專利名稱：一種環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料的制作方法
一種環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料技術領域
本發(fā)明屬于復合材料技術領域，涉及一種復合耐磨防腐材料，尤其涉及一種環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料。
背景技術：
目前，耐磨涂層在諸多領域承擔者抗磨損、潤滑的功能，如航天領域中對高溫發(fā)動機、氣缸等器件的潤滑；應用在機床上可提高機床的精度和使用壽命；在鐵路系統(tǒng)中可提高機車的運行速度和延長使用壽命；該涂層在流體沖蝕磨損方面的優(yōu)異性能還應用于泥漿泵，選礦機件和水輪機葉片等水利機械部件表面；還可以用作轎車玻璃和建筑玻璃等透明裝飾的保護涂層；另外可應用在齒輪、氣缸、高拋光的金屬及木材和其它平板材料的表面， 大幅度提高其耐磨性和使用壽命。
腐蝕一直是材料能源損失的主要原因之一，在發(fā)達國家，每年腐蝕所造成的直接經濟損失占國民經濟總產值的19Γ4%，約有30%的設備因腐蝕而報廢。在我國由于腐蝕所造成的經濟損失也占國民生產總值的4%左右。長期以來，人們采用多種方法和技術對金屬加以保護，防止腐蝕發(fā)生，而目前在防止和延緩金屬銹蝕的諸多措施中，最便利、最經濟的莫過于采用涂料或涂層保護。但是，很多耐磨涂層只具有耐磨性，而不具備防腐蝕性能。
中國專利201010231505.0公開了一種憎水耐磨防腐蝕涂料及制備方法，以環(huán)氧樹脂為基體，鈦白粉，陶瓷粉和硫酸鋇為填料，得到耐磨防腐蝕涂料，主要用于平臺，碼頭，橋梁，船舶等海洋結構物的防腐蝕。中國專利200510019468. 6提供了一種水性環(huán)氧樹脂涂料，其中填料選擇了碳酸鈣，高嶺土，滑石粉，硫酸鋇等，考察了其涂料的彎曲性能， 耐沖擊性以及耐水性和耐候性，在該專利中沒有考察到涂層的摩擦磨損性能。中國專利 200920281466. 8和200920(^9932. 3，分別用環(huán)氧樹脂和尿醛樹脂作為涂層，沒有其它無機填料，這種涂層的增韌效果可能不是很理想，結果會導致涂層在比較小的載荷下會產生裂痕，使涂層脫落。周元康、張大斌等人在“坡縷石納米/酚醛樹脂的制備及其摩擦材料的性能，《潤滑與封閉》，2008 (33) 4:47-50” 一文中制備了坡縷石納米復合的酚醛樹脂，用于編織型摩擦材料。孫巖巖等人在“環(huán)氧樹脂/凹凸棒土納米復合材料的制備與表征，《塑料工業(yè)》，2011 (39) 1: 2246”一文中制備了凹凸棒土 /環(huán)氧樹脂復合材料，但該論文不是研究環(huán)氧樹脂耐磨性能的文章，論文中未提及任何摩擦性能方面的測試?？滴捻w等人在“環(huán)氧樹脂/凹凸棒土復合材料的分散和力學性能研究，《中國塑料》，2002(16) 10:四-33”一文中制備了凹凸棒土 /環(huán)氧樹脂復合材料，該論文只研究了凹凸棒在環(huán)氧樹脂中的分散性及力學性能，同樣沒有提及任何關于摩擦性能方面的研究。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料。
本發(fā)明的環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料，是以環(huán)氧樹脂為基體，以納米坡縷石-氧化鋁復合材料為填料，采用超聲分散及機械共混技術制備而成。其具體制備方法如下
在15 90°C下，將環(huán)氧樹脂與納米坡縷石-氧化鋁復合填料以1:0. 0廣1:0. 2的質量比混合，在機械攪拌下超聲分散，得到膠黏狀環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料。為了降低固化體系黏度，增加流動性，延長使用壽命，改善操作性能，便于大面積施工，還加入環(huán)氧樹脂基體質量5 25%的稀釋劑。稀釋劑采用丙酮，三氯甲烷，二甲苯，正丁醇，669 (乙二醇二縮水甘油醚)，AGE (C12_14脂肪水甘油醚)。為了降低樹脂硬化后的脆性，提高其沖擊強度和延伸率，加入環(huán)氧樹脂基體質量 0.5 5%的增韌劑，增韌劑采用DBP (鄰苯二甲酸丁酯)，DOP (鄰苯二甲酸二辛酯)等。為了抑制在制備涂層過程中產生氣泡和消除產生的氣泡，加入環(huán)氧樹脂基體質量 0. Γ1. 5%的消泡劑。消泡劑采用EFKA-2721 (丙烯酸_2_乙基乙酯)，EFKA-2035 (二異丁酮)，聚醚改性有機硅類，改性聚有機硅氧烷類。所述納米坡縷石-氧化鋁復合填料的制備過程為將坡縷石黏土與氧化鋁按 1:0. 2^1:5的質量比分散到水中，充分超聲分散，過濾，干燥；再將干燥的混合物置于管式爐中，氮氣氣氛下，于10(T400 °C下煅燒flOh，研磨即得納米坡縷石-氧化鋁復合填料。下面通過具體實驗對本發(fā)明環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料的性能進行做具體說明。1、外觀性能
圖1為本發(fā)明環(huán)氧樹脂復合材料的宏觀照片。A是純環(huán)氧樹脂涂覆在鋼材基體上的照片，B是本發(fā)明環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料涂覆在鋼材基體上的照片。從圖1可以看出，本發(fā)明環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料涂覆在鋼材表面，涂層表面光滑，在實際應用中顏色可調。2、熱性能分析
圖2為不同填料的環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料的熱重圖。(1)為以坡縷石為填料制備的環(huán)氧樹脂基復合材料；(2)是沒有填料的純環(huán)氧樹脂；(3)為以納米三氧化二鋁為填料制備的環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料；(4)是本發(fā)明以坡縷石-納米三氧化二鋁復合填料制備的環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料。從圖3中可以看出，(1) (3) (4)在550°C的熱穩(wěn)定性均比(2)高， 尤其在400°C飛00°C之間，(4)的熱穩(wěn)定性最好，說明本發(fā)明制備的環(huán)氧樹脂復合材料的熱穩(wěn)定性明顯增加。3、耐磨性能
將本發(fā)明制備的環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料涂覆在鋼材基體上，采用UMT-3摩擦磨損試驗機進行耐磨實驗測試條件加載50N，轉子直徑是12. 7mm，轉子試樣接觸滑動時間是 lOmin，頻率是 3. 3Hz，(約 200rpm)，室溫 25°C，濕度 35。圖3為純環(huán)氧樹脂基體摩擦系數隨時間變化關系曲線，圖4為復合材料摩擦系數隨時間變化關系曲線。由圖3、4的比較可以發(fā)現，本發(fā)明制備的環(huán)氧樹脂復合涂層在200s 之后其摩擦系數的穩(wěn)定性明顯增加，并且平均摩擦系數由原來的0. 767下降到0. 681。圖5為環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料涂層復合材料經UMT-3摩擦磨損試驗機摩擦之后磨痕的SEM圖。其中A為純環(huán)氧樹脂摩擦后磨痕SEM照片；B為復合材料摩擦后磨痕SEM照片。從圖5可以看出，在相同的條件下摩擦后，純環(huán)氧樹脂涂層表面比復合材料涂層表面更加粗糙，說明本發(fā)明制備的環(huán)氧樹脂復合材料較純環(huán)氧樹脂涂層的耐磨性能增強。4、防腐性能
將本發(fā)明制備的環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料涂覆在鋼材基體上，按照GB/T1763-79 (89)
4規(guī)定進行防腐性能測試。實驗結果涂覆有本發(fā)明環(huán)氧樹脂復合材料得鋼材基體，在酸、堿、鹽溶液中浸泡 7 后，涂層不起泡、不生銹、不剝落；精細稱量浸泡前后質量沒有細微變化，說明將本發(fā)明的環(huán)氧樹脂復合材料具有很好的防腐性能。綜上所述，本發(fā)明環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料具有優(yōu)異的耐磨防腐性能，并具有良好的附著力，因此，可作為復合涂層應用在機械零部件材料表面，以改善機械零部件的耐磨防腐性能，從而延長金屬零部件的使用壽命。


圖1為本發(fā)明環(huán)氧樹脂復合材料的宏觀照片。圖2為填料含量不同的涂層材料的熱重圖。圖3為純環(huán)氧樹脂基體摩擦系數隨時間變化關系曲線。圖4為本發(fā)明復合材料摩擦系數隨時間變化關系曲線。圖5涂層復合材料經UMT-3摩擦磨損試驗機摩擦之后磨痕的SEM圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料的制備及應用作進一步說明。實施例1
坡縷石-氧化鋁無機復合填料的制備將提純的坡縷石黏土與氧化鋁按照5:1的質量比混合，并加入到蒸餾水中，超聲分散10 min，過濾，干燥。將干燥的混合物放置于管式爐中，氮氣氣氛下，100 °C下煅燒10h，研磨即得納米坡縷石-氧化鋁無機復合填料。環(huán)氧樹脂基耐磨防腐涂層制備稱取5. Og環(huán)氧樹脂置于三頸燒瓶中，升溫至 70°C，機械攪拌下，加入混合稀釋劑(二甲苯正丁醇(體積比)=1:2) 0.25 g，增韌劑DBP (鄰苯二甲酸二丁酯)0. 025 g，納米坡縷石-氧化鋁復合填料0.05 g，攪拌20 min，之后超聲分散處理20 min，接著攪拌40 min ；再加入消泡劑EFKA-2721 (丙烯酸-2-乙基乙酯)0. 005 g，敞開體系下攪拌10 min，然后抽真空，繼續(xù)攪拌并加入固化劑(T-31) 0. 80g，繼續(xù)抽真空一段時間，得到膠黏狀液態(tài)環(huán)氧樹脂復合材料。將該膠黏狀復合材料涂覆到鋼材質底的模具上，于50°C干燥10 h。性能指標耐磨性能良好，摩擦系數0. 763，防腐性能測試合格。實施例2
坡縷石-氧化鋁無機復合填料的制備將提純的坡縷石黏土與氧化鋁按照4:1的質量比混合，并加入到蒸餾水中，超聲分散30 min，過濾，干燥。將干燥的混合物放置于管式爐中，氮氣氣氛下，350 °C下煅燒證，研磨即得納米坡縷石-氧化鋁無機復合填料。環(huán)氧樹脂基耐磨防腐涂層制備稱取5. Og環(huán)氧樹脂置于三頸燒瓶中，升溫至 50°C，機械攪拌下，加入稀釋劑(三氯甲烷正丁醇(體積比)=1:2)0. 50 g，增韌劑DOP (鄰苯二甲酸二辛酯)0. 15 g，納米坡縷石-氧化鋁復合填料0.3g，攪拌20 min，之后超聲分散處理20 min，接著攪拌40 min ；再加入消泡劑(EFKA-2035 (二異丁酮))0. 02g，敞開體系下攪拌10 min，然后抽真空，繼續(xù)攪拌并加入固化劑(T-31)0.50 g，繼續(xù)抽真空一段時間，得到膠黏狀液態(tài)環(huán)氧樹脂復合材料。將該膠黏狀復合材料涂覆到鋼材質底的模具上，于60°C 干燥8 h。性能指標耐磨性能良好，摩擦系數0. 7001，防腐性能測試合格。實施例3
坡縷石-氧化鋁無機復合填料的制備將提純的坡縷石黏土與氧化鋁按照3:1的質量比混合，并加入到蒸餾水中，超聲分散30 min，過濾，干燥。將干燥的混合物放置于管式爐中，氮氣氣氛下，250 °C下煅燒幾，研磨即得納米坡縷石-氧化鋁無機復合填料。環(huán)氧樹脂基耐磨防腐涂層制備稱取5. Og環(huán)氧樹脂置于三頸燒瓶中，升溫至 60°C，機械攪拌下，加入稀釋劑(669 (乙二醇二縮水甘油醚))0. 4g，增韌劑DBP (鄰苯二甲酸丁酯)0. 04 g，納米坡縷石-氧化鋁復合填料O.lg，攪拌20 min，之后超聲分散處理20 min，接著攪拌40 min ；再加入消泡劑(EFKA-2035 (二異丁酮))0. 03 g，敞開體系下攪拌10 min，然后抽真空，繼續(xù)攪拌并加入固化劑(T-31) 1.0 g，繼續(xù)抽真空一段時間，得到膠黏狀液態(tài)環(huán)氧樹脂復合材料。將該膠黏狀復合材料涂覆到鋼材質底的模具上，70°C干燥10 h。性能指標耐磨性能良好，摩擦系數0. 697，防腐性能測試合格。實施例4
坡縷石-氧化鋁無機復合填料的制備將提純的坡縷石黏土與氧化鋁按照1:1的質量比混合，并加入到蒸餾水中，超聲分散30 min，過濾，干燥。將干燥的混合物放置于管式爐中，氮氣氣氛下，350 °C下煅燒8h，研磨即得納米坡縷石-氧化鋁無機復合填料。環(huán)氧樹脂基耐磨防腐涂層制備稱取5. Og環(huán)氧樹脂置于三頸燒瓶中，升溫至 50°C，機械攪拌下，加入稀釋劑(AGE (C12_14脂肪水甘油醚))1.0 g，增韌劑DBP (鄰苯二甲酸丁酯)0. 10 g，納米坡縷石-氧化鋁復合填料0.47 g，攪拌20 min，之后超聲分散處理 20 min，接著攪拌40 min ；再加入消泡劑(改性聚有機硅氧烷類)0. 04g，敞開體系下攪拌10 min，然后抽真空，繼續(xù)攪拌并加入固化劑(T-31)l. 25 g，繼續(xù)抽真空一段時間，得到膠黏狀液態(tài)環(huán)氧樹脂復合材料。將該膠黏狀復合材料涂覆到鋼材質底的模具上，60°C干燥14 h。性能指標耐磨性能良好，摩擦系數0. 689，防腐性能測試合格。實施例5
坡縷石-氧化鋁無機復合填料的制備將提純的坡縷石黏土與氧化鋁按照1:2的質量比混合，并加入到蒸餾水中，超聲分散30 min，過濾，干燥。將干燥的混合物放置于管式爐中，氮氣氣氛下，300 °C下煅燒6h，研磨即得納米坡縷石-氧化鋁無機復合填料。環(huán)氧樹脂基耐磨防腐涂層制備稱取5. Og環(huán)氧樹脂置于三頸燒瓶中，升溫至 40°C，機械攪拌下，加入稀釋劑(二甲苯正丁醇=1: 2)0. 75g，增韌劑DOP(鄰苯二甲酸二辛酯)0. 08 g，納米坡縷石-氧化鋁復合填料0.8 g，攪拌20 min，之后超聲分散處理20 min, 接著攪拌40 min ；再加入消泡劑(EFKA-2035 (二異丁酮))0. 05g，敞開體系下攪拌10 min, 然后抽真空，繼續(xù)攪拌并加入固化劑(T-31)0. 25 g，繼續(xù)抽真空一段時間，得到膠黏狀液態(tài)環(huán)氧樹脂復合材料。將該膠黏狀符合材料涂覆到鋼材質底的模具上，50°C干燥M h。性能指標耐磨性能良好，摩擦系數0. 692，防腐性能測試合格。實施例6
坡縷石-氧化鋁無機復合填料的制備將提純的坡縷石黏土與氧化鋁按照1:4的質量比混合，并加入到蒸餾水中，超聲分散30 min，過濾，干燥。將干燥的混合物放置于管式爐中，氮氣氣氛下，400 °C下煅燒5 h，研磨即得納米坡縷石-氧化鋁無機復合填料。環(huán)氧樹脂基耐磨防腐涂層制備稱取5. Og環(huán)氧樹脂置于三頸燒瓶中，升溫至 50°C，機械攪拌下，加入稀釋劑(二甲苯丙酮(體積比)=1:1)1. 15g，增韌劑(鄰苯二甲酸二辛酯)0. 20 g，納米坡縷石-氧化鋁復合填料lg，攪拌20 min，之后超聲分散處理20 min, 接著攪拌40 min;再加入消泡劑(聚醚改性有機硅類)0. 065g，敞開體系下攪拌10 min，然后抽真空，繼續(xù)攪拌并加入固化劑(T-31)l. 40 g，繼續(xù)抽真空一段時間，得到膠黏狀液態(tài)環(huán)氧樹脂復合材料。將該膠黏狀復合材料涂覆到鋼材質底的模具上，50°C干燥M h。性能指標耐磨性能良好，摩擦系數0. 685，防腐性能測試合格。實施例7
坡縷石-氧化鋁無機復合填料的制備將提純的坡縷石黏土與氧化鋁按照1:5的質量比混合，并加入到蒸餾水中，超聲分散30 min，過濾，干燥。將干燥的混合物放置于管式爐中，氮氣氣氛下，300 °C下煅燒10 h，研磨即得納米坡縷石-氧化鋁無機復合填料。環(huán)氧樹脂基耐磨防腐涂層制備稱取5. Og環(huán)氧樹脂置于三頸燒瓶中，恒溫至 30°C，機械攪拌下，加入稀釋劑(二甲苯正丁醇(體積比)=l:l)1.25g，增韌劑(鄰苯二甲酸二丁酯)0. 25 g，納米坡縷石-氧化鋁復合填料0.5g，攪拌20 min，之后超聲分散處理20 min，接著攪拌40 min ；再加入消泡劑(聚醚改性有機硅類)0. 06g,敞開體系下攪拌10 min, 然后抽真空，繼續(xù)攪拌并加入固化劑(T-31) 1. 5 g，繼續(xù)抽真空一段時間，得到膠黏狀液態(tài)環(huán)氧樹脂復合材料。將該復合材料涂覆到鋼材質底的模具上，25°C干燥M h。性能指標耐磨性能良好，摩擦系數0. 681，防腐性能測試合格。
權利要求
1.一種環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料，是在15 90°C下，將環(huán)氧樹脂與納米坡縷石-氧化鋁復合填料以1:0. 0廣1:0. 2的質量比混合，在機械攪拌下超聲分散，得到膠黏狀環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料。
2.如權利要求1所述環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料，其特征在于所述納米坡縷石-氧化鋁復合填料的制備為將坡縷石黏土與氧化鋁按1:0. 2^1:5的質量比分散到水中，充分超聲，過濾，干燥；再將干燥的混合物置于管式爐中，氮氣氣氛下，于10(T400 °C下煅燒310 小時，研磨即得納米坡縷石-氧化鋁復合填料。
3.如權利要求1或2所述環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料，其特征在于加入環(huán)氧樹脂基體質量5 25%的稀釋劑。
4.如權利要求1或2所述環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料，其特征在于加入環(huán)氧樹脂基體質量0. 5 5%的增韌劑。
5.如權利要求1或2所述環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料，其特征在于加入環(huán)氧樹脂基體質量0.廣1.5%的消泡劑。
6.如權利要求1或2所述環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料，其特征在于加入環(huán)氧樹脂基體質量5 30%的固化劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料，是以環(huán)氧樹脂為基體，以納米坡縷石-氧化鋁為填料，采用超聲分散及機械共混技術制備而成，屬于復合材料技術領域。本發(fā)明的環(huán)氧樹脂基耐磨防腐材料具有優(yōu)異的耐磨防腐性能，并具有良好的附著力，因此，可作為復合涂層應用在機械零部件材料表面，以改善機械零部件的耐磨防腐性能，從而延長金屬零部件的使用壽命。
文檔編號C09D7/12GK102504672SQ20111033392
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權日2011年10月28日
發(fā)明者張哲 , 張惠怡, 武戰(zhàn)翠, 王忠超, 許劍, 雷自強, 馬國富 申請人:西北師范大學