專利名稱：金屬耐磨修補復合涂層材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改性環(huán)氧樹脂復合涂層材料及其制備方法，特別涉及一種金屬耐磨修補復合涂層材料及其制備方法。
背景技術：
改性環(huán)氧樹脂與無機粉體或顆粒復合物涂層，能綜合環(huán)氧樹脂的優(yōu)良耐腐蝕性和無機粉體或顆粒的優(yōu)異耐磨性，提高復合物涂層的防腐性和耐磨性等性能。相關產品的研制和開發(fā)已成為重防腐耐磨涂層研發(fā)的熱點之一，在防腐耐磨涂層制造和修復場合獲得諸多應用，如液體漿料輸送泵的內層及槳葉的防腐耐磨涂層的構建和修復，氣體、粉體、液體輸送管道的內表面防腐耐磨涂層構建等。研究表明，環(huán)氧樹脂具有較高的機械強度，對大多數的基材表面具有較好的粘接性，尤其對金屬的附著力強；同時其耐化學藥品性和耐油性優(yōu)異，特別是耐酸堿性非常好; 另外，其還容易進行加工改性，諸多優(yōu)點使其成為防腐涂料中應用的主要樹脂品種之一。然而，未改性的環(huán)氧樹脂，由于本身分子結構剛性大，造成本體材料脆性較大，通常需要進行改性處理，以提高其韌性。有研究者認為，環(huán)氧樹脂通過環(huán)氧結構改性、橡膠改性、填充無機填料等高性能化后可制成防腐涂料。在眾多對環(huán)氧樹脂改性研究中，無機填料改性環(huán)氧樹脂而備受關注，如采用無機粉體改性環(huán)氧涂層，在無機粉體在環(huán)氧樹脂粉體中分散良好情況，可獲得較好的改性效果， 這也成為這一技術的關鍵之一。而涂層的腐蝕防護直接與所采用的無機粉體材料的性質相關，目前研究主要集中在以Ti02、SiO2, A1203、SiC及碳管對環(huán)氧涂層的改性。其中SiO2表面活性基團多，能較好地與環(huán)氧樹脂基體復合，同時還可起到增粘作用。Al2O3粒子的復合改性，能大大提高環(huán)氧樹脂抗磨損率性，如有研究者發(fā)現添加在2% (體積分數)納米Al2O3 粒子時，涂層磨損率可降低30%，而在其他含量時則對磨損率影響不大甚至使磨損率提高。 選用碳化硅(SiC)，可以使環(huán)氧樹脂涂層可以綜合其模量高、硬度高、高溫強度大、抗蠕變性能好、耐化學腐蝕、抗氧化性能好、熱膨脹系數小及高熱導率等優(yōu)異性能，尤其可提高耐磨損性能性。但是加入的親水性的無機粒子與親油性的環(huán)氧樹脂之間相容性較差，從而影響復合涂層材料各方面的性能。鑒于采用對無機粒子進行表面大分子接枝預處理，如聚丙烯酰胺可改善無機粉體在基體樹脂中的分散性。本發(fā)明的發(fā)明人經過研究發(fā)現采用碳化硅顆粒和三氧化二鋁粉體作為耐磨材料，以環(huán)氧樹脂為樹脂基體，選用與環(huán)氧固化劑具有反應活性的偶聯劑，這種偶聯劑的一端通過偶聯作用接枝于無機粉體表面，起到改善無機粉體在基體中的分散性作用；而偶聯劑的另一端則在樹脂固化過程中參與反應，通過化學鍵與環(huán)氧樹脂基體形成界面作用，從而較好解決界面相容性問題，從而完成了本發(fā)明。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種金屬耐磨修補復合涂層材料，其界面相容性好，對金屬具有良好的粘接作用，固化后的涂層具有優(yōu)異的耐磨性。本發(fā)明的另一目的是提供一種金屬耐磨修補復合涂層材料的制備方法。為解決以上技術問題，實現前述的技術效果，本發(fā)明采用如下的技術方案一種金屬耐磨修補復合涂層材料，包含由硅烷偶聯劑、環(huán)氧樹脂、二異戊基萘、碳化硅顆粒、三氧化二鋁粉體和氣相白炭黑混合而成的主劑；和由硅烷偶聯劑、三乙烯四胺、 N-氨乙基哌嗪、三氧化二鋁粉體和氣相白炭黑混合而成的固化劑。其中，所述的主劑中環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂。更優(yōu)選地，所述的雙酚A型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當量為175-200g/eq。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述主劑按照重量比組成為雙酚A型環(huán)氧樹脂10 20份，二異戊基萘I 10份，碳化硅顆粒50 60份，三氧化二鋁粉體20 30份，硅烷偶聯劑O. I O. 3份，氣相白炭黑I 3份。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述固化劑按照重量比組成為三乙烯四胺20 30 份，N-氨乙基哌嗪10 20份，三氧化二鋁粉體40 60份，硅烷偶聯劑I 3份，氣相白炭黑2 4份。其中，所述的碳化娃顆粒的粒徑小于I. 5mm。其中，所述的三氧化二鋁粉體粒度為325 500目。其中，所述的氣相白炭黑粒徑小于200nm。其中，所述的娃燒偶聯劑為含環(huán)氧基的娃燒偶聯劑或含氣基的娃燒偶聯劑中的一種。進一步地，所述主劑中優(yōu)選含環(huán)氧基的硅烷偶聯劑，而所述固化劑優(yōu)選含氨基的硅烷偶聯劑。其中，所述金屬耐磨修補復合涂層材料固化后對不銹鋼的粘接的剪切強度大于 lOMPa，密度為 2. 19 2. 30g/cm3。一種前述的金屬耐磨修補復合涂層材料的制備方法，包括I)將硅烷偶聯劑加入環(huán)氧樹脂中和二異戊基萘制成均勻的溶液，依次將耐磨碳化硅顆粒、三氧化二鋁粉體和氣相白炭黑加入到溶液中，然后攪拌混合，混合10-30分鐘后制得主劑的步驟；2)將硅烷偶聯劑加入三乙烯四胺和N-氨乙基哌嗪中制成均勻的溶液，然后將三氧化二鋁粉體和氣相白炭黑依次加入其中，然后高速分散混合，混合10 20分鐘制得固化劑的步驟；3)使用時將主劑組份和固化劑組份按一定重量比混合均勻，固化后即為耐磨涂層。其中，使用時將主劑組份和固化劑組份混合均勻重量比為5 15 I。有益效果本發(fā)明的金屬耐磨修補復合涂層材料制備條件簡單，可以在任何滿足所述條件的具有良好分散和混合效果的裝置中進行。本發(fā)明采用碳化硅顆粒和三氧化二鋁粉體作為耐磨材料，以環(huán)氧樹脂為樹脂基體，選用與環(huán)氧固化劑具有反應活性的偶聯劑，這種偶聯劑的一端通過偶聯作用接枝于無機粉體表面，起到改善無機粉體在基體中的分散性作用；而偶聯劑另一端則在樹脂固化過程中參與反應，通過化學鍵與環(huán)氧樹脂基體形成界面作用，從而較好解決界面相容性問題， 從而提高復合涂層的力學性能，如剪切強度、抗沖韌性等。本發(fā)明采用碳化硅顆粒和三氧化二鋁粉體作為耐磨材料，對金屬具有良好的粘接作用，固化后的涂層具有優(yōu)異的耐磨性。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體的實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。將硅烷偶聯劑加入環(huán)氧樹脂和二異戊基萘中制成均勻的溶液，依次將耐磨碳化硅顆粒、三氧化二鋁粉體和氣相白炭黑加入到溶液中，然后攪拌混合，比如用雙行星攪拌器進行混合但不限于此，混合10-30分鐘后制得主劑；將硅烷偶聯劑加入三乙烯四胺和N-氨乙基哌嗪中制成均勻的溶液，然后將三氧化二鋁粉體和氣相白炭黑依次加入其中，然后高速分散混合，比如用高速分散機進行分散混合但不限于此，混合10-20分鐘制得固化劑。使用時，將主劑組份和固化劑組份按5 15 I重量比混合均勻，固化后即為耐磨涂層。本發(fā)明的金屬耐磨修補復合涂層材料，按照ASTM D1002或GB/T7124-1986的所述方法測定涂層粘接不繡鋼拉伸剪切強度；用漿液濃度60% (固體含量約I. 3kg/L)的粒徑 100 200目的砂粒漿液，噴射角度90° ;噴砂水流平均速度18m/s，噴射試樣片，在一段時間后，測量試樣片被磨損的深度，根據被磨損深度表征涂層的耐磨性能。實施例I在容量為2L的雙行星攪拌釜中，投入200. OOg雙酚A型環(huán)氧樹脂和二異戊基萘 28. 64g，攪拌混合均勻后加入3. 30g硅烷偶聯劑，繼續(xù)攪拌形成均勻的溶液，然后依次將 788. 60g耐磨碳化硅顆粒、259. 92g三氧化二鋁粉體和29. OOg氣相白炭黑加入到溶液中，然后用雙行星攪拌器進行混合，混合10-30分鐘后制得主劑；在高速分散釜中，將20. 16g三乙烯四胺和24. 26g N-氨乙基哌嗪中攪拌制成均勻的混合溶液，然后將3. 30g硅烷偶聯劑加入并繼續(xù)攪拌得到均勻的溶液，然后將79. 40g三氧化二鋁粉體和3. 82g氣相白炭黑依次加入其中，高速分散進行分散混合10 20分鐘制得固化劑。使用時，將樹脂組份和固化劑組份按一定重量比10 I混合均勻，固化后即為耐磨涂層，涂層密度為2. 28g/cm3。按照ASTM D1002或GB/T7124-1986的所述方法測定涂層粘接不繡鋼拉伸剪切強度，剪切強度11. 5MPa ;用漿液濃度60% (固體含量約I. 3kg/L)的粒徑100 200目的砂粒漿液，噴射角度90° ;噴砂水流平均速度18m/s，噴射試樣片，噴射5小時，測量試樣片被磨損的深度O. 15mm。作為對比，采用同樣方法測試3mm的304不銹鋼板的耐磨性，噴射2小時，不銹鋼板被磨穿。實施例2在容量為2L的雙行星攪拌釜中，投入200. OOg雙酚A型環(huán)氧樹脂和二異戊基萘 57. 28g，攪拌混合均勻后加入2. 48g硅烷偶聯劑，繼續(xù)攪拌形成均勻的溶液，然后依次將 700. OOg耐磨碳化硅顆粒、285. 91g三氧化二鋁粉體和29. OOg氣相白炭黑加入到溶液中，然后用雙行星攪拌器進行混合，混合10 30分鐘后制得主劑；在高速分散釜中，將24. 16g三乙烯四胺和20. 26g N-氨乙基哌嗪中攪拌制成均勻的混合溶液，然后將2. 48g硅烷偶聯劑加入并繼續(xù)攪拌得到均勻的溶液，然后將60. OOg三氧化二鋁粉體和3. 82g氣相白炭黑依次加入其中，高速分散進行分散混合10 20分鐘制得固化劑。使用時，將樹脂組份和固化劑組份按一定重量比11. 5 I混合均勻，固化后即為耐磨涂層，涂層密度為2. 26g/cm3。按照ASTM D1002或GB/T7124-1986的所述方法測定涂層粘接不繡鋼拉伸剪切強度，剪切強度11. 9MPa ;用漿液濃度60% (固體含量約I. 3kg/L)的粒徑100 200目的砂粒漿液，噴射角度90° ;噴砂水流平均速度18m/s，噴射試樣片，噴射5小時，測量試樣片被磨損的深度O. 17mm。作為對比，采用同樣方法測試304不銹鋼板的耐磨性，噴射2小時，3mm 不銹鋼板被磨穿。實施例3在容量為2L的雙行星攪拌釜中，投入200. OOg雙酚A型環(huán)氧樹脂和二異戊基萘 30. 80g,攪拌混合均勻后加入3. 50g硅烷偶聯劑，繼續(xù)攪拌形成均勻的溶液，然后依次將 600. OOg耐磨碳化硅顆粒、355. OOg三氧化二鋁粉體和20. OOg氣相白炭黑加入到溶液中，然后用雙行星攪拌器進行混合，混合10 30分鐘后制得主劑；在高速分散釜中，將34. 16g三乙烯四胺和10. 26g N-氨乙基哌嗪中攪拌制成均勻的混合溶液，然后將3. 30g硅烷偶聯劑加入并繼續(xù)攪拌得到均勻的溶液，然后將79. 40g三氧化二鋁粉體和3. 82g氣相白炭黑依次加入其中，高速分散進行分散混合10 20分鐘制得固化劑。使用時，將樹脂組份和固化劑組份按一定重量比9. 22 I混合均勻，固化后即為耐磨涂層，涂層密度為2. 23g/cm3。按照ASTM D1002或GB/T7124-1986的所述方法測定涂層粘接不繡鋼拉伸剪切強度，剪切強度12. IMPa ;用漿液濃度60% (固體含量約I. 3kg/L)的粒徑100 200目的砂粒漿液，噴射角度90° ;噴砂水流平均速度18m/s，噴射試樣片，噴射5小時，測量試樣片被磨損的深度O. 18mm。作為對比，采用同樣方法測試304不銹鋼板的耐磨性，噴射2小時，3mm 不銹鋼板被磨穿。實施例4在容量為2L的雙行星攪拌釜中，投入200. OOg雙酚A型環(huán)氧樹脂和二異戊基萘 40. 90g,攪拌混合均勻后加入2. OOg硅烷偶聯劑，繼續(xù)攪拌形成均勻的溶液，然后依次將 650. OOg耐磨碳化硅顆粒、240. OOg三氧化二鋁粉體和29. OOg氣相白炭黑加入到溶液中，然后用雙行星攪拌器進行混合，混合10 30分鐘后制得主劑；在高速分散釜中，將30. OOg三乙烯四胺和14. 42g N-氨乙基哌嗪中攪拌制成均勻的混合溶液，然后將2. OOg硅烷偶聯劑加入并繼續(xù)攪拌得到均勻的溶液，然后將60. OOg三氧化二鋁粉體和3. 82g氣相白炭黑依次加入其中，高速分散進行分散混合10 20分鐘制得固化劑。使用時，將樹脂組份和固化劑組份按一定重量比10.53 I混合均勻，固化后即為耐磨涂層，涂層密度為2. 19g/cm3。按照ASTM D1002或GB/T7124-1986的所述方法測定涂層粘接不繡鋼拉伸剪切強度，剪切強度12. 5MPa ;用漿液濃度60% (固體含量約I. 3kg/L)的粒徑100 200目的砂粒漿液，噴射角度90° ;噴砂水流平均速度18m/s，噴射試樣片，噴射5小時，測量試樣片被磨損的深度O. 20mm。作為對比，采用同樣方法測試304不銹鋼板的耐磨性，噴射2小時，3mm 不銹鋼板被磨穿。盡管上文對本發(fā)明的具體實施方式
給予了詳細描述和說明，但是應該指明的是， 我們可以依據本發(fā)明的構想對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產生的功能作用仍未超出說明書所涵蓋的精神時，均應在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.金屬耐磨修補復合涂層材料，包含由硅烷偶聯劑、環(huán)氧樹脂、二異戊基萘、碳化硅顆粒、三氧化二鋁粉體和氣相白炭黑混合而制成的主劑；和由硅烷偶聯劑、三乙烯四胺、N-氨乙基哌嗪、三氧化二鋁粉體和氣相白炭黑混合而制成的固化劑。
2.如權利要求I所述的金屬耐磨修補復合涂層材料，其特征在于所述主劑中的環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂；所述雙酚A型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當量為175-200g/eq。
3.如權利要求2所述的金屬耐磨修補復合涂層材料，其特征在于所述主劑按照重量比組成為雙酚A型環(huán)氧樹脂10 20份，二異戊基萘I 10份，碳化硅顆粒50 60份，三氧化二鋁粉體20 30份，硅烷偶聯劑O. I O. 3份，氣相自炭黑I 3份。
4.如權利要求I所述的金屬耐磨修補復合涂層材料，其特征在于所述固化劑按照重量比組成為三乙烯四胺20 30份，N-氨乙基哌嗪10 20份，三氧化二鋁粉體40 60份， 硅烷偶聯劑I 3份，氣相白炭黑2 4份。
5.如權利要求I或3所述的金屬耐磨修補復合涂層材料，其特征在于所述的碳化硅顆粒的粒徑小于I. 5mm,所述的氣相白炭黑粒徑小于200nm。
6.如權利要求I或3或4所述的金屬耐磨修補復合涂層材料，其特征在于所述的三氧化二鋁粉體粒度范圍為325 500目。
7.如權利要求I或3或4所述的金屬耐磨修補復合涂層材料，其特征在于所述的硅烷偶聯劑為含環(huán)氧基的娃燒偶聯劑或含氣基的娃燒偶聯劑中的一種。
8.如權利要求7所述的金屬耐磨修補復合涂層材料，其特征在于所述主劑中優(yōu)選含環(huán)氧基的硅烷偶聯劑，而所述固化劑優(yōu)選含氨基的硅烷偶聯劑。
9.如權利要求I或3或4所述的金屬耐磨修補復合涂層材料的制備方法，包括I)將硅烷偶聯劑加入環(huán)氧樹脂和二異戊基萘中制成均勻的溶液，依次將耐磨碳化硅顆粒、三氧化二鋁粉體和氣相白炭黑加入到溶液中，然后攪拌混合，混合10-30分鐘后制得主劑的步驟；2)將硅烷偶聯劑加入三乙烯四胺和N-氨乙基哌嗪中制成均勻的溶液，然后將三氧化二鋁粉體和氣相白炭黑依次加入其中，然后高速分散混合，混合10 20分鐘制得固化劑的步驟；3)使用時將主劑組份和固化劑組份按一定重量比混合均勻，固化后即為耐磨涂層。
10.如權利要求9所述的金屬耐磨修補復合涂層材料的制備方法，其特征在于使用時將主劑組份和固化劑組份混合均勻為5 15 I。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬耐磨修補復合涂層材料及其制備方法，包含由硅烷偶聯劑、環(huán)氧樹脂、二異戊基萘、碳化硅顆粒、三氧化二鋁粉體和氣相白炭黑混合而制成的主劑；和由硅烷偶聯劑、三乙烯四胺、N-氨乙基哌嗪、三氧化二鋁粉體和氣相白炭黑混合而制成的固化劑。通過對無機粉體填充改性環(huán)氧樹脂涂層性能的優(yōu)化，制備得到具有優(yōu)良防腐蝕性和耐磨性的雙組份室溫固化復合涂層。制備的耐磨涂層對金屬具有良好的粘接作用，固化后的涂層具有優(yōu)異的耐磨性，可應用于液體漿料輸送泵的內層及槳葉的防腐耐磨涂層的構建和修復，氣體、粉體、液體輸送管道的內表面防腐耐磨涂層構建。
文檔編號C09J11/06GK102585746SQ20121004282
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權日2012年2月24日
發(fā)明者翁盛光 申請人:依工聚合工業(yè)(吳江)有限公司