專利名稱：一種耐磨修補(bǔ)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐磨修補(bǔ)劑，尤其是一種雙組份反應(yīng)型環(huán)氧改性常溫固化型高性能合金、陶瓷耐磨修補(bǔ)劑。
背景技術(shù)：
表面工程作為維修的重要手段已日益受到高度重視。作為表面工程學(xué)科重要組成部分n9表面技術(shù)，表面修復(fù)技術(shù)包括電鍍、電刷鍍、熱噴涂、粘接粘涂等，這些修復(fù)方法相互補(bǔ)充，成為設(shè)備維修必要的手段應(yīng)急措施，修復(fù)報(bào)廢零件，使舊零件起死回生，為企業(yè)挽回巨大經(jīng)濟(jì)損失，設(shè)備維修已成為生產(chǎn)力的有機(jī)組成部分。表面粘涂技術(shù)作為現(xiàn)代表面技術(shù)之一，近年來，在設(shè)備維修領(lǐng)域發(fā)揮了重大作用并取得了良好的社會(huì)效益和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。表面粘涂技術(shù)和堆焊、熱噴涂、電刷鍍相比，其工藝簡(jiǎn)便，不需專門設(shè)備、無需消耗熱能和電能，只需將配制好的修補(bǔ)劑涂敷于清理好的待修表面即可，固化后如金屬般堅(jiān)硬， 可進(jìn)行各種機(jī)械加工，滿足零件耐磨、耐蝕、恢復(fù)尺寸、缺陷填補(bǔ)、密封堵漏等維修需要。一般可室溫固化，對(duì)零件無熱影響區(qū)和熱變形，并可現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，減少停機(jī)時(shí)間。它省時(shí)省工，節(jié)約能源和大量資金，是一種快速和價(jià)廉的修補(bǔ)技術(shù)，是設(shè)備維修的有效手段，必將發(fā)展成為重要的現(xiàn)代表面技術(shù)之一。金屬修補(bǔ)劑是設(shè)備維修中表面粘涂與膠接的關(guān)鍵技術(shù)，它是由高分子聚合物及金屬粉末、陶瓷粉末和纖維組成的雙組份(或多組份)膠泥狀復(fù)合材料，廣泛用于零件耐磨損、耐腐蝕修復(fù)和預(yù)保護(hù)涂層及用來修補(bǔ)零件各種缺陷(如裂紋、劃傷、尺寸超差、鑄造氣孔、砂眼)以及密封堵漏等，其工藝簡(jiǎn)便易行，只需將雙組份按比例混合均勻，涂敷于經(jīng)除銹、除油的表面，固化后修整即可，是一種省工、省時(shí)、經(jīng)濟(jì)、耐用、靈活、方便、理想的新型修補(bǔ)材料，是目前發(fā)展最快的復(fù)合材料之一。國(guó)外從五十年代末就開始研究這種修補(bǔ)材料，例如美國(guó)Belz0na高分子合金修補(bǔ)劑，德國(guó)Diamant產(chǎn)品也聞名世界，可用來修補(bǔ)各種材料，可用于修補(bǔ)金屬、橡膠、陶瓷等， 根據(jù)不同的使用溫度、壓力、介質(zhì)等條件可選用不同牌號(hào)的修補(bǔ)劑。瑞士卡斯特林公司的 MEcATeC產(chǎn)品也有十幾種，在鑄造、水泥、制糖、鐵路、電子等多種行業(yè)的設(shè)備維修中得到了廣泛的應(yīng)用。另外，國(guó)內(nèi)一些單位雖然研制出一些金屬填補(bǔ)劑、耐磨膠，但性能還不能滿足設(shè)備維修的使用要求。上述國(guó)外研制的修補(bǔ)材料，雖然性能高于國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，我國(guó)八十年代對(duì)坦克履帶掛膠板就曾用過德國(guó)Diamant產(chǎn)品，但是強(qiáng)度、耐溫性能仍難以達(dá)到修復(fù)軍工裝備或強(qiáng)度等性能要求苛刻的設(shè)備的要求，而且進(jìn)口修補(bǔ)劑的價(jià)格及其昂貴，消耗大量外匯， 導(dǎo)致企業(yè)在設(shè)備維修方面消耗巨額資金。本發(fā)明研制的系列耐磨修補(bǔ)劑粘接強(qiáng)度高，耐磨損，耐油、耐介質(zhì)性能好，適用于航空航天、軍工、機(jī)械、造船、電子、電器、汽車、輕工、農(nóng)機(jī)等行業(yè)產(chǎn)品的制造與設(shè)備的維修。 主要用于軸類零件、軸承座孔、液壓油缸、柱塞的磨損與拉傷的修復(fù)，也可用于斷裂零件的結(jié)構(gòu)粘接、鑄件氣孔、砂眼的填補(bǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
修補(bǔ)劑的組成可分為粘料、固化劑、增韌劑、特殊填料、稀釋劑、偶聯(lián)劑、防老劑、觸變劑、消泡劑、促進(jìn)劑等。粘料選用環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚脂、聚氨酯、有機(jī)硅樹脂等，填料可分為金屬粉末(如鐵粉、鋁粉、銅粉、鉛粉等)、陶瓷粉末(WC，SiC，Al203，BC，Cr203， SiO2，石英砂等)及石墨、，聚四氟乙稀等減摩材料。雙兩組分修補(bǔ)劑，涂敷時(shí)兩組分按一定比例混合使用，一般是由粘料、固化劑和具有一定特性(耐磨、抗蝕、絕緣、導(dǎo)電等)的填料(簡(jiǎn)稱特殊填料)及輔助材料組成。1、粘料
或稱基料，如熱固性樹脂、合成橡膠等。熱固性樹脂如環(huán)氧、酚醛、聚氨酯、不飽和聚酯、 丙稀酸酯等，具有三向交聯(lián)結(jié)構(gòu)，耐熱、耐水、耐介質(zhì)性好，在修補(bǔ)劑中應(yīng)用較多。粘料的作用是把修補(bǔ)劑中的各種材料包容并牢固地粘附在基體表面形成涂層，因此，為粘涂層的粘料應(yīng)該有如下性能
(1)對(duì)被涂敷基體及填料有較高的結(jié)合強(qiáng)度。(2)固化物應(yīng)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度及優(yōu)良的耐溫、耐油、耐化學(xué)和抗老化性能，其彈性模量和穩(wěn)定性要高。(3)固化物收縮率要小。2、固化劑
固化劑的作用是與粘料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成網(wǎng)狀立體聚合物，把填料包絡(luò)在網(wǎng)體之體中，形成三向交聯(lián)結(jié)合。對(duì)修補(bǔ)劑用固化劑的要求一般為
(1)固化物硬度高，韌性好，耐磨性好，耐蝕性、耐介質(zhì)性能好等等。(2)最好能室溫固化，固化時(shí)間短。本發(fā)明的修補(bǔ)劑用固化劑一般為胺類固化劑，采用胺類化合物作為固化劑，使修補(bǔ)劑有較高的固化度和突出的耐熱性能。3、特殊填料
特殊填料在修補(bǔ)劑中起著非常重要的作用，如抗磨減摩、耐蝕、絕緣、導(dǎo)電等。因此特殊填料的選擇對(duì)涂層的性能至關(guān)重要，從維修需要及化學(xué)角度考慮，對(duì)填料要求為
(1)填料應(yīng)是中性或弱堿性的，不含結(jié)合水，與粘料親合性好，對(duì)液體無吸附性或很少有吸附性。(2)要有足夠的耐熱性和一定的純度，如果填料混入雜質(zhì)，會(huì)引起樹脂降解。(3)要求粒子或晶粒密度小，分散好，在樹脂中沉降要小。修補(bǔ)劑填料包括具有一定大小的粉末或纖維，如金屬粉末、氧化物、碳化物、氮化物甚至金剛石、硼化物等硬質(zhì)顆?；蚶w維、石墨、二硫化鉬、聚四氟乙稀等，根據(jù)不同的涂層可選硬質(zhì)抗磨填料。4、輔助材料
輔助材料包括增韌劑、增塑性、稀釋劑、固化促進(jìn)劑、偶聯(lián)劑、消泡劑、防老劑等，其作用是改善涂層性能如韌性、抗老化性等以及降低膠的粘度、提高涂敷質(zhì)量等。根據(jù)上述四種組分所起的作用，按照不同的使用條件和性能要求，經(jīng)試驗(yàn)優(yōu)選合適的材料與配比，配制各種要求的修補(bǔ)劑。
另外，本發(fā)明還提供了上述耐磨修補(bǔ)劑的生產(chǎn)方法。本發(fā)明提供一種耐磨修補(bǔ)劑，由A組分和B組分混合而成，其中A組分為環(huán)氧樹脂 E51、二丁酯、碳化硼、三氧化二鋁、鈦白粉、玻璃纖維和白炭黑；B組分為KH550硅烷偶聯(lián)劑、 DMP-30( 2，4，6—H (二甲胺基甲基)苯酚)和白炭黑；A組分與B組分的重量配比為5 廣8 1， 優(yōu)選配比為6:1。具體生產(chǎn)過程中采用的配方如下A組分為環(huán)氧樹脂E51 ^00g、二丁酯208g、 碳化硼932g、三氧化二鋁 4140g、鈦白粉 205. 5g、玻璃纖維 82. 8g和白炭黑 720g ;B 組分為KH550硅烷偶聯(lián)劑 1 . 2g、DMP-30 (2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚)193. 2g和白炭黑 239. 3g;修補(bǔ)劑的使用，將上述A、B組分按重量配比為5:廣8:1的比例，優(yōu)選6:1 的比例稱取，混合均勻。按上述配比制備的耐磨修補(bǔ)劑，系環(huán)氧增韌改性常溫固化型，用特制合金陶瓷粉末，以耐磨為主并考慮到減摩要求而優(yōu)化配方設(shè)計(jì)綜合性能優(yōu)良的高性能耐磨膠粘劑，雙組份反應(yīng)型，固化后膠層呈黑色，結(jié)合強(qiáng)度達(dá)52MI^以上，使用溫度60 190°C，本產(chǎn)品膠粘強(qiáng)度高、耐磨損、耐油、耐水、耐介質(zhì)性能良好，主要用于軸孔磨損表面的粘涂修復(fù)、也可用于高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠接。本發(fā)明的耐磨修補(bǔ)劑的制備方法，包括如下步驟
1.使用計(jì)算機(jī)輔助涂層配方優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到上述修補(bǔ)劑的配方； 首先對(duì)原材料進(jìn)行了優(yōu)選，通過大量對(duì)比試驗(yàn)，然后再對(duì)影響涂層耐磨性、硬度、強(qiáng)度的因素如填料種類、填料加入量、填料粒度、固化劑、增韌劑種類及加入量進(jìn)行了單因素試驗(yàn)，確定了各成份的最佳范圍，最后用計(jì)算機(jī)輔助涂層配方優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到最佳配方。計(jì)算機(jī)輔助涂層優(yōu)化的過程如下變量因子水平設(shè)計(jì)——配方試驗(yàn)——建立數(shù)學(xué)模型——配方最優(yōu)化——最優(yōu)配方。由結(jié)果可知，計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化的耐磨修補(bǔ)劑涂層配方性能明顯提高，與一般極值法優(yōu)化的配方相比，約提高20%。2.對(duì)原材料進(jìn)行預(yù)先處理；
1)對(duì)散裝及受潮的原材料在100°c下烘干；
2)對(duì)粘稠的原材料加熱增加流動(dòng)性，但溫度不能超過60°C，以防變質(zhì)；
3)對(duì)粗顆粒的粉劑原材料，研碎并篩取細(xì)顆粒材料；
3.A、B組分的制備
按配方稱取A組分原材料，將環(huán)氧樹脂E51、二丁酯置于雙行星動(dòng)力混合釜中，加熱至 90°C，攪拌30min，加入碳化硼、三氧化二鋁、鈦白粉、玻璃纖維和白炭黑，高速攪拌30min至混合均勻，然后降溫至40°C，抽真空并低速攪拌20min，得到A組分備用；
按配方稱取B組分原材料，將KH550硅烷偶聯(lián)劑和DMP-30置于雙行星動(dòng)力混合釜中， 混合攪拌30min，加入白炭黑繼續(xù)攪拌30min至混合均勻，然后抽真空并低速攪拌20min，得到B組分備用；
4.修補(bǔ)劑的制備
按A、B兩組份重量比A :B = 5 廣8 1，優(yōu)選6 1的比例稱量取出，攪拌均勻后即使用， 配好的膠液在室溫20°C左右時(shí)，最好在3(T40min內(nèi)用完，以免粘度增大影響膠粘劑與被粘件的浸潤(rùn)和粘接粘涂效果，配膠量多少視修補(bǔ)缺陷大小而定，現(xiàn)用現(xiàn)配。
具體配制步驟下
1)、待修部位用丙酮(分析純)脫脂除油去污凈化；
2)、軸類零件磨損最好車出刀花(ap= 0.4, f=0. 7), 一般情況可用銼刀、砂紙、手動(dòng)砂輪、旋轉(zhuǎn)銼等粗化處理，粗糙度( K )為宜(有條件可用化學(xué)法對(duì)表面進(jìn)行化學(xué)處理)；
3)、在磨損與拉傷表面均勻涂膠，留出加工余量；
4)、一般可室溫固化，若加熱(5(T60°C)固化，則強(qiáng)度可大大提高(加熱固化時(shí)待初步凝膠后再加熱)；
5)、車削或用手工打磨至要求的尺寸及公差。注意事項(xiàng)貯存保質(zhì)期為2年。本發(fā)明的有益的技術(shù)效果在于
1、固化物應(yīng)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度及優(yōu)良的耐溫、耐油、耐化學(xué)和抗老化性能；2、耐磨修補(bǔ)劑TCY205在低應(yīng)力工況下(100Kg/cm2 )耐磨性與刷鍍鎳相當(dāng)，是45鋼(調(diào)質(zhì)處理 HB320-259)的 1. 5 倍。


圖1為拉伸試樣；
圖2為剪切試樣； 圖3為抗壓試樣； 圖4為磨損試驗(yàn)試樣。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例1-3對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體說明，但是本發(fā)明絕不局限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1-3
A組分為環(huán)氧樹脂E51 ^00g、二丁酯 208g、碳化硼932g、三氧化二鋁 4140g、鈦白粉 205. 5g、玻璃纖維 82. 8g和白炭黑 720g ;B組分為KH550硅烷偶聯(lián)劑 1 . 2g、 01^-30(2，4，6_三(二甲胺基甲基)苯酚)193.2g和白炭黑 239. 3g ；修補(bǔ)劑的使用，將上述A、B組分按重量配比為5:廣8:1的比例稱取，混合均勻。各實(shí)施例的具體配比如表1 所示。表 權(quán)利要求
1.一種耐磨修補(bǔ)劑，由A組分和B組分混合而成，其中A組分為環(huán)氧樹脂E51、二丁酯、 碳化硼、三氧化二鋁、鈦白粉、玻璃纖維和白炭黑；B組分為KH550硅烷偶聯(lián)劑、DMP-30 (2， 4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚)和白炭黑；A組分與B組分的重量配比為5:廣8:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨修補(bǔ)劑，其特征是，A組分與B組分的重量配比優(yōu)選為6:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨修補(bǔ)劑，其特征是，各組分的具體含量如下A組分為環(huán)氧樹脂E51 ^00g、二丁酯 208g、碳化硼932g、三氧化二鋁4140g、鈦白粉205. 5g、玻璃纖維82. 8g和白炭黑 720g ;B組分為KH550硅烷偶聯(lián)劑 U9.2g、DMP_30(2，4，6—H (二甲胺基甲基)苯酚)193. 2g和白炭黑239. 3g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的耐磨修補(bǔ)劑的制備方法，包括如下步驟1)使用計(jì)算機(jī)輔助涂層配方優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到上述修補(bǔ)劑的配方；2)對(duì)原材料進(jìn)行預(yù)先處理；3)A、B組分的制備按配方稱取A組分原材料，將環(huán)氧樹脂E51、二丁酯置于雙行星動(dòng)力混合釜中，加熱至 90°C，攪拌30min，加入碳化硼、三氧化二鋁、鈦白粉、玻璃纖維和白炭黑，高速攪拌30min至混合均勻，然后降溫至40°C，抽真空并低速攪拌20min，得到A組分備用；按配方稱取B組分原材料，將KH550硅烷偶聯(lián)劑和DMP-30置于雙行星動(dòng)力混合釜中， 混合攪拌30min，加入白炭黑繼續(xù)攪拌30min至混合均勻，然后抽真空并低速攪拌20min，得到B組分備用；4)修補(bǔ)劑的制備按A、B兩組份重量比的比例稱量取出，攪拌均勻后即使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐磨修補(bǔ)劑的制備方法，其特征是，對(duì)原材料進(jìn)行預(yù)先處理包括1)對(duì)散裝及受潮的原材料在100°c下烘干；2)對(duì)粘稠的原材料加熱增加流動(dòng)性，但溫度不能超過60°C，以防變質(zhì)；3)對(duì)粗顆粒的粉劑原材料，研碎并篩取細(xì)顆粒材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耐磨修補(bǔ)劑及其制備方法。該修補(bǔ)劑是系環(huán)氧增韌改性常溫固化型，以耐磨為主并考慮到減摩要求而優(yōu)化配方設(shè)計(jì)綜合性能優(yōu)良的高性能耐磨膠粘劑，雙組份反應(yīng)型，同化后膠層呈黑色，結(jié)合強(qiáng)度達(dá)56MPa以上，使用溫度為60～190℃，本產(chǎn)品膠粘強(qiáng)度高、耐磨損、耐油、耐水、耐介質(zhì)性能良好，主要用于軸孔磨損表面的粘涂修復(fù)、也可用于高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠接。
文檔編號(hào)C09J163/00GK102391814SQ201110293058
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月7日
發(fā)明者梁欣 申請(qǐng)人:北京天誠(chéng)宇新材料技術(shù)有限公司