CN113621294B - 一种液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料及其制备方法，所述液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料包括A组分和B组分，其中所述A组分包括以下重量份组分：树脂基料20~30份，非浮型铝粉5~15份，陶瓷粉20~30份，纳米材料0.5~2份，助剂2.5~4.5份，防锈颜料10~20份，N‑甲基吡咯烷酮5~10份，溶剂10~18份，其中B组分包括以下重量份组分：酚醛胺70~80份，偶联剂1~2份，溶剂18~29份。本发明所述液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料同时具有长效防腐性、优异屏蔽性和高耐磨性，可用于矿井下环境，具有广阔的应用前景。

Description

一种液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料的技术领域，更具体地，涉及一种液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料及其制备方法。

背景技术

液压支架是用来控制采煤工作面矿山压力的结构物，是煤矿机械化开采的重要设备，更是使现代煤矿达到高产量、高工效、实现采煤运煤机械化的重要保障，液压支架结构件所处的地下煤矿多为高温、高湿的环境，矿井水含有各种离子，极易造成液压支架的腐蚀，并且液压支架上的煤粉需要用水冲刷，导致表面涂层容易被煤粉磨损，失去保护效果。常规的防腐涂料及配套体系防腐性无法满足矿井下的长效防腐需求，同时耐水性、耐离子渗透性、耐磨性、耐冲刷性也无法满足。

针对矿井下液压支架结构件的特殊防腐需求，急需开发一种不仅具有优异防腐性，同时具有优异耐水性、耐离子渗透性、耐磨性、耐冲刷性的防腐涂料。目前用于液压支架结构件的防腐涂层，具有一定的防腐效果，但是耐磨性与耐离子渗透性较差，不能在矿井下长效防腐。

发明内容

本发明的目的在于克服目前用于矿井下防腐涂料耐磨性差、屏蔽性能低的缺陷，提供一种同时具有长效防腐性、优异屏蔽性和高耐磨性的液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料及其制备方法。

本发明提供了一种液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料，它由A组分和B组分构成，其中所述A组分包括下列重量份的组分：树脂基料20~30份，非浮型铝粉5~15份，陶瓷粉20~30份，纳米材料0.5~2份，助剂2.5~4.5份，防锈颜料10~20份，N-甲基吡咯烷酮5~10份，溶剂10~18份；所述B组分包括以下重量份组分：酚醛胺70~80份，偶联剂1~2份，溶剂18~29份。

在其中一实施例中，所述A组分与所述B组分的重量比为6~11:1。

在其中一实施例中，所述纳米材料为石墨烯。

在其中一实施例中，所述陶瓷粉为球形微米级陶瓷粉。

在其中一实施例中，所述树脂基料是环氧树脂与邻甲苯基缩水甘油醚混合物，所述环氧树脂与邻甲苯基缩水甘油醚的重量比为6~9:1.

在其中一实施例中，所述助剂为消泡剂、润湿分散剂、触变剂中的一种或几种混合物。

在其中一实施例中，所述防锈颜料为铁红、磷酸锌、铁钛粉中的一种或几种混合物。

在其中一实施例中，所述溶剂由二甲苯与丁醇组成，所述二甲苯与丁醇的重量比为4:1。

在其中一实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述酚醛胺为Cardolite NX2015、Cardolite NX2016中的一种或两种组合物。

在A组分中，所述树脂基料是环氧树脂与邻甲苯基缩水甘油醚混合物，所述环氧树脂与邻甲苯基缩水甘油醚的重量比为6~9:1。所述树脂基料中选用邻甲苯基缩水甘油醚，具有以下优势：（1）降低树脂基料和整个体系的粘度，即便在涂料中加入纳米材料等吸油量大的填料也可使整个体系粘度不会很高，可以提高体系的固含量，同时方便施工；（2）不影响涂层的屏蔽性与耐化学品性。邻甲苯基缩水甘油醚为含有苯环与环氧官能度的缩水甘油醚，它具有单环氧的稀释能力，又有双环氧的稀释特性，由于其特有的结构和位阻性，在耐溶剂性和耐水性能上明显优于其它稀释剂，同时邻甲苯基缩水甘油醚作为辅助树脂可以最终固化成漆膜，且具有很高的交联密度高，可以提高涂层的屏蔽性能。

所述陶瓷粉为球形微米级陶瓷粉，选用球形微米级陶瓷粉具有以下优势：（1）相比较片状陶瓷粉与不规则形状陶瓷粉，球形微米级陶瓷粉球径小，表面积大，更易吸附树脂基料性能准交联点，与树脂基料结合更牢固，形成的涂层附着力、耐冲击性更优异；（2）陶瓷粉本身性质稳定，同时具有很高的硬度，其本身硬度要高于传统粉料2~3倍，形成的涂层具有优异的耐磨性与耐化学品性，在受到水冲刷时能够保护涂层减少煤粉的冲刷损害。

所述纳米材料为石墨烯，液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料中添加非浮型铝粉与石墨烯的主要作用是提高漆膜的屏蔽性能。铝粉具有鳞片状结构，可以降低涂层的渗透性能提供物理屏蔽作用，但是铝粉的尺寸在微米级别，鳞片状分散在涂层中难免有缝隙，而本发明采用的石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构纳米材料，尺寸在1~100nm之间，石墨烯分散后可以很好的填充到铝粉之间以及成膜树脂的空隙中，与铝粉一起起到协同屏蔽作用，极大的提高涂层的屏蔽效果，防止矿井水中Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄ ^2-及Cl^-的渗入，使涂层达到优异屏蔽效果，延长涂层的使用周期，而仅仅只用铝粉或者只用石墨烯都不能达到本发明中涂层的屏蔽性能。

所述偶联剂为硅烷偶联剂，硅烷偶联剂可以与底材上的水分子作用形成化学键，提高涂层附着力与抗剥离性。

另外，本发明还提供所述液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：

第一步，制备A组分，具体方法如下：

（1）将纳米材料与N-甲基吡咯烷酮预先浸润，超声震荡分散0.5~1h，得石墨烯浆；

（2）向树脂基料中加入溶剂与助剂，混匀，继续加入陶瓷粉、防锈颜料、石墨烯浆，分散研磨后得混合液；

（3）向混合液中加入非浮型铝粉，继续分散，得到A组分；

第二步，制备B组分，具体方法如下：

按配比称取酚醛胺、偶联剂与有机溶剂在分散罐内搅拌均匀，得到B组分。

第三步，把A组分与B组分混合、搅拌，得到液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料。

在其中一实施例中，A组分制备方法（2）中混合液的研磨细度≤80μm。

本发明的有益效果：

（1）与传统的用于液压支架结构件的防腐涂料相比，本发明不仅具有优异的防腐性能，还具有优异的耐磨性和耐冲刷性，满足矿井下特殊的应用环境需求；

（2）本发明具有优异的屏蔽性能，可以屏蔽矿井水中各种离子的侵蚀，大大提高涂层的防腐效果；

（3）本发明的液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料克服了目前用于矿井下防腐涂料耐磨性差、屏蔽性能低的缺陷，提供一种同时具有长效防腐性、优异屏蔽性和高耐磨性的防腐涂料，延长矿井下涂层的使用寿命，降低维护成本，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述，但不局限于此。

实施例与对比例所用原材料除另有说明外均为市售工业品，可通过商业渠道购得。

实施例1~3

实施例1~3液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料的A组分与B组分配方见表1。

表1 实施例1~3中A组分与B组分配方

实施例1：

本实施例的液压支架结构件用高屏蔽耐磨防腐涂料的A组分制备方法如下：

（1） 将1.5份纳米材料石墨烯与8份N-甲基吡咯烷酮预先浸润，超声震荡分散1h，得石墨烯浆；

（2） 向20份环氧树脂与邻甲苯基缩水甘油醚为9:1的树脂基料中加入18份溶剂、1.5份有机膨润土1958、0.5份BYK-ATU、0.5份BYK-066，混匀，继续加入20份陶瓷粉W-210、20份防锈颜料铁红、石墨烯浆，分散研磨，控制细度＜80μm后出料，得混合液；

（3） 向混合液中加入10份非浮型铝粉F-110，高速分散30min，得到A组分；

本实施例液压支架结构件用高屏蔽耐磨防腐涂B组分的制备方法如下：

把80份取酚醛胺NX-2015、1份偶联剂Z-6040、19份有机溶剂在分散罐内高速分散15min，得到B组分。

把A组分与B组分按重量比11:1混合、搅拌充分，即得到本实施例1的液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料。

实施例2：

本实施例的液压支架结构件用高屏蔽耐磨防腐涂料的A组分制备方法如下：

（1） 将2份纳米材料石墨烯与10份N-甲基吡咯烷酮预先浸润，超声震荡分散1h，得石墨烯浆；

（2） 向27份环氧树脂与邻甲苯基缩水甘油醚为8:1的树脂基料中加入12份溶剂、3份有机膨润土1958、0.5份Solsperse 32500、0.5份BYK-066，混匀，继续加入30份陶瓷粉W-210、10份防锈颜料铁红、石墨烯浆，分散研磨，控制细度＜80μm后出料，得混合液；

（3） 向混合液中加入5份非浮型铝粉F-110，高速分散30min，得到A组分；

本实施例液压支架结构件用高屏蔽耐磨防腐涂B组分的制备方法如下：

把38份酚醛胺NX-2015、38份酚醛胺NX-2016、2份偶联剂Z-6040、22份有机溶剂在分散罐内高速分散15min，得到B组分。

把A组分与B组分按重量比7:1混合、搅拌充分，即得到本实施例2的液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料。

实施例3：

本实施例的液压支架结构件用高屏蔽耐磨防腐涂料的A组分制备方法如下：

（1） 将0.5份纳米材料石墨烯与5份N-甲基吡咯烷酮预先浸润，超声震荡分散0.5h，得石墨烯浆；

（2） 向30份环氧树脂与邻甲苯基缩水甘油醚为6:1的树脂基料中加入10份溶剂、2份有机膨润土1958、1份Solsperse 32500、0.5份BYK-ATU、1份BYK-066，混匀，继续加入25份陶瓷粉W-210、10份防锈颜料铁红、石墨烯浆，分散研磨，控制细度＜80μm后出料，得混合液；

（3） 向混合液中加入15份非浮型铝粉F-110，高速分散30min，得到A组分；

本实施例液压支架结构件用高屏蔽耐磨防腐涂B组分的制备方法如下：

把70份酚醛胺NX-2015、1份偶联剂Z-6040、29份有机溶剂在分散罐内高速分散15min，得到B组分。

把A组分与B组分按重量比6:1混合、搅拌充分，即得到本实施例3的液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料。

本发明的性能测试：

对实施例2制备的液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料的性能测试，结果见表2，其中耐盐雾性能、耐矿井水浸泡、耐湿热测试样板为喷砂钢板，清洁度达到Sa2.5级、粗糙度达到中等粗糙度，漆膜分两道喷涂，每道150~180μm，总膜厚300~360μm。

表2 实施例2制备的涂料的性能检测标准

从表2中，可以看出本发明实施例2制备的液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料具有优异的柔韧性、耐磨性、耐冲击等物理机械性能，同时具有优异的耐盐雾性、抗离子渗透性、耐湿热、耐矿井水侵蚀性能，能够长时间高效防腐。从表2中可以看出，本发明的液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料不仅具有优异的防腐性能，还具有优异的屏蔽性、耐磨性、耐冲刷性，能够满足矿井下特殊的应用环境需求。

应理解上述实施例仅是本发明的优选实施方式，用于说明本发明技术方案的具体实施方式，而不用于限制本发明的范围。应当指出：在阅读了本发明之后，本领域技术人员在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明的各种等同形式的修改和替换均落于本申请权利要求所限定的保护范围。

Claims (3)

1.一种液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：

第一步，制备A组分，具体方法如下：

(1)将1.5份纳米材料石墨烯与8份N-甲基吡咯烷酮预先浸润，超声震荡分散1h，得石墨烯浆；

(2)向20份环氧树脂与邻甲苯基缩水甘油醚为9:1的树脂基料中加入18份溶剂、1.5份有机膨润土1958、0.5份BYK-ATU、0.5份BYK-066，混匀，继续加入20份陶瓷粉W-210、20份防锈颜料铁红、石墨烯浆，分散研磨，控制细度＜80μm后出料，得混合液；

(3)向混合液中加入10份非浮型铝粉F-110，高速分散30min，得到A组分；

第二步，制备B组分，具体方法如下：

把80份取酚醛胺NX-2015、1份偶联剂Z-6040、19份有机溶剂在分散罐内高速分散15min，得到B组分；

把A组分与B组分按重量比11:1混合、搅拌充分，即得到液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料。

2.一种液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：

第一步，制备A组分，具体方法如下：

(1)将2份纳米材料石墨烯与10份N-甲基吡咯烷酮预先浸润，超声震荡分散1h，得石墨烯浆；

(2)向27份环氧树脂与邻甲苯基缩水甘油醚为8:1的树脂基料中加入12份溶剂、3份有机膨润土1958、0.5份Solsperse 32500、0.5份BYK-066，混匀，继续加入30份陶瓷粉W-210、10份防锈颜料铁红、石墨烯浆，分散研磨，控制细度＜80μm后出料，得混合液；

(3)向混合液中加入5份非浮型铝粉F-110，高速分散30min，得到A组分；

第二步，制备B组分，具体方法如下：

把38份酚醛胺NX-2015、38份酚醛胺NX-2016、2份偶联剂Z-6040、22份有机溶剂在分散罐内高速分散15min，得到B组分；

把A组分与B组分按重量比7:1混合、搅拌充分，即得到液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料；

所述液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料的拉开法附着力≥12MP；抗离子渗透性≤3.0×10^-3mg/(cm²·d)。

3.一种液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：

第一步，制备A组分，具体方法如下：

(1)将0.5份纳米材料石墨烯与5份N-甲基吡咯烷酮预先浸润，超声震荡分散0.5h，得石墨烯浆；

(2)向30份环氧树脂与邻甲苯基缩水甘油醚为6:1的树脂基料中加入10份溶剂、2份有机膨润土1958、1份Solsperse 32500、0.5份BYK-ATU、1份BYK-066，混匀，继续加入25份陶瓷粉W-210、10份防锈颜料铁红、石墨烯浆，分散研磨，控制细度＜80μm后出料，得混合液；

(3)向混合液中加入15份非浮型铝粉F-110，高速分散30min，得到A组分；

第二步，制备B组分，具体方法如下：

把70份酚醛胺NX-2015、1份偶联剂Z-6040、29份有机溶剂在分散罐内高速分散15min，得到B组分；

把A组分与B组分按重量比6:1混合、搅拌充分，即得到液压支架结构件用高屏蔽性耐磨防腐涂料。