[发明专利]金属耐磨修补复合涂层材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性环氧树脂复合涂层材料及其制备方法，特别涉及一种金属耐磨修补复合涂层材料及其制备方法。

背景技术

改性环氧树脂与无机粉体或颗粒复合物涂层，能综合环氧树脂的优良耐腐蚀性和无机粉体或颗粒的优异耐磨性，提高复合物涂层的防腐性和耐磨性等性能。相关产品的研制和开发已成为重防腐耐磨涂层研发的热点之一，在防腐耐磨涂层制造和修复场合获得诸多应用，如液体浆料输送泵的内层及桨叶的防腐耐磨涂层的构建和修复，气体、粉体、液体输送管道的内表面防腐耐磨涂层构建等。

研究表明，环氧树脂具有较高的机械强度，对大多数的基材表面具有较好的粘接性，尤其对金属的附着力强；同时其耐化学药品性和耐油性优异，特别是耐酸碱性非常好；另外，其还容易进行加工改性，诸多优点使其成为防腐涂料中应用的主要树脂品种之一。然而，未改性的环氧树脂，由于本身分子结构刚性大，造成本体材料脆性较大，通常需要进行改性处理，以提高其韧性。有研究者认为，环氧树脂通过环氧结构改性、橡胶改性、填充无机填料等高性能化后可制成防腐涂料。

在众多对环氧树脂改性研究中，无机填料改性环氧树脂而备受关注，如采用无机粉体改性环氧涂层，在无机粉体在环氧树脂粉体中分散良好情况，可获得较好的改性效果，这也成为这一技术的关键之一。而涂层的腐蚀防护直接与所采用的无机粉体材料的性质相关，目前研究主要集中在以TiO₂、SiO₂、Al₂O₃、SiC及碳管对环氧涂层的改性。其中SiO₂表面活性基团多，能较好地与环氧树脂基体复合，同时还可起到增粘作用。Al₂O₃粒子的复合改性，能大大提高环氧树脂抗磨损率性，如有研究者发现添加在2％(体积分数)纳米Al₂O₃粒子时，涂层磨损率可降低30％，而在其他含量时则对磨损率影响不大甚至使磨损率提高。选用碳化硅(SiC)，可以使环氧树脂涂层可以综合其模量高、硬度高、高温强度大、抗蠕变性能好、耐化学腐蚀、抗氧化性能好、热膨胀系数小及高热导率等优异性能，尤其可提高耐磨损性能性。

但是加入的亲水性的无机粒子与亲油性的环氧树脂之间相容性较差，从而影响复合涂层材料各方面的性能。鉴于采用对无机粒子进行表面大分子接枝预处理，如聚丙烯酰胺可改善无机粉体在基体树脂中的分散性。本发明的发明人经过研究发现采用碳化硅颗粒和三氧化二铝粉体作为耐磨材料，以环氧树脂为树脂基体，选用与环氧固化剂具有反应活性的偶联剂，这种偶联剂的一端通过偶联作用接枝于无机粉体表面，起到改善无机粉体在基体中的分散性作用；而偶联剂的另一端则在树脂固化过程中参与反应，通过化学键与环氧树脂基体形成界面作用，从而较好解决界面相容性问题，从而完成了本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属耐磨修补复合涂层材料，其界面相容性好，对金属具有良好的粘接作用，固化后的涂层具有优异的耐磨性。

本发明的另一目的是提供一种金属耐磨修补复合涂层材料的制备方法。

为解决以上技术问题，实现前述的技术效果，本发明采用如下的技术方案：

一种金属耐磨修补复合涂层材料，包含由硅烷偶联剂、环氧树脂、二异戊基萘、碳化硅颗粒、三氧化二铝粉体和气相白炭黑混合而成的主剂；和由硅烷偶联剂、三乙烯四胺、N-氨乙基哌嗪、三氧化二铝粉体和气相白炭黑混合而成的固化剂。

其中，所述的主剂中环氧树脂为双酚A型环氧树脂。更优选地，所述的双酚A型环氧树脂的环氧当量为175-200g/eq。

在一个优选的实施方案中，所述主剂按照重量比组成为：双酚A型环氧树脂10～20份，二异戊基萘1～10份，碳化硅颗粒50～60份，三氧化二铝粉体20～30份，硅烷偶联剂0.1～0.3份，气相白炭黑1～3份。

在一个优选的实施方案中，所述固化剂按照重量比组成为：三乙烯四胺20～30份，N-氨乙基哌嗪10～20份，三氧化二铝粉体40～60份，硅烷偶联剂1～3份，气相白炭黑2～4份。

其中，所述的碳化硅颗粒的粒径小于1.5mm。

其中，所述的三氧化二铝粉体粒度为325～500目。

其中，所述的气相白炭黑粒径小于200nm。

其中，所述的硅烷偶联剂为含环氧基的硅烷偶联剂或含氨基的硅烷偶联剂中的一种。进一步地，所述主剂中优选含环氧基的硅烷偶联剂，而所述固化剂优选含氨基的硅烷偶联剂。