂料适用于钢结构建筑、大型化工反应釜，化工腐蚀性原料输送管道和阀门的防火和防腐防护，具有优良防腐蚀性能以及具有良好的防火性能。该涂料的成分较为复杂，配制难度较大。
CN201410575771.3公开了一种聚苯硫醚卷材涂料，它由下述重量份的各组分构成：9～30份聚苯硫醚树脂，9～30份拼合树脂，2～6份固化剂，10～19份耐热颜料，45～57份混合溶剂，0.5～1.5份助剂，上述各组分之和为100重量份；其聚苯硫醚树脂为涂料级或者为聚苯硫醚齐聚物；拼合树脂为聚苯醚、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、热塑性丙烯酸树脂、聚偏二氟乙烯中的一种或几种；固化剂为全甲醚化氨基树脂，或者封闭六亚甲基二异氰酸酯三聚体，或者热固型丙烯酸树脂与全甲醚化氨基树脂，或者与封闭六亚甲基二异氰酸酯三聚体的混合物，二者质量比为1～2:1。该卷材涂料在耐酸碱、耐水煮等性能方面都远超过国标中常规卷材涂料品种的耐介质要求。
CN201510533302.X公开了一种聚苯硫醚防火涂料，按质量份数计，由60～90份聚苯硫醚聚合物、16～25份酸性磷酸盐、6～10份季戊四醇、1～4份环烷酸钴、2～6份钛白粉、0.3～0.8份流平剂、15～25份丙酮为原料制得，将环烷酸钴和钛白粉充分粉碎后加入聚苯硫醚聚合物、酸性磷酸盐、季戊四醇以及丙酮制成的混合液中，然后加入环烷酸钴、钛白粉以及流平剂后进行高速均质分散，优化了涂料涂刷后的气干性能，配方合理，对钢结构进行防腐涂刷后涂层密实，平整度高，也提高了涂层的硬度，而且具有较好的耐高温和耐锈蚀的能力，不容易出现破损和局部锈蚀，延长了涂层的使用寿命，使用范围广泛。
CN201210186275.X公开了聚苯硫醚改性涂料及其应用。聚苯硫醚改性涂料，按重量百分含量计，由以下组分组成：聚苯硫醚树脂60～90％，聚全氟乙丙烯树脂3～25％，乙烯-四氟乙烯共聚树脂3～20％，二硫化钼1～5％，石墨1～5％，填料余量，所述填料为氧化锌、氧化铝、碳化硅以及三氧化二铬中的任意一种或几种的混合物。该涂料组分之间相容性好，制备的涂层具有较高的耐腐蚀性和自润滑性，耐磨损能力强，耐高温、高绝缘，韧性好，可承受金属表面可以承受的冲击力；与金属材料有极优良的粘结性能，特别适用于搪玻璃设备不能承受的冷热骤变的使用工况；通过将涂料喷涂在金属基体材料表面，制造出的工件物化性能优异，使用寿命长、应用范围广。
综上，现有的聚苯硫醚涂料，其成分复杂，原料成本较高。
发明内容
为了克服以上缺陷，本发明解决的第一个技术问题是提供一种组分简单的耐磨耐腐蚀的聚苯硫醚复合干粉涂料。
本发明聚苯硫醚复合干粉涂料，由以下重量百分比的组分组成：二硫化钼15～20％，聚全氟乙丙烯4～6％，余量为聚苯硫醚树脂。
优选的，所述聚苯硫醚树脂的粒度为200～400目；所述二硫化钼的粒度为500～1200目。
优选的，所述聚苯硫醚树脂的流动速率为800～1500g/10min。
优选的，所述聚苯硫醚树脂为经250～300℃，压力0.003MPa以下真空处理2～5小时的粉末。
作为优选方案，所述聚苯硫醚树脂为经280℃，压力0.003MPa真空处理2～5小时的粉末。
本发明还提供一种聚苯硫醚复合涂料。
本发明聚苯硫醚复合涂料，由以下重量百分比的组分组成：
聚苯硫醚复合干粉涂料40～45％，其余为溶液；其中，所述聚苯硫醚复合干粉涂料为上述的聚苯硫醚复合干粉涂料，所述溶液由乙醇和水组成。
优选的，所述乙醇和水的重量比为1:0.5～1.5。
作为优选方案，所述乙醇和水的重量比为1:1。
本发明还提供本发明所述的聚苯硫醚复合涂料的制备方法。
本发明聚苯硫醚复合涂料的制备方法，包括如下步骤：
将二硫化钼、聚全氟乙丙烯、聚苯硫醚树脂和溶液混合，研磨均匀，即得。
优选的，采用湿式陶瓷球磨机进行研磨，时间4～6小时，转速25～40转/分。
本发明还提供本发明所述的聚苯硫醚复合干粉涂料或聚苯硫醚复合涂料在提高基材耐磨防腐性能中的应用。
优选的，基材除油喷砂后，将涂料涂覆在基材表面，然后进行塑化。
作为优选方案，采用静电喷涂或热喷涂将聚苯硫醚复合干粉涂料喷涂在基材表面；采用液体喷枪将聚苯硫醚复合涂料喷涂在基材表面。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明涂料，成分简单，各组分间协同增效，极大程度地提高了由该涂料制备的涂层的耐磨防腐性能，可对基材实施耐磨防腐保护。
本发明涂料，粘附力强，涂层附着力高，且耐冲击，耐高温氧化，稳定性高，耐磨性好且成本低廉，可应用于耐磨损自润滑轴承、轴套、振动盘及其它基材润滑防腐等。
具体实施方式
本发明聚苯硫醚复合干粉涂料，由以下重量百分比的组分组成：二硫化钼15～20％，聚全氟乙丙烯(即F46树脂)4～6％，余量为聚苯硫醚树脂。
本发明通过二硫化钼、聚全氟乙丙烯和聚苯硫醚树脂共混制备得到涂料。其中，二硫化钼是重要的固体润滑剂，特别适用于高温高压下，被誉为“高级固体润滑油王”。此外二硫化钼还具有分散性好，不粘结的优点，它能覆盖在摩擦材料的表面，能保护其他材料，防止它们被氧化，尤其是使其他材料不易脱落，贴附力增强；F46树脂既具有与聚四氟乙烯相似的特性，又具有热塑性塑料的良好加工性能，F46树脂的热分解温度高于熔点温度，F46树脂在大气中抗氧化性能孔非常好，耐大气稳定性高；两种材料和聚苯硫醚复合形成涂料，各组分互相配合，相辅相成，经喷涂塑化后能形成极好的耐磨防腐涂层，无需添加其他复杂组分，可对基材实施防腐耐磨保护。
优选的，所述聚苯硫醚树脂的粒度为200～400目；所述二硫化钼的粒度为500～1200目。
优选的，所述聚苯硫醚树脂的流动速率为800～1500g/10min。该流动速率的测试条件为试验温度为315℃，标称负荷为5kg，标准口模内径为2.095mm。
为了提高涂料的性能，优选的，所述聚苯硫醚树脂为经250～300℃，压力0.003MPa以下真空处理2～5小时的粉末。作为优选方案，所述聚苯硫醚树脂为经280℃，压力0.003MPa真空处理2～5小时的粉末。
本发明聚苯硫醚复合干粉涂料，可以采用常规方法制备，优选的，采用如下方法制备：将二硫化钼、F46树脂、聚苯硫醚树脂和溶液混合，研磨均匀，然后干燥即得。其中，F46树脂可以采用乳液，其用量以乳液中的聚全氟乙丙烯重量计。
本发明聚苯硫醚复合涂料，由以下重量百分比的组分组成：
聚苯硫醚复合干粉涂料40～45％，其余为溶液；其中，所述聚苯硫醚复合干粉涂料为上述聚苯硫醚复合干粉涂料，所述溶液由乙醇和水组成。
溶液起到分散干粉涂料的作用。本领域常用乙醇和水的比例均适用于本发明。为了便于喷涂，优选的，所述乙醇和水的重量比为1:0.5～1.5。作为优选方案，所述乙醇和水的重量比为1:1。
本发明所述的聚苯硫醚复合涂料的制备方法，包括如下步骤：将二硫化钼、聚全氟乙丙烯、聚苯硫醚树脂和溶液混合，研磨均匀，即得聚苯硫醚复合涂料。
研磨可以采用常规方法，在本发明的一个实施例中，采用湿式陶瓷球磨机进行研磨，时间4～6小时，转速25～40转/分。
本发明聚苯硫醚复合干粉涂料或聚苯硫醚复合涂料，可应用在提高基材耐磨防腐性能中。
具体的，可将基材除油喷砂后，将涂料涂覆在基材表面，然后进行塑化，从而在基材表面形成涂层，提高材料的防腐耐磨性能。在本发明的一些实施例中，采用如下方法制备涂层：设备基材除油喷砂，除油采用清洗或高温灼烧，喷砂采用1～4mm金刚砂或石英砂在压力0.5～0.7MPa下进行处理，喷砂处理后，将PPS复合涂料采用喷涂机均匀地喷涂在基材表面，然后放入塑化炉，在310～330℃的塑化炉内恒温塑化2.5小时，之后取出基材，进行淬火，获得表面平整，光滑的涂层。
常用的喷涂方法均适用于本发明。优选的，采用静电喷涂或热喷涂将聚苯硫醚复合干粉涂料喷涂在基材表面；采用液体喷枪将聚苯硫醚复合涂料喷涂在基材表面。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
聚苯硫醚粉末200目，流动速率1000g/10min(试验温度为315℃，标称负荷为5kg，标准口模内径为2.095mm)；经真空280℃处理，压力0.003MPa，处理2小时；备用。
按聚苯硫醚树脂粉末80％+二硫化钼(800目)15％+F46乳液5％配料，F46乳液是以其中的聚全氟乙烯重量计，得到物料1。
按40％物料1，30％乙醇，30％水配料，然后放入湿式陶瓷球磨机进行研磨，转速30转/分，时间4小时，然后放出，得到聚苯硫醚复合涂料。
设备基材除油喷砂，除油采用清洗或高温灼烧，喷砂采用1～4mm金刚砂在压力0.6MPa下进行处理，喷砂处理后，将PPS复合涂料采用喷涂机均匀地喷涂在基材表面，然后放入塑化炉，在310～330℃的塑化炉内恒温塑化2.5小时，之后取出基材，进行淬火，连续三次喷涂塑化淬火，获得表面平整，光滑的涂层。涂层经检测平均厚度为72μm。
实施例2
聚苯硫醚粉末300目，流动速率1200g/10min(试验温度为315℃，标称负荷为5kg，标准口模内径为2.095mm)；经真空280℃处理，压力0.003MPa，处理2小时；备用。
按聚苯硫醚树脂粉末74％+二硫化钼(1000目)20％+F46乳液6％配料，F46乳液是以其中的聚全氟乙烯重量计，得到物料1。
按40％物料1，30％乙醇，30％水配料，然后放入湿式陶瓷球磨机进行研磨，转速25转/分，时间3.5小时，然后放出，得到聚苯硫醚复合涂料。
设备基材除油喷砂，除油采用清洗或高温灼烧，喷砂采用1～4mm金刚砂在压力0.6MPa下进行处理，喷砂处理后，将PPS复合涂料采用喷涂机均匀地喷涂在基材表面，然后放入塑化炉，在310～330℃的塑化炉内恒温塑化2.5小时，之后取出基材，进行淬火，连续三次喷涂塑化淬火，获得表面平整，光滑的涂层。涂层经检测平均厚度为75μm。
实施例3
聚苯硫醚粉末400目，流动速率1200g/10min(试验温度为315℃，标称负荷为5kg，标准口模内径为2.095mm)；经真空280℃处理，压力0.003MPa，处理2小时；备用。
按聚苯硫醚树脂粉末74％+二硫化钼(1000目)20％+F46乳液6％配料，F46乳液是以其中的聚全氟乙烯重量计，得到物料1。
按45％物料1，27.5％乙醇，27.5％水配料，然后放入湿式陶瓷球磨机进行研磨，转速35转/分，时间4小时，然后放出，得到聚苯硫醚复合涂料。
设备基材除油喷砂，除油采用清洗或高温灼烧，喷砂采用1～4mm金刚砂在压力0.6MPa下进行处理，喷砂处理后，将PPS复合涂料采用喷涂机均匀地喷涂在基材表面，然后放入塑化炉，在310～330℃的塑化炉内恒温塑化3小时，之后取出基材，进行淬火，连续三次喷涂塑化淬火，获得表面平整，光滑的涂层。涂层经检测平均厚度为73μm。
实施例4
聚苯硫醚粉末400目，流动速率1500g/10min(试验温度为315℃，标称负荷为5kg，标准口模内径为2.095mm)；经真空280℃处理，压力0.003MPa，处理2小时；备用。
按聚苯硫醚树脂粉末78％+二硫化钼(800目)18％+F46乳液4％配料，F46乳液是以其中的聚全氟乙烯重量计，得到物料1。
按45％物料1，27.5％乙醇，27.5％水配料，然后放入湿式陶瓷球磨机进行研磨，转速40转/分，时间3小时，然后放出，得到聚苯硫醚复合涂料。
设备基材除油喷砂，除油采用清洗或高温灼烧，喷砂采用1～4mm金刚砂在压力0.6MPa下进行处理，喷砂处理后，将PPS复合涂料采用喷涂机均匀地喷涂在基材表面，然后放入塑化炉，在310～330℃的塑化炉内恒温塑化2.5小时，之后取出基材，进行淬火，获得表面平整，光滑的涂层。涂层经检测平均厚度为78μm。
实施例5
将实施例1的液体涂料烘干，将PPS复合涂料粉末采用静电喷涂机均匀地喷涂在基材表面，然后放入塑化炉，在310～330℃的塑化炉内恒温塑化3小时，之后取出基材，进行淬火，连续三次喷涂塑化淬火，获得表面平整，光滑的涂层。涂层经检测平均厚度为86μm。
实施例6
将实施例2的液体涂料烘干，将PPS复合涂料粉末采用静电喷涂机均匀地喷涂在基材表面，然后放入塑化炉，在310～330℃的塑化炉内恒温塑化2.5小时，之后取出基材，进行淬火，连续三次喷涂塑化淬火，获得表面平整，光滑的涂层。涂层经检测平均厚度为89μm。
实施例7
将实施例3的液体涂料烘干，将PPS复合涂料粉末采用静电喷涂机均匀地喷涂在基材表面，然后放入塑化炉，在310～330℃的塑化炉内恒温塑化3小时，之后取出基材，进行淬火，连续三次喷涂塑化淬火，获得表面平整，光滑的涂层。涂层经检测平均厚度为87μm。
实施例8
将实施例4的液体涂料烘干，将PPS复合涂料粉末采用静电喷涂机均匀地喷涂在基材表面，然后放入塑化炉，在310～330℃的塑化炉内恒温塑化2.5小时，之后取出基材，进行淬火，连续三次喷涂塑化淬火，获得表面平整，光滑的涂层。涂层经检测平均厚度为86μm。
对实施例1～8的涂层进行检测。
主要测试设备：
A2001/A2002漆膜划格器(百格刀)/上海；AC/FHYW-120D通用标准盐、干、湿复合盐雾试验箱/浙江；磨耗测试仪5155/美国；跌落试验机CH-LQ150；金相显微镜AXIOImager.Alm/德国；铅笔硬度计QHQ-A；比重天平XR405A等。
测试方法及标准：
涂层附着力：参照标准GB/T9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》进行。
耐冲击：测试条件为落锤重量265g，冲击高度80mm，共25次，观察涂层情况。
盐雾试验：参照标准GB/T10125-2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》进行。
耐盐酸(腐蚀速率)：样品放在20％盐酸中浸泡48小时后用稀氢氧化钠清洗10min,烘干稳重，腐蚀前后重量差除以浸泡时间和样品面积，得到腐蚀速率。
硬度：参照国标GB/T6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》进行。测试负荷为750±10g。
耐磨性：测试条件为砂轮：CS-10；负荷：1000g；转数1000后，测定失重。
测试结果见表1。
表1
Figure BDA0002573938810000071
注：涂层附着力，0为切割边缘完全平滑，无一脱落。盐雾试验，0为完全没有改变。

Claims (10)

1.聚苯硫醚复合干粉涂料，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：
二硫化钼15～20％，聚全氟乙丙烯4～6％，余量为聚苯硫醚树脂。
2.根据权利要求1所述的聚苯硫醚复合干粉涂料，其特征在于：
所述聚苯硫醚树脂的粒度为200～400目；所述二硫化钼的粒度为500～1200目。
3.根据权利要求1所述的聚苯硫醚复合干粉涂料，其特征在于：所述聚苯硫醚树脂的流动速率为800～1500g/10min。
4.根据权利要求1所述的聚苯硫醚复合干粉涂料，其特征在于：所述聚苯硫醚树脂为经250～300℃，压力0.003MPa以下真空处理2～5小时的粉末；优选所述聚苯硫醚树脂为经280℃，压力0.003MPa真空处理2～5小时的粉末。
5.聚苯硫醚复合涂料，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：
聚苯硫醚复合干粉涂料40～45％，其余为溶液；其中，所述聚苯硫醚复合干粉涂料为权利要求1～4任一项所述的聚苯硫醚复合干粉涂料，所述溶液由乙醇和水组成。
6.根据权利要求5所述的聚苯硫醚复合涂料，其特征在于：所述乙醇和水的重量比为1:0.5～1.5；优选所述乙醇和水的重量比为1:1。
7.权利要求5或6所述的聚苯硫醚复合涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将二硫化钼、聚全氟乙丙烯、聚苯硫醚树脂和溶液混合，研磨均匀，即得；优选采用湿式陶瓷球磨机进行研磨，时间4～6小时，转速25～40转/分。
8.权利要求1～4任一项所述的聚苯硫醚复合干粉涂料或权利要求5或6所述的聚苯硫醚复合涂料在提高基材耐磨防腐性能中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：基材除油喷砂后，将涂料涂覆在基材表面，然后进行塑化。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：采用静电喷涂或热喷涂将聚苯硫醚复合干粉涂料喷涂在基材表面；采用液体喷枪将聚苯硫醚复合涂料喷涂在基材表面。
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