專利名稱：一種減摩修補劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減摩修補劑，尤其是一種環(huán)氧改性常溫固化型以減摩為主并考慮到增加耐磨要求而優(yōu)化設(shè)計的高性能合金、陶瓷、減摩修補劑，為雙組份型修補劑。
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)方法相互補充，成為設(shè)備維修必要的手段應(yīng)急措施，修復(fù)報廢零件，使舊零件起死回生，為企業(yè)挽回巨大經(jīng)濟損失，設(shè)備維修已成為生產(chǎn)力的有機組成部分。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效益和巨大的經(jīng)濟效益。表面粘涂技術(shù)和堆焊、熱噴涂、電刷鍍相比，其工藝簡便，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劑涂敷于清理好的待修表面即可，固化后如金屬般堅硬， 可進行各種機械加工，滿足零件耐磨、耐蝕、恢復(fù)尺寸、缺陷填補、密封堵漏等維修需要。一般可室溫固化，對零件無熱影響區(qū)和熱變形，并可現(xiàn)場作業(yè)，減少停機時間。它省時省工，節(jié)約能源和大量資金，是一種快速和價廉的修補技術(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)保護涂層及用來修補零件各種缺陷(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、經(jīng)濟、耐用、靈活、方便、理想的新型修補材料，是目前發(fā)展最快的復(fù)合材料之一。國外從五十年代末就開始研究這種修補材料，例如美國Belz0na高分子合金修補劑，德國Diamant產(chǎn)品也聞名世界，可用來修補各種材料，可用于修補金屬、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的修補劑。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，國內(nèi)一些單位雖然研制出一些金屬填補劑、耐磨膠，但性能還不能滿足設(shè)備維修的使用要求。上述國外研制的修補材料，雖然性能高于國內(nèi)產(chǎn)品，我國八十年代對坦克履帶掛膠板就曾用過德國Diamant產(chǎn)品，但是強度、耐溫性能仍難以達到修復(fù)軍工裝備或強度等性能要求苛刻的設(shè)備的要求，而且進口修補劑的價格及其昂貴，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)明研制的系列減摩修補劑粘接強度高，絕緣性能優(yōu)良，耐磨、減摩、耐油、耐水、耐價質(zhì)性能好，適用于航空、航天、軍工、機械、造船、電器、汽車、化工、農(nóng)機等行業(yè)產(chǎn)品的制造與設(shè)備的維修。主要用于液壓油缸、機床導(dǎo)軌磨損與拉傷的修復(fù)，也可用于機體變速箱軸承座孔等部位磨損與拉傷的修復(fù)、斷裂件結(jié)構(gòu)粘接及鑄件氣孔、砂眼的填補。

發(fā)明內(nèi)容
修補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。雙兩組分修補劑，涂敷時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，在修補劑中應(yīng)用較多。本發(fā)明的減摩修補劑使用特種膠和環(huán)氧樹脂E44、E51的組合，其中特種膠是一種微凝膠，為異氰酸酯三聚體改性的環(huán)氧樹脂，其特殊的結(jié)構(gòu)為修補劑提供較高的熱穩(wěn)定性。異氰酸酯三聚體也稱異氰脲酸酯(IS)，由異氰酸酯三聚反應(yīng)生成，其穩(wěn)定的三聚六元環(huán)結(jié)構(gòu)和環(huán)上含不活潑氫的結(jié)構(gòu)特點，使其熱穩(wěn)定性、耐水解性和剛性都很高，一般在200°C以上仍有熱穩(wěn)定性； 而異氰脲酸酯又可以與環(huán)氧基反應(yīng)生成噁唑烷酮(OX)結(jié)構(gòu)，噁唑烷酮的熱分解分度超過 300°C，具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性。本發(fā)明中所使用的異氰酸酯優(yōu)選為TDI、MDI或HDI。粘料的作用是把修補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)對被涂敷基體及填料有較高的結(jié)合強度。(2)固化物應(yīng)具有較高的機械強度及優(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。對修補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，固化時間短。本發(fā)明的修補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，使修補劑有較高的固化度和突出的耐熱性能，常用的如105縮胺、乙二胺、間苯二甲胺、間二甲苯二胺、二乙基甲苯二胺、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯砜中的一種或幾種。3、特殊填料
特殊填料在修補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涂層的性能至關(guān)重要，從維修需要及化學(xué)角度考慮，對填料要求為
(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)顆粒或纖維、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、固化促進劑(如叔胺類促進劑DMP-30等)、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)試驗優(yōu)選合適的材料與配比，配制各種要求的修補劑。另外，本發(fā)明還提供了上述減摩修補劑的生產(chǎn)方法。本發(fā)明提供一種減摩修補劑，由A組分和B組分混合而成，其中A組分為特種膠、 環(huán)氧樹脂E51、二丁酯、二硫化鉬、三氧化二鋁、鈦白粉、石墨粉和白炭黑；B組分為105縮胺固化劑、KH550硅烷偶聯(lián)劑、DMP-30 (2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚)、三氧化二鋁和白炭黑；A組分與B組分的重量配比為4廣6 1，優(yōu)選為5:1。具體生產(chǎn)過程中采用的配方如下A組分為特種膠 980g、環(huán)氧樹脂E51 297g、 二丁酯 1980g、二硫化鉬396g、三氧化二鋁96g、鈦白粉991g、石墨粉49. 5g和白炭黑 900g ；B組分為105縮胺 1166g、KH550硅烷偶聯(lián)劑 76g、DMP-30 (2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚)113g、白炭黑900g和三氧化二鋁IOOg;修補劑的使用，將上述A、B組分按重量配比為4 廣6 1，優(yōu)選為5 1的比例稱取，混合均勻。按上述配比制備的減摩修補劑，同化后膠層呈黑色，結(jié)合強度達54MPa以上，使用溫度為6(T90°C，本產(chǎn)品膠粘強度高，減摩、耐磨、耐油、耐水、耐介質(zhì)性能良好，主要用于液壓油缸，機床導(dǎo)軌磨損與拉傷的修復(fù)，也可用于機體變速箱軸承座等部位磨損與拉傷的修復(fù)，斷裂件結(jié)構(gòu)膠接等。本發(fā)明的減摩修補劑的制備方法，包括如下步驟
1.使用計算機輔助涂層配方優(yōu)化設(shè)計，得到上述修補劑的配方； 首先對原材料進行了優(yōu)選，通過大量對比試驗，然后再對影響涂層耐磨性、硬度、強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行了單因素試驗，確定了各成份的最佳范圍，最后用計算機輔助涂層配方優(yōu)化設(shè)計，得到最佳配方。計算機輔助涂層優(yōu)化的過程如下變量因子水平設(shè)計——配方試驗——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，計算機輔助優(yōu)化的減摩修補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.對原材料進行預(yù)先處理；
1)對散裝及受潮的原材料在100°c下烘干；
2)對粘稠的原材料加熱增加流動性，但溫度不能超過60°C，以防變質(zhì)；
3)對粗顆粒的粉劑原材料，研碎并篩取細顆粒材料； 3. A、B組分的制備
按配方稱取A組分原材料，將特種膠、環(huán)氧樹脂E51和二丁酯置于雙行星動力混合釜中，加熱至90°C，攪拌30min，加入二硫化鉬、三氧化二鋁、鈦白粉、石墨粉和白炭黑，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105縮胺固化劑、KH550硅烷偶聯(lián)劑和DMP-30置于雙行星動力混合釜中，混合攪拌30min，加入三氧化二鋁和白炭黑繼續(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.修補劑的制備
將上述A、B組分按重量配比為4 廣6 1，優(yōu)選5 1的比例稱取，攪抖均勻后即可使用， 配好的膠液在室溫20°C左右，最好在3(T40min內(nèi)用完，以免粘度增加而影響膠粘劑與被粘件的浸潤和粘涂效果，配膠量多少視修補缺陷大小而定，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)、液壓油缸、機床導(dǎo)軌磨損與拉傷部位可用銼刀、砂紙(布)、旋轉(zhuǎn)銼、手動砂輪
等對表面粗化處理(V3)，對拉傷溝
底毛刺因易含油應(yīng)清除干凈；(有條件可用化學(xué)法對表面進行化學(xué)處理)。3)、在磨損與拉傷表面均勻涂膠留出加工余量(涂膠時最好第一遍用力涂一薄層膠使膠粘劑與被修表面充分浸潤，然后再涂第二、三遍膠)。4)、一般可室溫固化，最好加熱(5(T60°C )固化，用紅外燈或加熱飯加熱則強度可大為提高(可提高約3(Γ50% )，加熱固化時，待初步凝膠后再加熱。5)、用手工或打磨工具加工至要求尺寸及公差(平直度可用刀口尺或新鋼板尺觀察)。注意事項
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、本發(fā)明的減摩修補劑使用異氰酸酯三聚體改性的環(huán)氧樹脂和環(huán)氧樹脂的組合作為粘料，異氰酸酯三聚體改性的環(huán)氧樹脂特殊的結(jié)構(gòu)為修補劑提供較高的熱穩(wěn)定性；2、對被涂敷基體有較高的結(jié)合強度；3、固化物應(yīng)具有較高的機械強度及優(yōu)良的耐溫、耐油、耐化學(xué)和抗老化性能。


圖1為拉伸試樣；
圖2為剪切試樣； 圖3為抗壓試樣； 圖4為磨損試驗試樣。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例1-3對本發(fā)明作進一步具體說明，但是本發(fā)明絕不局限于這些實施例。實施例1-3
A組分為特種膠 980g、環(huán)氧樹脂Ε51 297g、二丁酯 1980g、二硫化鉬 396g、三氧化二鋁96g、鈦白粉991g、石墨粉49.5g和白炭黑900g ;B組分為105縮胺 1166g、KH550硅烷偶聯(lián)劑768、01^-30(2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚)113g、白炭黑900g 和三氧化二鋁IOOg;其中，特種膠為異氰酸酯三聚體改性的環(huán)氧樹脂，具體TDI-100三聚體改性環(huán)氧樹脂E51 ；修補劑的使用，將上述A、B組分按重量配比為4:廣6:1的比例稱取， 混合均勻。各實施例的具體配比如表1所示。
表 權(quán)利要求
1.一種減摩修補劑，由A組分和B組分混合而成，其中A組分為特種膠、環(huán)氧樹脂E51、 二丁酯、二硫化鉬、三氧化二鋁、鈦白粉、石墨粉和白炭黑；B組分為105縮胺固化劑、KH550 硅烷偶聯(lián)劑、DMP-30 (2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚)、三氧化二鋁和白炭黑；A組分與B 組分的重量配比為4廣6 1，優(yōu)選為5:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減摩修補劑，其特征是，所述特種膠為異氰酸酯三聚體改性的環(huán)氧樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減摩修補劑，其特征是，各組分的具體含量如下A組分為特種膠 980g、環(huán)氧樹脂E51 297g、二丁酯 1980g、二硫化鉬 396g、三氧化二鋁 96g、鈦白粉991g、石墨粉49.5g和白炭黑 900g ;B組分為105縮胺固化劑 1166g、KH550硅烷偶聯(lián)劑76g、DMP-30 (2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚)113g、白炭黑900g和三氧化二招 IOOg0
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的減摩修補劑的制備方法，包括如下步驟1)使用計算機輔助涂層配方優(yōu)化設(shè)計，得到上述修補劑的配方；2)對原材料進行預(yù)先處理；3)A、B組分的制備按配方稱取A組分原材料，將特種膠、環(huán)氧樹脂E51、二丁酯置于雙行星動力混合釜中， 加熱至90°C，攪拌30min，加入二硫化鉬、三氧化二鋁、鈦白粉、石墨粉和白炭黑，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105縮胺固化劑、KH550硅烷偶聯(lián)劑和DMP-30置于雙行星動力混合釜中，混合攪拌30min，加入三氧化二鋁和白炭黑繼續(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)修補劑的制備將上述A、B組分按重量配比稱取，混合均勻，涂覆于待接合面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的減摩修補劑的制備方法，其特征是，對原材料進行預(yù)先處理包括1)對散裝及受潮的原材料在100°c下烘干；2)對粘稠的原材料加熱增加流動性，但溫度不能超過60°C，以防變質(zhì)；3)對粗顆粒的粉劑原材料，研碎并篩取細顆粒材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種減摩修補劑及其制備方法。該修補劑是一種環(huán)氧改性常溫固化型以減摩為主并考慮到增加耐磨要求而優(yōu)化設(shè)計的高性能合金、陶瓷、減摩修補劑，固化后膠層呈黑色，結(jié)合強度達54MPa以上，使用溫度為60~90℃，本產(chǎn)品膠粘強度高，減摩、耐磨、耐油、耐水、耐介質(zhì)性能良好，主要用于液壓油缸，機床導(dǎo)軌磨損與拉傷的修復(fù)，也可用于機體變速箱軸承座等部位磨損與拉傷的修復(fù)，斷裂件結(jié)構(gòu)膠接等。
文檔編號C09J11/04GK102408862SQ20111029306
公開日2012年4月11日 申請日期2011年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月7日
發(fā)明者梁欣 申請人:北京天誠宇新材料技術(shù)有限公司