CN115725191A - 用于桥梁支座的减摩材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于桥梁支座的减摩材料及其制备方法，其包括粉体材料和液体材料，所述粉体材料和液体材料之间的质量比为1：(14‑200)。该减摩材料能够在支座及支撑载体表面形成陶瓷减摩层，不仅能修补间隙，还有利于降低摩擦振动，减少噪音，延长支座的使用寿命。

Description

用于桥梁支座的减摩材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及特种材料技术领域，具体涉及一种用于桥梁支座的减摩材料及其制备方法。

背景技术

支座是用于连接各类建筑上下部结构的重要结构构件，尤其对于桥梁支座，其受力大，且承载不同方向的动、静态作用力及振动，又暴露于复杂的自然环境中，摩擦和磨损则是支座主要设计考虑因素，而支座与上方载体之间的减摩材料则决定了支座的寿命、可靠性、安全性以及生态环境。现阶段常用的减摩方式是通过在支座表面贴合耐磨板如：不锈钢板或支座表面镀铬等，以适应支座和上方载体之间的滑动和转动，减小摩擦，延长支座的使用寿命。但这种方法的缺陷是在复杂的室外环境下，随着温度升高及降低，或温差加大，支座表面贴合的耐磨板会脱落，不仅失去减摩效果，还会加速支座表面的磨损，更换支座的成本相当高；另外采用不锈钢板加工比较复杂，需要选材、冲压成型、机加工、焊接、剖光等多道工艺，成本比较高，支座表面镀铬工艺不仅成本高，而且电镀过程中污染环境，电镀工艺目前已被严格限制。现在也有五花八门的各种自修复材料，但不可以涂覆在支座表面，在摩擦温度升高或外部环境变化较大的情况下会失去减摩效果。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于桥梁支座的减摩材料及其制备方法，能够在支座及支撑载体表面形成陶瓷减摩层，不仅能修补间隙，还有利于降低摩擦振动，减少噪音，延长支座的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于桥梁支座的减摩材料，其包括粉体材料和液体材料，所述粉体材料和液体材料之间的质量比为1：(14-200) 。

所述粉体材料包括天然矿物粉、催化剂、催化辅助剂、促进剂和抗摩剂。

所述的天然矿物粉是蛇纹石、滑石、蒙脱石、硅灰石、高岭石、石墨矿石、阳起石、白云母等中的一种或几种组合。

所述催化剂粒径在10微米以下，可以是氯化镁、氯化铝、氯化钯、氯化铂、氯化铯等中的一种或几种组合。

所述的催化辅助剂粒径在10微米以下，可以是纳米玻璃粉、混合稀土、硬脂酸锂、三聚氰胺、四氟聚乙烯、二硫化钼等中的一种或几种组合。

所述的促进剂粒径在10微米以下，可以是红磷、氟碳铈镧等中的一种或几种组合。

所述的抗摩剂粒径在10微米以下，可以是硫磷双辛基碱性锌盐（T203）、丁基异辛基磷酸十二胺盐（T308）等中的一种或几种组合。

所述粉体材料还可以包括其他材料，粒径在10微米以下，可以是磷化硅、膨润土、碳酸钙等中的一种或几种组合。

在粉体材料中，按质量百分比计算，天然矿物粉占60-80%，催化剂占1-2%，催化辅助剂占10-30%，促进剂占1-5%，抗摩剂占1-10%，其他材料占3-7%。

所述液体材料包括包膜液和分散介质，其中包膜液质量百分比占1-5%，分散介质质量百分比占95-99%。

所述的包膜液为硬脂酸溶液。

所述的分散介质为机油。

本发明还提供上述减摩材料的制备方法，其包括：

第一步，天然矿物粉的制备；

第二步，浆料的制备；

第三步，添加分散介质；

第四步，其他成分添加；

第五步，搅拌，获得减摩材料。

本发明的有益效果

采用本发明提供的减摩材料具有以下功效：

1、降低了桥梁支座与载体间的接触摩擦系数。支座在使用过程中，由减摩材料在桥梁支座表面形成的玻璃陶瓷膜有效降低了表面的接触摩擦系数，摩擦系数低于0.05，对支座的保护作用明显。

2、支座表面的硬度大大提高，抗磨损力增强延长了使用寿命。减摩材料在桥梁支座与支撑物相互摩擦作用过程中会渗入支座的金属表面，在支座表面形成坚硬的耐磨层，表面硬度增加了3倍以上，抗摩性能大幅提高，支座的安全性、使用寿命均显著提高。

3、节约成本，节能降耗。本发明应用到桥梁支座或建筑支座等领域，用涂覆材料替代了现存的表面镀铬或不锈钢薄板的工艺，减少电镀过程中对环境的污染，或金属材料的使用，能够大幅降低成本，本发明的成本约为现存表面镀铬或不锈钢薄板成本的15%-20%，减少金属材料的使用，有利于节能降耗，绿色环保。

具体实施方式

本发明提供一种用于桥梁支座的减摩材料，其包括粉体材料和液体材料，所述粉体材料和液体材料之间的质量比为1：(14-200)，所述减摩材料的摩擦系数低于0.05 。

所述粉体材料包括天然矿物粉、催化剂、催化辅助剂、促进剂和抗摩剂。

所述的天然矿物粉是蛇纹石、滑石、蒙脱石、硅灰石、高岭石、石墨矿石、阳起石、白云母等中的一种或几种组合。

所述催化剂粒径在10微米以下，可以是氯化镁、氯化铝、氯化钯、氯化铂、氯化铯等中的一种或几种组合。

所述的催化辅助剂粒径在10微米以下，可以是纳米玻璃粉、混合稀土、硬脂酸锂、三聚氰胺、四氟聚乙烯、二硫化钼等中的一种或几种组合。

所述的促进剂粒径在10微米以下，可以是红磷、氟碳铈镧等中的一种或几种组合。

所述的抗摩剂粒径在10微米以下，可以是硫磷双辛基碱性锌盐（T203）、丁基异辛基磷酸十二胺盐（T308）等中的一种或几种组合。

所述粉体材料还可以包括其他材料，粒径在10微米以下，可以是磷化硅、膨润土、碳酸钙等中的一种或几种组合。

在粉体材料中，按质量百分比计算，天然矿物粉占60-80%，催化剂占1-2%，催化辅助剂占10-30%，促进剂占1-5%，抗摩剂占1-10%，其他材料占3-7%。

所述液体材料包括包膜液和分散介质，其中包膜液质量百分比占1-5%，分散介质质量百分比占95-99%。

所述的包膜液为硬脂酸溶液。

所述的分散介质为机油。

本发明还提供上述减摩材料的制备方法，其包括：

第一步，天然矿物粉的制备；

第二步，浆料的制备；

第三步，添加分散介质；

第四步，其他成分添加；

第五步，搅拌，获得减摩材料。

所述第一步进一步具体包括：

第a步，选天然矿物粉料，对选料进行清洗，粉碎至10微米以下；

第b步，将第a步获得的粉料经过浮选或摇选去除杂质和无用成分，再经磁选去除铁粉，提纯为合适的精粉，过滤水分；

第c步，放入烘干炉200-300℃烘烤，得出备用的干粉。

所述第二步进一步具体为取干粉按比例加入粒径在10微米以下的催化剂、促进剂混合均匀形成混料，加入包膜液，混料与包膜液的质量百分比为1：（0.5-3），搅拌均匀，使混料表面包覆一层能够溶于机油的膜，形成浆料。

所述第三步进一步具体为在第二步的产物中加入3-5倍于浆料的分散介质搅拌后，放入超细球磨机中研磨，形成1-5微米混合矿物浆料备用。

所述第四步进一步具体为在混合矿物浆料中加入按比例加入粒径在10微米以下的催化辅助剂及其他材料，搅拌均匀后，再加入5-10倍的分散介质和比例范围内的抗摩剂。

所述第五步进一步具体为使用高剪切乳化机进行搅拌均匀化，是粉料均匀溶于分散介质中，即制作成所需的减摩材料。

本发明用于桥梁支座的减摩材料在使用时，将桥梁支座安装于用于加工的专用设备中，将减摩材料涂覆在桥梁支座用于支撑的接触表面上，通过专用设备旋转，对支座表面进行旋转摩擦加工，在支座表面形成固定的玻璃陶瓷膜，即制成带有玻璃陶瓷膜的桥梁支座，该支座即可用于桥梁建设中。

本发明主要应用于桥梁支座上，也可扩展应用于其他支撑结构中。

以下采用实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

实施例1

本发明设计的一种用于桥梁支座的减摩材料的粉体材料由60%蛇纹石、1.5%氯化镁催化剂、20%纳米玻璃粉及10%二硫化钼催化辅助剂、3.5%红磷促进剂、2%硫磷双辛基碱性锌盐（T203）抗摩剂、3%膨润土构成，其中纳米玻璃粉、氯化镁、红磷、硫磷双辛基碱性锌盐（T203）及膨润土粒径在10微米以下；液体材料由硬脂酸溶液和机油构成，粉体材料与液体材料按比例与粉体材料混合。

一种用于桥梁支座的减摩材料制备方法为：（1）选蛇纹石粉料，对选料进行清洗，粉碎至10微米以下；（2）将粉料经过浮选去除杂质和无用成分，再经磁选去除铁粉，提纯为合适的精粉，过滤水分；（3）放入烘干炉200℃烘烤，得出备用的蛇纹石粉的干粉；（4）在60%的干粉加入1.5%氯化镁、3.5%红磷混合均匀形成混料，加入2倍于混料的硬脂酸溶液，搅拌均匀，使混料表面包覆一层硬脂酸溶液，形成浆料；（5）加入5倍于浆料的机油搅拌后，放入超细球磨机中研磨，形成1-5微米混合矿物浆料备用；（6）在混合矿物浆料中加入20%纳米玻璃粉、10%二硫化钼及3%膨润土，搅拌均匀后，再加入10倍的机油和2%硫磷双辛基碱性锌盐（T203）抗摩剂；（7）使用高剪切乳化机进行搅拌均匀化，使粉料均匀溶于机油中，即制作成所需的减摩材料。

本实施例在使用时，将桥梁支座安装于用于加工的专用设备中，将减摩材料涂覆在桥梁支座用于支撑的接触表面上，通过专用设备旋转，对支座表面进行旋转摩擦加工，在支座表面形成固定的玻璃陶瓷膜，即制成了带有玻璃陶瓷膜的桥梁支座。

本实施在应用时不仅提高了支座表面的硬度，而且降低了桥梁支座与载体间的接触摩擦系数，满足使用需求，使支座的安全性、使用寿命显著提高。

实施例2

本发明设计的一种用于桥梁支座的减摩材料的粉体材料由60%高岭石、6%石墨矿石、2%氯化钯催化剂、10%混合稀土催化辅助剂、5%氟碳铈镧促进剂、10%丁基异辛基磷酸十二胺盐（T308）抗摩剂、7%碳酸钙构成，其中混合稀土、氯化钯、氟碳铈镧、丁基异辛基磷酸十二胺盐（T308）及碳酸钙粒径在10微米以下；液体材料由硬脂酸溶液和机油构成，粉体材料与液体材料按比例与粉体材料混合。

一种用于桥梁支座的减摩材料制备方法为：（1）选高岭石粉料、石墨矿石粉料，分别对选料进行清洗，粉碎至10微米以下；（2）将粉料经过摇选去除杂质和无用成分，再经磁选去除铁粉，提纯为合适的精粉，过滤水分；（3）放入烘干炉300℃烘烤，得出备用的高岭石粉、石墨矿石粉料的干粉；（4）取60%高岭石粉、6%石墨矿石粉料粉料在干粉加入2%氯化钯、5%氟碳铈镧混合均匀形成混料，加入3倍于混料的硬脂酸溶液，搅拌均匀，使混料表面包覆一层硬脂酸溶液，形成浆料；（5）加入4倍于浆料的机油搅拌后，放入超细球磨机中研磨，形成1-5微米混合矿物浆料备用；（6）在混合矿物浆料中加入10%混合稀土及7%碳酸钙，搅拌均匀后，再加入7倍的机油和10%丁基异辛基磷酸十二胺盐（T308）抗摩剂；（7）使用高剪切乳化机进行搅拌均匀化，使粉料均匀溶于机油中，即制作成所需的减摩材料。

实施例2与实施例1具有相同的有益效果，能够在桥梁支座表面形成玻璃陶瓷膜，提高表面的抗摩性能。

实施例3

本发明设计的一种用于桥梁支座的减摩材料的粉体材料由80%蒙脱石、1%氯化铝催化剂、12%四氟聚乙烯催化辅助剂、1%红磷促进剂、1%硫磷双辛基碱性锌盐（T203）抗摩剂、5%磷化硅构成，其中四氟聚乙烯、氯化铝、红磷、硫磷双辛基碱性锌盐（T203）及磷化硅粒径在10微米以下；液体材料由硬脂酸溶液和机油构成，粉体材料与液体材料按比例与粉体材料混合。

一种用于桥梁支座的减摩材料制备方法为：（1）选蒙脱石粉料，对选料进行清洗，粉碎至10微米以下；（2）将粉料经过浮选去除杂质和无用成分，再经磁选去除铁粉，提纯为合适的精粉，过滤水分；（3）放入烘干炉250℃烘烤，得出备用的蒙脱石粉的干粉；（4）选80%蒙脱石粉料干粉，加入1%氯化铝、1%红磷混合均匀形成混料，加入0.5倍于混料的硬脂酸溶液，搅拌均匀，使混料表面包覆一层硬脂酸溶液，形成浆料；（5）加入5倍于浆料的机油搅拌后，放入超细球磨机中研磨，形成1-5微米混合矿物浆料备用；（6）在混合矿物浆料中加入12%四氟聚乙烯及5%磷化硅，搅拌均匀后，再加入5倍的机油和1%硫磷双辛基碱性锌盐（T203）抗摩剂；（7）使用高剪切乳化机进行搅拌均匀化，使粉料均匀溶于机油中，即制作成所需的减摩材料。

实施例3与实施例1具有相同的有益效果，能够在桥梁支座表面形成玻璃陶瓷膜，提高表面的抗摩性能。

比较例1

采用与实施例1相同的制备方法，区别在于未做表面处理的Q235桥梁支座。

比较例2

采用与实施例1相同的制备方法，区别在于桥梁支座表面通过焊接方式包覆不锈钢薄板。

比较例3

采用与实施例1相同的制备方法，区别在于桥梁支座表面镀铬。

表1

桥梁支座表面	摩擦系数	表面硬度（HV）	成本	表面处理情况
					实施例1	0.01-0.03	600	为比较例2、3的15-20%	涂覆过程简单，表面成膜快，相对环保
实施例2	0.03-0.05	770	为比较例2、3的15-20%	涂覆过程简单，表面成膜快，相对环保
					实施例3	0.01-0.02	840	为比较例2、3的15-20%	涂覆过程简单，表面成膜快，相对环保
比较例1	≥0.1	120	无	未处理
					比较例2	0.01-0.03	150-220	高	工艺过程复杂，对焊接要求高，易出现隙缝等瑕疵
比较例3	0.01-0.03	750-850	高	高污染，严格限制

所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于桥梁支座的减摩材料，其特征在于：包括粉体材料和液体材料，所述粉体材料和液体材料之间的质量比为1：(14-200)，所述粉体材料包括抗摩剂，所述减摩材料的摩擦系数低于0.05。

2.如权利要求1所述用于桥梁支座的减摩材料，其特征在于：所述粉体材料包括天然矿物粉、催化剂、催化辅助剂、促进剂、抗摩剂和其他材料，按质量百分比计算，天然矿物粉占60-80%，催化剂占1-2%，催化辅助剂占10-30%，促进剂占1-5%，抗摩剂占1-10%，其他材料占3-7%。

3.如权利要求2所述用于桥梁支座的减摩材料，其特征在于：所述的天然矿物粉是蛇纹石、滑石、蒙脱石、硅灰石、高岭石、石墨矿石、阳起石、白云母等中的一种或几种组合。

4.如权利要求2所述用于桥梁支座的减摩材料，其特征在于：所述催化剂粒径在10微米以下，选择氯化镁、氯化铝、氯化钯、氯化铂、氯化铯等中的一种或几种组合；所述的促进剂粒径在10微米以下，选择红磷、氟碳铈镧中的一种或几种组合；所述的催化辅助剂粒径在10微米以下，选择纳米玻璃粉、混合稀土、硬脂酸锂、三聚氰胺、四氟聚乙烯、二硫化钼等中的一种或几种组合；所述的抗摩剂粒径在10微米以下，选择硫磷双辛基碱性锌盐（T203）、丁基异辛基磷酸十二胺盐（T308）等中的一种或几种组合；所述的其他材料，粒径在10微米以下，选择磷化硅、膨润土、碳酸钙等中的一种或几种组合。

5.如权利要求1所述用于桥梁支座的减摩材料，其特征在于：所述液体材料包括包膜液和分散介质，其中包膜液质量百分比占1-5%，分散介质质量百分比占95-99%。

6.权利要求1至5任一项所述减摩材料的制备方法，其特征在于，包括：

第一步，天然矿物粉的制备；

第二步，浆料的制备；

第三步，添加分散介质；

第四步，其他成分添加；

第五步，搅拌，获得减摩材料。

7.如权利要求6所述减摩材料的制备方法，其特征在于：

所述第一步进一步具体包括，

第a步，选天然矿物粉料，对选料进行清洗，粉碎至10微米以下；

第b步，将第a步获得的粉料经过浮选或摇选去除杂质和无用成分，再经磁选去除铁粉，提纯为合适的精粉，过滤水分；

第c步，放入烘干炉200-300℃烘烤，得出备用的干粉。

8.如权利要求6或7所述减摩材料的制备方法，其特征在于：

所述第二步进一步具体为取第一步制备好的干粉按比例加入粒径在10微米以下的催化剂、促进剂混合均匀形成混料，加入包膜液，混料与包膜液的质量百分比为1：（0.5-3），搅拌均匀，使混料表面包覆一层能够溶于机油的膜，形成浆料。

9.如权利要求6或7所述减摩材料的制备方法，其特征在于：

所述第三步进一步具体为在第二步的产物中加入3-5倍于浆料的分散介质搅拌后，放入超细球磨机中研磨，形成1-5微米混合矿物浆料备用。

10.如权利要求6或7所述减摩材料的制备方法，其特征在于：

所述第四步进一步具体为在混合矿物浆料中加入按比例加入粒径在10微米以下的催化辅助剂及其他材料，搅拌均匀后，再加入5-10倍的分散介质和比例范围内的抗摩剂。