CN116426197A - 一种耐磨环氧涂料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种耐磨环氧涂料及其制备工艺，涉及涂料技术领域。本发明制备的一种耐磨环氧涂料，包括环氧树脂、绝缘子微球、固化剂、硅烷偶联剂；其中所述环氧树脂为聚丁二烯环氧树脂；所述固化剂包括2‑乙基‑4甲基咪唑；所述硅烷偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、4‑(二甲基甲硅烷基)‑苯甲酰氯、三甲氧基苯基硅烷；所述绝缘子微球是由废旧绝缘子破碎研磨得到；本发明制备得到的耐磨环氧涂料的耐磨性较好；本发明耐磨环氧涂料使用时需在光照条件下热固化。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体为一种耐磨环氧涂料及其制备工艺。
背景技术
环氧树脂涂料用途广泛，其收缩率低、粘结强度高、配制容易、工艺简单、固化物硬度高、改性较容易，对各种金属和大部分非金属材料均具有良好的附着力。
两相流体冲蚀磨损是造成设备、管道损坏报废的重要原因之一，目前国内外应用的耐磨材料种类有合金材料、无机材料(如碳化硅、高铝陶瓷等)、有机材料(如聚氨酯、尼龙、橡胶等)。合金材料具有耐高温耐磨性能，但其密度大、成型复杂、造价高、现场施工团难；无机材料虽然具有很高的耐磨性，但随着其硬度的增加，脆性也增大，现场使用容易受冲击面断裂，加工成型过程中废品率高，生产能耗高；有机材料具备一定的耐磨性、重量轻，但其抗固体颗粒划伤能力差。而且上述三类材料均不具备修复磨损部件的功能。
环氧树脂涂料中加入填料不仅可以降低成本,还可改善环氧树脂涂料的许多性能，如提高附着力、耐压强度和耐磨性等。填料较多的采用石英粉、刚玉粉、滑石粉、轻质碳酸钻等。现有的环氧基耐磨涂料，一般是在环氧树脂涂料中加入石墨、硫化钼以及氧化物、铁粉、铝粉等硬质材料，这样形成的环氧树脂涂料不足于抵抗非常恶劣的磨损条件和环境。
技术人员发现电力领域的绝缘子主要材料包括钢化玻璃或陶瓷，耐磨性能较好，而现有很多废旧绝缘子无法再利用，故对废旧绝缘子处理后再利用加入环氧树脂涂料来改善涂料的耐磨性能。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种耐磨环氧涂料，按重量份数计，包括：100份环氧树脂、8～12份纳米绝缘子微球、3～5份固化剂、10～20份硅烷偶联剂。
进一步的，所述环氧树脂为聚丁二烯环氧树脂。
进一步的，所述固化剂包括2-乙基-4甲基咪唑。
进一步的，所述乙烯基三甲氧基硅烷、4-(二甲基甲硅烷基)-苯甲酰氯、三甲氧基苯基硅烷。
进一步的，所述绝缘子微球是由废旧绝缘子破碎研磨得到。
进一步的，一种耐磨环氧涂料的制备工艺，包括以下制备步骤：
(1)配料；组成和配比重量份数计，包括100份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、8～12份纳米绝缘子微球、3～5份固化剂2-乙基-4甲基咪唑、10～20份硅烷偶联剂；
(2)将8～12质量份纳米绝缘子微球和30～50质量份浓硫酸，以30～40kHz超声20～40min，过滤，用去离子水洗涤2～4次，在40～60℃下干燥11～13h，得到酸化的纳米绝缘子微球；将10～20质量分硅烷偶联剂、10～20份无水氯化铝混合，以100～200r/min搅拌20～40min，升温至40～60℃，继续搅拌7～9h，随后加入酸化的纳米绝缘子微球，以1200～1400r/min搅拌1～3h，得到初混料；
(3)将初混料、100质量份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、3～5份固化剂混合，以100～200r/min搅拌20～40min，制备得到耐磨环氧涂料。
进一步的，所述纳米绝缘子微球的制备工艺如下：将废旧绝缘子破碎、研磨、过800～1000目的筛，得到纳米绝缘子微球。
进一步的，所述硅烷偶联剂的制备工艺如下：将10质量份乙烯基三甲氧基硅烷、2～4质量份4-(二甲基甲硅烷基)-苯甲酰氯、3～5质量份三甲氧基苯基硅烷。
进一步的，所述耐磨环氧涂料应在光照条件下热固化，其中，固化温度为60～80℃，紫外光波长为250～420nm。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明制备的耐磨环氧涂料，包括环氧树脂、纳米绝缘子微球、固化剂、硅烷偶联剂；所述环氧树脂为聚丁二烯环氧树脂；所述固化剂包括2-乙基-4甲基咪唑；所述硅烷偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、4-(二甲基甲硅烷基)-苯甲酰氯、三甲氧基苯基硅烷。
硅烷偶联剂与酸化的纳米绝缘子微球表面羟基反应接枝，将纳米绝缘子微球均匀地分散环氧树脂中，增强了耐磨环氧涂料的耐磨性能；同时，4-(二甲基甲硅烷基)-苯甲酰氯上的苯甲酰氯与三甲氧基苯基硅烷的苯反应，形成二苯甲酮，光照条件下，二苯甲酮的光引发作用下环氧树脂的不饱和键与硅烷偶联剂中的不饱和键聚合，同时环氧树脂在固化剂作用下聚合，形成双重固化网络，进一步增强了耐磨环氧涂料的耐磨性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在将以下实施例中制得的耐磨环氧涂料的各指标测试方法如下：
耐磨性：各取2份相同质量实施例和对比例制备的耐磨环氧涂料，涂覆在相同面积的木板上，其中一份60～80℃下固化8h；另一份在330nm的紫外光照和60～80℃下固化8h；再按照ASTMD968测试耐磨性光照前后耐磨环氧涂料涂层。
实施例1
一种耐磨环氧涂料的制备工艺，包括以下制备步骤：
(1)配料；组成和配比重量份数计，包括100份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、8份纳米绝缘子微球、3份固化剂2-乙基-4甲基咪唑、10份硅烷偶联剂；
(2)将8质量份纳米绝缘子微球和30质量份浓硫酸，以30kHz超声20min，过滤，用去离子水洗涤2次，在40℃下干燥11h，得到酸化的纳米绝缘子微球；将10质量分硅烷偶联剂、10份无水氯化铝混合，以100r/min搅拌20min，升温至40℃，继续搅拌7h，随后加入酸化的纳米绝缘子微球，以1200r/min搅拌1h，得到初混料；
(3)将初混料、100质量份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、3份固化剂混合，以100r/min搅拌20min，制备得到耐磨环氧涂料。
进一步的，所述纳米绝缘子微球的制备工艺如下：将废旧绝缘子破碎、研磨、过800目的筛，得到纳米绝缘子微球。
进一步的，所述硅烷偶联剂的制备工艺如下：将10质量份乙烯基三甲氧基硅烷、2质量份4-(二甲基甲硅烷基)-苯甲酰氯、3质量份三甲氧基苯基硅烷。
实施例2
一种耐磨环氧涂料的制备工艺，包括以下制备步骤：
(1)配料；组成和配比重量份数计，包括100份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、10份纳米绝缘子微球、4份固化剂2-乙基-4甲基咪唑、15份硅烷偶联剂；
(2)将10质量份纳米绝缘子微球和40质量份浓硫酸，以35kHz超声30min，过滤，用去离子水洗涤3次，在50℃下干燥12h，得到酸化的纳米绝缘子微球；将15质量分硅烷偶联剂、15份无水氯化铝混合，以150r/min搅拌30min，升温至50℃，继续搅拌8h，随后加入酸化的纳米绝缘子微球，以1300r/min搅拌2h，得到初混料；
(3)将初混料、100质量份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、4份固化剂混合，以150r/min搅拌30min，制备得到耐磨环氧涂料。
进一步的，所述纳米绝缘子微球的制备工艺如下：将废旧绝缘子破碎、研磨、过800～1000目的筛，得到纳米绝缘子微球。
进一步的，所述硅烷偶联剂的制备工艺如下：将10质量份乙烯基三甲氧基硅烷、3质量份4-(二甲基甲硅烷基)-苯甲酰氯、4质量份三甲氧基苯基硅烷。
实施例3
一种耐磨环氧涂料的制备工艺，包括以下制备步骤：
(1)配料；组成和配比重量份数计，包括100份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、12份纳米绝缘子微球、5份固化剂2-乙基-4甲基咪唑、20份硅烷偶联剂；
(2)将12质量份纳米绝缘子微球和50质量份浓硫酸，以40kHz超声40min，过滤，用去离子水洗涤4次，在60℃下干燥13h，得到酸化的纳米绝缘子微球；将20质量分硅烷偶联剂、20份无水氯化铝混合，以200r/min搅拌40min，升温至60℃，继续搅拌9h，随后加入酸化的纳米绝缘子微球，以1400r/min搅拌3h，得到初混料；
(3)将初混料、100质量份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、5份固化剂混合，以200r/min搅拌40min，制备得到耐磨环氧涂料。
进一步的，所述纳米绝缘子微球的制备工艺如下：将废旧绝缘子破碎、研磨、过1000目的筛，得到纳米绝缘子微球。
进一步的，所述硅烷偶联剂的制备工艺如下：将10质量份乙烯基三甲氧基硅烷、4质量份4-(二甲基甲硅烷基)-苯甲酰氯、5质量份三甲氧基苯基硅烷。
对比例1
一种耐磨环氧涂料的制备工艺，包括以下制备步骤：
(1)配料；组成和配比重量份数计，包括100份双酚A型环氧树脂、10份纳米绝缘子微球、4份固化剂2-乙基-4甲基咪唑、15份硅烷偶联剂；
(2)将10质量份纳米绝缘子微球和40质量份浓硫酸，以35kHz超声30min，过滤，用去离子水洗涤3次，在50℃下干燥12h，得到酸化的纳米绝缘子微球；将15质量分硅烷偶联剂、15份无水氯化铝混合，以150r/min搅拌30min，升温至50℃，继续搅拌8h，随后加入酸化的纳米绝缘子微球，以1300r/min搅拌2h，得到初混料；
(3)将初混料、100质量份双酚A型环氧树脂、4份固化剂混合，以150r/min搅拌30min，制备得到耐磨环氧涂料。
进一步的，所述纳米绝缘子微球的制备工艺如下：将废旧绝缘子破碎、研磨、过800～1000目的筛，得到纳米绝缘子微球。
进一步的，所述硅烷偶联剂的制备工艺如下：将10质量份乙烯基三甲氧基硅烷、3质量份4-(二甲基甲硅烷基)-苯甲酰氯、4质量份三甲氧基苯基硅烷。
对比例2
一种耐磨环氧涂料的制备工艺，包括以下制备步骤：
(1)配料；组成和配比重量份数计，包括100份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、10份石墨、4份固化剂2-乙基-4甲基咪唑、15份硅烷偶联剂；
(2)将10质量份石墨和40质量份浓硫酸，以35kHz超声30min，过滤，用去离子水洗涤3次，在50℃下干燥12h，得到酸化的石墨；将15质量分硅烷偶联剂、15份无水氯化铝混合，以150r/min搅拌30min，升温至50℃，继续搅拌8h，随后加入酸化的石墨，以1300r/min搅拌2h，得到初混料；
(3)将初混料、100质量份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、4份固化剂混合，以150r/min搅拌30min，制备得到耐磨环氧涂料。
进一步的，所述硅烷偶联剂的制备工艺如下：将10质量份乙烯基三甲氧基硅烷、3质量份4-(二甲基甲硅烷基)-苯甲酰氯、4质量份三甲氧基苯基硅烷。
对比例3
一种耐磨环氧涂料的制备工艺，包括以下制备步骤：
(1)配料；组成和配比重量份数计，包括100份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、10份纳米绝缘子微球、4份固化剂2-乙基-4甲基咪唑、15份硅烷偶联剂；
(2)将10质量份纳米绝缘子微球和40质量份浓硫酸，以35kHz超声30min，过滤，用去离子水洗涤3次，在50℃下干燥12h，得到酸化的纳米绝缘子微球；将15质量分硅烷偶联剂、15份无水氯化铝混合，以150r/min搅拌30min，升温至50℃，继续搅拌8h，随后加入酸化的纳米绝缘子微球，以1300r/min搅拌2h，得到初混料；
(3)将初混料、100质量份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、4份固化剂混合，以150r/min搅拌30min，制备得到耐磨环氧涂料。
进一步的，所述纳米绝缘子微球的制备工艺如下：将废旧绝缘子破碎、研磨、过800～1000目的筛，得到纳米绝缘子微球。
进一步的，所述硅烷偶联剂的制备工艺如下：将3质量份4-(二甲基甲硅烷基)-苯甲酰氯、4质量份三甲氧基苯基硅烷。
对比例4
一种耐磨环氧涂料的制备工艺，包括以下制备步骤：
(1)配料；组成和配比重量份数计，包括100份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、10份纳米绝缘子微球、4份固化剂2-乙基-4甲基咪唑、15份硅烷偶联剂；
(2)将10质量份纳米绝缘子微球和40质量份浓硫酸，以35kHz超声30min，过滤，用去离子水洗涤3次，在50℃下干燥12h，得到酸化的纳米绝缘子微球；将15质量分硅烷偶联剂、15份无水氯化铝混合，以150r/min搅拌30min，升温至50℃，继续搅拌8h，随后加入酸化的纳米绝缘子微球，以1300r/min搅拌2h，得到初混料；
(3)将初混料、100质量份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、4份固化剂混合，以150r/min搅拌30min，制备得到耐磨环氧涂料。
进一步的，所述纳米绝缘子微球的制备工艺如下：将废旧绝缘子破碎、研磨、过800～1000目的筛，得到纳米绝缘子微球。
进一步的，所述硅烷偶联剂的制备工艺如下：将10质量份乙烯基三甲氧基硅烷、4质量份三甲氧基苯基硅烷。
对比例5
一种耐磨环氧涂料的制备工艺，包括以下制备步骤：
(1)配料；组成和配比重量份数计，包括100份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、10份纳米绝缘子微球、4份固化剂2-乙基-4甲基咪唑、15份硅烷偶联剂；
(2)将10质量份纳米绝缘子微球和40质量份浓硫酸，以35kHz超声30min，过滤，用去离子水洗涤3次，在50℃下干燥12h，得到酸化的纳米绝缘子微球；将15质量分硅烷偶联剂、15份无水氯化铝混合，以150r/min搅拌30min，升温至50℃，继续搅拌8h，随后加入酸化的纳米绝缘子微球，以1300r/min搅拌2h，得到初混料；
(3)将初混料、100质量份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、4份固化剂混合，以150r/min搅拌30min，制备得到耐磨环氧涂料。
进一步的，所述纳米绝缘子微球的制备工艺如下：将废旧绝缘子破碎、研磨、过800～1000目的筛，得到纳米绝缘子微球。
进一步的，所述硅烷偶联剂的制备工艺如下：将10质量份乙烯基三甲氧基硅烷、3质量份4-(二甲基甲硅烷基)-苯甲酰氯。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例1至5制得的耐磨环氧涂料的耐磨性的分析结果。
表1
从表1中可发现实施例1、2、3制得的耐磨环氧涂料的耐磨性较好；从实施例1、2、3和对比例1的实验数据比较可发现，使用聚丁二烯环氧树脂制备耐磨环氧涂料，制得的耐磨环氧涂料的耐磨性较好；从实施例1、2、3和对比例2的实验数据可发现，使用纳米绝缘子微球制备耐磨环氧涂料，制得的耐磨环氧涂料的耐磨性较好；从实施例1、2、3和对比例3的实验数据可发现，使用乙烯基三甲氧基硅烷制备耐磨环氧涂料，制得的耐磨环氧涂料的耐磨性较好；从实施例1、2、3和对比例4的实验数据可发现，使用4-(二甲基甲硅烷基)-苯甲酰氯制备耐磨环氧涂料，制得的耐磨环氧涂料的耐磨性较好；从实施例1、2、3和对比例5的实验数据可发现，使用三甲氧基苯基硅烷制备耐磨环氧涂料，制得的耐磨环氧涂料的耐磨性较好。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.一种耐磨环氧涂料，其特征在于，按重量份数计，包括：100份环氧树脂、8～12份纳米绝缘子微球、3～5份固化剂、10～20份硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨环氧涂料，其特征在于，所述环氧树脂为聚丁二烯环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨环氧涂料，其特征在于，所述固化剂包括2-乙基-4甲基咪唑。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨环氧涂料，其特征在于，所述乙烯基三甲氧基硅烷、4-(二甲基甲硅烷基)-苯甲酰氯、三甲氧基苯基硅烷。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨环氧涂料，其特征在于，所述绝缘子微球是由废旧绝缘子破碎研磨得到。
6.一种耐磨环氧涂料的制备工艺，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)配料；组成和配比重量份数计，包括100份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、8～12份纳米绝缘子微球、3～5份固化剂2-乙基-4甲基咪唑、10～20份硅烷偶联剂；
(2)将8～12质量份纳米绝缘子微球和30～50质量份浓硫酸，以30～40kHz超声20～40min，过滤，用去离子水洗涤2～4次，在40～60℃下干燥11～13h，得到酸化的纳米绝缘子微球；将10～20质量分硅烷偶联剂、10～20份无水氯化铝混合，以100～200r/min搅拌20～40min，升温至40～60℃，继续搅拌7～9h，随后加入酸化的纳米绝缘子微球，以1200～1400r/min搅拌1～3h，得到初混料；
(3)将初混料、100质量份环氧树脂聚丁二烯环氧树脂、3～5份固化剂混合，以100～200r/min搅拌20～40min，制备得到耐磨环氧涂料。
7.根据权利要求6所述的一种耐磨环氧涂料的制备工艺，其特征在于，所述纳米绝缘子微球的制备工艺如下：将废旧绝缘子破碎、研磨、过800～1000目的筛，得到纳米绝缘子微球。
8.根据权利要求6所述的一种耐磨环氧涂料的制备工艺，其特征在于，所述硅烷偶联剂的制备工艺如下：将10质量份乙烯基三甲氧基硅烷、2～4质量份4-(二甲基甲硅烷基)-苯甲酰氯、3～5质量份三甲氧基苯基硅烷。
9.根据权利要求6所述的一种耐磨环氧涂料的制备工艺，其特征在于，所述耐磨环氧涂料应在光照条件下热固化，其中，固化温度为60～80℃，紫外光波长为250～420nm。
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