一种耐高温耐磨合金高性能工业涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种耐高温耐磨合金高性能工业涂料及其制备方法。


背景技术：

2.在现代工业生产中，许多生产设备及其零部件长期处于摩擦和高温的环境中，长期以来会使设备部件损耗加快、设备易出现故障，浪费大量的资源。因此常在需要磨损的部件上涂布耐磨性高的涂料，环氧类涂料是目前常用的耐磨涂料之一，但其耐磨损性能不强，耐高温性能也不佳，随着温度的升高其摩擦系数、磨损损耗增加。因此需要对环氧系涂料进行进一步研究在满足其耐高温性能的同时具有优异的耐磨性能。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种耐高温耐磨合金高性能工业涂料及其制备方法。
4.根据本发明的第一个方面，提供一种耐高温耐磨合金高性能工业涂料，按重量份数计算，由a组分和b组分组成；a组分包括有机氟改性环氧树脂40～60份、二氧化硅4～8份、纳米合金1～5份、填料1～3份、增稠剂0.5～2份、催化剂1～2份、分散剂0.5～1份、成膜助剂0.5～1份、偶联剂0.1～0.5份、水30～40份；b组分为固化剂；a组分与所述b组分的重量之比为100：4～7；增稠剂选自壳聚糖、羧甲基纤维素中的至少一种。
5.本发明提供的耐高温耐磨合金高性能工业涂料选用有机氟改性环氧树脂作为主要的树脂原料，通过引入氟原子与涂料体系中的活性氢原子如壳聚糖、羧甲基纤维素中的羟基形成f-h键，增加了体系的交联性和增强了体系的内聚力，使涂料更易形成光滑的涂层。而c-f键键长短、键能大，也使有机氟改性环氧树脂体系的耐热性能得到提高。通过加入二氧化硅，能够填充涂层中存在的间隙，使涂料更加光滑，也使涂料的耐热性能得到提高。通过加入纳米合金，硬度适中和耐温性好的纳米合金，提升了涂料的耐磨性能和耐高温性能。以上组分综合作用，使本发明提供的涂料具有耐高温和耐磨性能。
6.优选地，上述有机氟改性环氧树脂选自含氟对苯型环氧树脂和含氟对苯型酚醛树脂中的至少一种。
7.优选地，填料包括二硫化钼、二硫化钨、类金刚石、石墨烯及其衍生物中的至少一种。
8.石墨、二硫化钼、二硫化钨、类金刚石、石墨烯具有一定刚性和低摩擦系数作为填料，进一步提高了涂料的耐磨性。
9.优选地，二氧化硅的粒径为500～800目。
10.当二氧化硅的粒径过小时，其在涂料体系中的分散性差，容易团聚，当二氧化硅粒径过大时，不仅无法填充涂层中的微小间隙，并且也会使涂层更加粗糙。通过选择500～800目的二氧化硅，能够既能起到填充平滑作用，又能够提高涂层的耐温性。
11.优选地，纳米合金的元素由mo、cr、c、fe组成。
12.优选地，按重量比计算：mo：cr：c：fe＝1：0.9～1：0.2～0.4：0.3～0.6。
13.选择耐高温和具有一定硬度的金属钼和铬作为合金的组成元素，能够增强涂层的耐温性和耐磨性，并且在其中加入一定质量的c和fe，这四种金属元素的相对和绝对含量又赋予了合金一定的抗微小形变的弹性能力，使涂层受热或长期承受磨擦内部产生的应力得到缓释，不容易开裂和凹陷不平。
14.优选地，纳米合金的粒径为50～200nm。
15.在此粒径范围内的纳米合金具有较好的分散性能和适宜的粒径大小因此所制备得到的工业涂料的涂层光滑。
16.优选地，固化剂选自邻苯二甲酸酐、聚壬二酸酐、间苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷中的至少一种。
17.优选地，分散剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
18.优选地，催化剂为二月硅酸二丁基锡。
19.根据本发明的另一个方面，提供一种耐高温耐磨合金高性能工业涂料的制备方法，包括以下步骤：
20.步骤一：将有机氟改性环氧树脂、二氧化硅、纳米合金填料、分散剂、偶联剂、增稠剂、成膜助剂、水，超声混合、再高速混合均匀，得到a组分；
21.步骤二：将固化剂作为b组分，将a组分和b组分按重量比为100:4～7混合均匀即得耐高温耐磨合金高性能工业涂料。
22.优选地，上述步骤一中高速搅拌的速度不低于2000r/min。
23.本发明提供的耐高温耐磨合金高性能工业涂料的制备方法制备方法简单、高效，能够制备得到均一性好、稳定的涂料。在步骤一中，通过高速搅拌配合以分散剂得到二氧化硅、纳米合金、填料分散均匀的涂料体系。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将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的实施例，而不是全部的实施例。
25.实施例1
26.一种耐高温耐磨合金高性能工业涂料，由a组分和b组分组成，a组分包括含氟对苯型环氧树脂40份、二氧化硅4份、纳米合金1份、填料1份、壳聚糖0.5份、二月硅酸二丁基锡1份、聚乙烯醇0.5份、成膜助剂0.5份、偶联剂0.1份、水30份；b组分为其中纳米合金按重量比计算，由以下元素按以下比例组成mo：cr：c：fe＝1：0.9：0.2：0.3。b组分为邻苯二甲酸酐。a组分和b组分的重量之比为100:4。其中二氧化硅的粒径为800目，纳米合金的粒径为50nm，填料为石墨烯。
27.本实施例中的耐高温耐磨合金高性能工业涂料的制备方法，包括以下步骤：
28.步骤一：将有机氟改性环氧树脂、二氧化硅、纳米合金填料、分散剂、偶联剂、增稠剂、成膜助剂、水，超声混合、以2000r/min混合均匀，得到a组分；
29.步骤二：将邻苯二甲酸酐作为b组分，将a组分和b组分按重量比为100:4混合均匀
即得耐高温耐磨合金高性能工业涂料。
30.实施例2
31.一种耐高温耐磨合金高性能工业涂料，由a组分和b组分组成，a组分包括有含氟对苯型酚醛树脂60份、二氧化硅8份、纳米合金5份、填料3份、壳聚糖2份、二月硅酸二丁基锡2份、聚乙烯醇1份、成膜助剂1份、偶联剂0.5份、水30份；其中纳米合金按重量比计算，由以下元素按以下比例组成mo：cr：c：fe＝1：1：0.4：0.6。b组分为间苯二甲胺。a组分和b组分的重量比为100:7。其中二氧化硅的粒径为1000目，纳米合金的粒径为200nm，填料为二硫化钨。
32.实施例中的耐高温耐磨合金高性能工业涂料的制备方法，包括以下步骤：
33.步骤一：将有机氟改性环氧树脂、二氧化硅、纳米合金填料、分散剂、偶联剂、增稠剂、成膜助剂、水，超声混合、以2500r/min混合均匀，得到a组分；
34.步骤二：将间苯二甲按作为b组分，将a组分和b组分按重量比为100:7混合均匀即得耐高温耐磨合金高性能工业涂料。
35.实施例3
36.一种耐高温耐磨合金高性能工业涂料，由a组分和b组分组成，a组分包括含氟对苯型酚醛树脂50份、二氧化硅6份、纳米合金4份、填料2份、壳聚糖1份、二月硅酸二丁基锡1.5份、聚乙烯醇0.8份、成膜助剂0.8份、偶联剂0.3份、固化剂4份、水35份；其中纳米合金按重量比计算，由以下元素按以下比例组成mo：cr：c：fe＝1：0.95：0.3：0.4。b组分为二氨基二苯基甲烷。a组分和b组分的重量比为100:5。其中二氧化硅的粒径为1000目，纳米合金的粒径为100nm，填料为石墨烯。
37.本实施例中的耐高温耐磨合金高性能工业涂料的制备方法，包括以下步骤：
38.步骤一：将有机氟改性环氧树脂、二氧化硅、纳米合金填料、分散剂、偶联剂、增稠剂、成膜助剂、水，超声混合、以2500r/min混合均匀，得到a组分；
39.步骤二：将二氨基二苯基甲烷作为b组分，将a组分和b组分按重量比为100:5混合均匀即得耐高温耐磨合金高性能工业涂料。
40.对比例1
41.本对比例和实施例1的区别在于a组分中的纳米合金由以下元素按以下比例组成mo：cr＝1：0.9。各组分的重量份数和涂料的制备方法均与实施例1相同。
42.对比例2
43.本对比例和实施例1的区别在于a组分中的纳米合金由以下元素按以下比例组成mo：cr：c：fe＝1：0.9：0.5：0.5。各组分的重量份数和涂料的制备方法均与实施例1相同。
44.对比例3
45.本对比例和实施例1的区别在于，在组分a中不包含壳聚糖，其余各组分的各组分的重量份数和涂料的制备方法均与实施例1相同。
46.对比例4
47.本对比例和实施例1的区别在于，在组分a中用环氧树脂替换有机氟改性环氧树脂，各组分的重量份数和涂料的制备方法均与实施例1相同。
48.对比例5
49.本对比例和实施例1的区别在于，在组分a中二氧化硅的粒径为1000目。各组分的其余各组分的重量份数和涂料的制备方法均与实施例1相同。
50.对比例6
51.本对比例和实施例1的区别在于，在组分a中二氧化硅的粒径为300目。各组分的其余各组分的重量份数和涂料的制备方法均与实施例1相同。
52.对比例7
53.本对比例和实施例1的区别在于，在组分a中纳米合金的粒径为20nm。各组分的其余各组分的重量份数和涂料的制备方法均与实施例1相同。
54.测试例
55.将实施例1～3和对比例1～4制备得到的涂料喷涂在干净的马口铁的表面，进行涂料的性能测试。
56.采用gb/t1735-2009进行耐热性测试，测试温度为350℃，测试时间为36小时，观察涂层是否有皱皮、开裂的现象。采用umt-2型摩擦试验机对涂料的摩擦系数进行测试。采用gb23988-2009进行涂料的耐磨损性能测试。
57.项目耐热性摩擦系数耐磨性实施例1不皱皮、不开裂0.091550l/μm实施例2不皱皮、不开裂0.081400l/μm实施例3不皱皮、不开裂0.111500l/μm对比例1皱皮0.15700l/μm对比例2皱皮0.16850l/μm对比例3不皱皮、不开裂0.32930l/μm对比例4皱皮0.26980l/μm对比例5不皱皮、不开裂0.35760l/μm对比例6不皱皮、不开裂0.40580l/μm对比例7不皱皮、不开裂0.28820l/μm
58.从上述耐温性、摩擦系数和耐磨性测试结果可以看出，本发明提供的涂料在高温下的耐热性能较好，无皱皮、开裂现象。且其形成的涂层表面光滑，摩擦系数较小，在进行落砂法测试时，能承受较长时间和较大量的砂石的磨擦而不破损。而对比例1和对比例2中合金的组成或其中组分的重量比发生改变时，其受热和受摩擦产生的应力缓释能力下降，会对涂料的耐温性和耐磨性造成影响。对比例3中若不添加壳聚糖，对比例4中环氧树脂中不含氟，则对涂层交联形成光滑的表面有影响，进而影响其耐磨性能。对比例5～对比例7中二氧化硅和纳米合金的粒径不在限定的范围内时，形成的涂层表面较粗糙，耐磨性大大降低。
59.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本技术说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。