CN1120580A - 无溶剂型干膜润滑剂 - Google Patents

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高金堂
毛绍兰
于刚
刘近朱
赵书元
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Abstract

本发明提供了一种无溶剂干膜润滑剂的粉末涂料及其制备方法，以尼龙1010，环氧树脂E-12为粘结剂，加入固体润滑剂，抗蚀剂，流平剂，增强剂等制成。该干膜润滑剂的特点在于由100％的粉料组成，消除了通常干膜润滑剂中的液体溶剂对人体和环境的危害；其涂层厚而机械强度高，当与油、脂共用时有突出的减磨抗摩效果。

Description

无溶剂型干膜润滑剂
本发明涉及一种无溶剂型干膜润滑剂及其制备方法。
对干膜润滑剂技术性能的基本要求是：(1)与金属底材有牢固的粘结力；(2)良好的自润滑性能，即低摩擦低磨损；(3)足够的机械强度。为了得到满意的干膜润滑剂，除了进行大量筛选确定适宜的物料配比外，涂敷工艺是一技术关键，为此人们采用电镀，溅射，离子镀，刷镀等物理方法获得了满意的效果。但对于量大面广的聚合物基粘结型干膜润滑剂，截止目前仍沿用传统的悬浮液的喷涂，浸涂，滚涂，刷涂等方法。它们共同的缺点是：(1)需用易燃，有毒且价格较贵有机溶剂；(2)涂料的利用率低，涂敷中必然产生的“过喷”，使涂料无法回收，造成材料的浪费；(3)涂料的贮存期短；(4)干膜润滑剂中常采用的MoS2等固体料易于沉淀，造成混料不均。近年来涂料工业出现了粉未涂料的涂装技术，对传统的油漆工艺是一重大的技术改革，它具有节约能源和资源，无溶剂燃烧危险和对环境的污染，可实现100％的固体粉未喷涂等优点。本发明采用具有良好自润滑性能的尼龙1010作固体粘结剂，通过添加固体润滑剂和其它填料，并考虑热固化过程产生的物理及化学效应，使本发明无溶剂干膜润滑剂既具备一般干膜润滑剂的特点，又有粉未涂料的优点，可广泛应用于多种工况下运转的零部件的涂敷。
本发明的目的在于克服现有技术中干膜润滑剂需用有机溶剂混合进行喷涂，易产生环境污染的缺点而提供一种无溶剂干膜润滑剂及其制备方法。
本发明由粘结剂、固体润滑剂、抗蚀剂、流平剂、增强剂等组成。粘结剂采用尼龙1010和环氧树脂E-12，固体润滑剂选用二硫化钼、石墨和聚四氟乙烯，抗蚀剂为Sb2O3，Al2O3、Cr2O3和Al粉作为增强剂，聚乙烯醇缩丁醛作为流平剂。配方包括：
尼龙1010和环氧树脂E-12         50—80％
二硫化钼、石墨和聚四氟乙烯     10—40％
Sb2O3                        2—6％
Al2O3、Cr2O3和Al粉        0—20％
聚乙烯醇缩丁醛                 4—8％
本干膜润滑剂的尼龙1010为主粘结剂，其分子结构式为：
       [HN(CH2)10NHOC(CH2)8CO]n是聚酰胺材料的品种之一，具有良好的自润滑性，柔韧性，耐油性和抗热变形等性能。为了满足各种运行工况的技术要求，本发明采用环氧树脂E-12对其进行聚合物共混技术处理，使形成即有化学键合，又有聚合物分子间物理混合的网络结构，涂层的机械强度、抗腐蚀性，耐热性等都有提高，加工性能有所改善，尤其涂层与底材的粘结强度增加至原来的3—5倍。
尼龙1010的熔点200—210℃，相对粘度大于1.7，细度大于或等于200目。环氧树脂E-12的软化点85—95℃，环氧值0.09—0.14，细度大于或等于200目。二者的配料比为尼龙1010∶环氧树脂E-12＝1∶0.05-2(重量比)。
本发明采用MoS2，石墨和聚四氟乙烯改善涂层的抗磨性能，Sb2O3可提高涂层的抗蚀性，Cr2O3、Al2O3可改善涂层的耐负荷，耐热性能，Al粉和石墨均有提高涂层导热性的功能。
二硫化钼、石墨和聚四氟乙烯可以单独使用或采用二硫化钼—石墨、聚四氟乙烯—石墨组合。
Al2O3、Cr2O3和Al粉可以单独使用，或其中两种混用以及三种混用，细度大于或等于200目。Sb2O3的细度大于或等于200目。
无溶剂干膜润滑剂的制备方法：
底材的预处理：碳钢底材零件需进行喷砂→磷化→清洗；不锈钢零件进行喷砂→清洗；铝合金、镁合金、钛合金零件进行阳极氧化→清洗；铜合金零件进行喷砂→氧化处理。
干膜润滑剂粉剂的制备：本干膜润滑剂所需原料经下述工艺制备：干燥→粉碎(或研磨)→过筛→混料→强力分散→成品。
喷涂设备：可采用的喷涂设备种类较多，本发明采用高压静电流化床和高压静电喷枪，其涂层均匀质量好。
干膜润滑剂的制备：经用上述喷涂设备将本干膜润滑剂粉剂涂于表面处理后的零件表面上，置于烘箱中在210—230℃下保温0.5—1.0h即获得均匀涂层。按使用要求可多次进行涂敷→烘干过程，直至满足涂层厚度要求为止。
本发明具有通常干膜润滑剂的基本性能，即与底材粘结牢固，足够的机械强度和良好的润滑性能。此外其特点还在于：
采用了100％的固体粉末原料，无液体溶剂，消除了溶剂对操作人员身体的损害和环境污染，且易于长期贮存和运输。
本干膜润滑剂易于回收，再次使用，避免了过喷造成的材料浪费。
本干膜润滑剂涂层厚度远大于一般干膜润滑剂，且弹性和柔韧性好，可有效地吸收机械的振动和冲击，提高机械运行稳定性，降低噪音。
与金属对摩时本干膜润滑剂能很好地适应金属凹凸不平的表面，可形成较大的真实接触面积，有利于涂层与底材之间的粘结和降低磨损。
本干膜润滑剂表面特有的桔皮状空穴结构有贮油功能。在油润滑下受到外力作用时，模量较大的对摩面就将油压入空穴中，起良好的减磨作用。
本发明建议采用的喷涂设备高压静电流化床和高压静电喷枪，其特点分别为：
高压静电流化床：在工件和流化床之间施加高压静电场，悬浮粉末在静电场中被偶极化，继而粘附于工件表面。设备简单，效率高。
高压静电喷枪：在工件和喷枪之间施加高压静电场，粉未颗检经过喷嘴即带上了负电荷，附着于工件表面上。喷枪的操作灵活，设备投资少。
以上装置应考虑粉末的回收。例如当采用高压静电喷枪时一般配备旋风收尘器，可回收粉料的95—98％，回收粉料可供再用。
本发明喷涂的厚度为80—1000μm。
无溶剂干膜润滑剂的性质见下表：
    项    目     指    标
表观 均匀黑灰色，平滑无裂纹
抗冲击性，kg·cm     ≥30
抗压强度(1500kg/cm2) 涂层无裂纹，不剥落
硬度(HB)     15
耐热冲击(室温→100℃→室温→-20℃→室温，循环10次) 涂层无裂纹，不剥落
耐盐雾(35℃，100h) 锈斑数≤3，锈斑直径≤1mm
耐油性(30#机械油、22#汽轮机油，汽油中浸泡3个月) 无脱落，无溶胀，尺寸允差≤0.1％
摩擦磨损*摩擦系数耐磨性，m/μm ≤0.08＞6200
*摩擦磨损测试条件：在MHK-500磨损试验机上，负荷32kg转速1000rpm，滴加22#汽轮机油，大气室温下进行。
以下为本干膜润滑剂的实施例1—7。
实施例1：含尼龙1010 200g，环氧树脂E-1220g，MoS2 50g，石墨10g Sb2O3 2g，聚乙烯醇缩丁醛2g的干膜润滑剂，涂于某材料试验机作动筒的内壁上，在油中运行1年，于膜无裂纹，无剥落，运行稳定。
实施例2：含尼龙1010 360g，环氧树脂E-1220g，石墨25g，PTFE 3g Sb2O3 3g，Al2O3 3g，聚乙烯醇缩丁醛3g的干膜润滑剂涂敷于某设备滑动板上，在30#机械油中使用5年，无溶胀现象磨损量为0.07mm。
实施例3：含尼龙1010 100g，环氧树脂E-12 10g，MoS2和石墨的总量8g，Cr2O3 23g的干膜润滑剂涂于50×50mm的钢块上在材料试验机上施以1498kg/cm2的正压力，保压15min，反复3次涂层无剥落，无裂纹。
实施例4：含尼龙1010 100g环氧树指E-127g，MoS2和石墨总量24g，Sb2O3 2g，聚乙烯醇缩丁醛2g的干膜润滑剂，在滴加22#汽轮机油，负荷32kg转速1000rpm的条件下，在MHK500磨损试验机上与渗碳钢对摩，摩擦系数0.04—0.06，耐磨寿命6420m/μm
实施例5：含尼龙1010 100g环氧树脂E-12 32g，PTFE和石墨总量30g，Cr2O3 2g，聚乙烯醇缩丁醛2g的干膜润滑剂，涂于腐蚀试验样板上，固化后涂层平均厚度115μm，经35℃，100h的腐蚀试验，涂层的抗腐蚀性能合格。
实施例6：含尼龙1010 200g，环氧树脂E-12 25g，石墨和MoS2的总量为80g，Al粉15g，聚乙烯醇缩丁醛4g，Sb2O3 4g的干膜润滑剂，在某汽车修理厂为东风载重车新配的花键轴的键齿上涂敷，并与MoS2钙基脂配合润滑，运行1年后检查，涂层表面完好，无明显磨损，提高了花键轴运行的稳定性。
实施例7：含尼龙1010 100g，环氧树脂E-12 20g，MoS2和石墨总量25g，Sb2O3 3g，聚乙烯醇缩丁醛4g的干膜润滑剂涂于磷化碳钢板上，经室温→-25℃室温→100℃→室温的温度循环，并反复10次，涂层无剥落，无裂纹。

Claims (6)

1、一种无溶剂干膜润滑剂，由粘结剂尼龙1010和环氧树脂E-12，固体润滑剂二硫化钼，石墨和聚四氟乙烯，抗蚀剂Sb2O3等组成，配方包括(重量百分含量)：
尼龙1010和环氧树脂E-12         50—80％
二硫化钼，石墨和聚四氟乙烯      10—40％
Sb2O3                       2—6％
Al2O3，Cr2O3和Al粉        0—20％
聚乙烯醇缩丁醛                 4—8％
2、如权利要求1所说的干膜润滑剂，其特征在于尼龙1010∶环氧树脂E-12＝1∶0.05-2(重量比)。
3、如权利要求1所说的干膜润滑剂，其特征在于固体润滑剂二硫化钼、石墨和聚四氟乙烯可以单独使用，也可以采用二硫化钼—石墨，聚四氟乙烯—石墨组合。
4、如权利要求1所说的干膜润滑剂，其特征在于Al2O3、Cr2O3和Al粉可以单独使用，也可果用二种或三种混用，细度大于等于200目。
5、如权利要求1所说的干膜润滑剂的制备方法，其特征在于采用高压静电流化床或高压静电喷枪涂于经表面处理后的零部件上，然后在210～230℃下保温0.5～1.0小时即可获得均匀涂层。
6、如权利要求1所述干膜润滑剂的制备方法，包括：
(1)固体组分的预处理；
(2)粘结剂的化学改性；
(3)经上述处理后将全部物料按比例充分混合，并加入混合溶剂进行湿磨，再强力分散后，即制成于膜润滑剂，其特征在于：
①将环氧树脂和丁腈40共溶于混合溶剂，以有机腾作催化剂，在80～120℃下脂化2～3小时；
②混合溶剂体积比为无水乙醇∶丙酮∶1，4二氧六环∶甲苯＝1～3∶1∶1∶0.5～1，配方总重量与混合溶剂的重量比为1∶3～5。
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