[发明专利]一种常温高强度胶粘耐磨材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种常温高强度胶粘耐磨材料及其制备方法。所述的常温高强度胶粘耐磨材料由A、B组分组成，A组分包括环氧树脂、纳米充填料纤维、增韧剂、硬质充填料、自润滑充填料、金属碳化物充填料，B组分包括固化剂、触变剂、硅烷偶联剂。本发明通过使用特定规格组成的硬质充填料，遮挡住耐磨材料的胶粘组分，避免胶粘组分被冲蚀介质直接冲蚀剥落，还加入纳米充填料纤维，保证微观层面上可以形成网状结构，避免胶粘组分被冲蚀，使得在‑60℃‑80℃常温工作条件下，材料具有良好的耐磨性。

技术领域

本发明属于胶粘耐磨材料技术领域，具体涉及一种常温高强度胶粘耐磨材料及其制备方法。

背景技术

随着经济和社会的发展，人们越来越意识到减少机器设备、工件的磨损的重要性，耐磨胶粘涂层在国内外都得到了广泛的应用和发展。耐磨胶粘涂层是指将热固性高分子胶粘剂基体和硬质耐磨颗粒(增强相)按一定工艺和比例混合，涂敷于清理好的工件表面以获得所需耐磨性能的一种表面技术。这种耐磨涂层涂敷工艺简单，成本低廉，固化收缩小，可用于零件表面耐腐蚀、耐磨损的预置涂层及零件腐蚀磨损表面的修复之外，还广泛用于修补工件上的各种缺陷如裂纹、划伤、尺寸超差及铸造缺陷等。环氧树脂基耐磨复合材料涂层是用环氧树脂作为胶粘剂，添加碳化硅、氧化铝等耐磨颗粒作为填料，与胺类固化剂反应硬化得到的材料已日益广泛应用于工作在浆体冲蚀磨损工况下的工件(如水轮机叶片、泥浆泵、选矿机部件等)表面，作为耐冲蚀保护涂层，以及用于腐蚀、磨损面的修补.由于它具有良好的耐冲蚀磨损性能，并且涂敷工艺简单，成本低廉，无热影响区及变形等，因而具有广泛的应用前景。

传统研究认为，环氧树脂耐磨胶粘涂层的胶粘组分具有半塑性，胶粘组分在磨料的冲击下会产生塑性变形唇，同时由于胶粘组分的塑性并非很好，因此，当达到一定的形变量后，胶粘组分就会产生裂纹，以片状、块状等方式剥落。在胶粘组分与硬质耐磨颗粒结合后，整体的磨损速率呈现为两个阶段，第一阶段为快速磨损阶段，第二阶段为慢速稳定磨损阶段，因为在第一阶段，硬质耐磨颗粒与冲蚀介质接触面较小，胶粘组分与冲蚀介质的接触面较大，胶粘组分的耐磨损性能差，因此，第一阶段时，磨损速率较快；第二阶段时，由于暴露的较多的胶粘组分已经被冲蚀掉，使得硬质耐磨颗粒成为被冲蚀的主要组分，硬质耐磨颗粒的耐磨性能较好，因此，第二阶段的磨损速率慢而稳定，但是，由于第一阶段中，胶粘组分被大量冲蚀，因此，第二阶段中，虽然硬质耐磨颗粒被磨损的速率较小，但是，其缺少胶粘组分进行粘结固定，因此可能会发生大块材料直接剥落的现象，因此，传统环氧树脂耐磨胶粘涂层的磨损机理较为复杂，其耐磨性能也亟待提高。

经过检索，申请号CN201110151662.5的发明专利公开了一种环氧树脂耐磨胶粘涂层和制备方法。该环氧树脂耐磨胶粘涂层由A、B两组分组成，其中，A组分由以下重量份的组分组成：双酚A型环氧树脂80-100份、增韧剂10-30份、稀释剂15-30份、纤维3-6份、石英粉15-30份、碳化硅30-50份、氧化锌5-15份、气相白炭黑1-10份、陶瓷颗粒200-400份，B组分由以下重量份的组分组成：混合胺类固化剂80-100份、环氧促进剂4-10份、硅烷偶联剂4-10份、纤维1-5份、石英粉10-30份、碳化硅20-30份、氧化锌5-10份、气相白炭黑1-10份、陶瓷颗粒200-300份，A、B两组分的重量比为4:1。本发明通过自制的CTBN改性环氧树脂作为增韧剂对环氧耐磨胶粘涂层进行增韧改性，提高对基材的粘着力，改善涂层与基体间的应力状态，同时通过添加不同重量份数和不同粒度的陶瓷颗粒使得陶瓷颗粒与包覆在其表面的胶体所构成的刚性球体可以均匀地填充在大颗粒间的空隙中，使得颗粒以最密集的方式排列，提高耐磨涂层胶的强度以及耐磨性，同时在施工方面有很强的操作性，触变性优良，可涂抹立面不流淌，操作时间长，可适用于大面积涂敷，常温固化24h后被涂敷工件即可投入运行。但是，根据其叙述，添加不同重量份数和不同粒度的陶瓷颗粒为的是使陶瓷颗粒与包覆在其表面的胶体构成的刚性球体可以均匀地填充在大颗粒间的空隙中。该思路使得大颗粒间的空隙被均匀地填充，一方面，没有给出具体的操作方法，另一方面，由于其是从空间最密的角度考虑的问题，但事实上，耐磨胶粘涂层与冲蚀介质仅存在一个接触平面，从空间的角度考虑堆积致密性会使得成本难以控制，其效果也相应地事倍功半。