一種橡膠o型圈表面涂覆用水性低摩擦、標(biāo)識(shí)涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種功能性涂料，具體地說(shuō)是一種橡膠0型圈表面涂覆用水性低摩擦、 標(biāo)識(shí)涂料及其制備方法，屬于特種涂料領(lǐng)域。 二、
【背景技術(shù)】
[0002] 橡膠0型密封圈盡管看起來(lái)不大、毫不起眼，但是它是重要的工業(yè)基礎(chǔ)件，幾乎在 所有的交通運(yùn)輸工具、機(jī)械、能源和電器等設(shè)備中，發(fā)揮著至關(guān)重要的密封作用，例如從飛 機(jī)、艦船、汽車、高速列車的發(fā)動(dòng)機(jī)，以及采油、采煤、采礦的大型機(jī)械設(shè)備直到家用電器，如 空調(diào)、熱水器與凈水器等，無(wú)一離不開0型密封圈。在將橡膠0型密封圈安裝到機(jī)械設(shè)備的過 程中，無(wú)論是手工還是半自動(dòng)化或自動(dòng)化，為了方便操作都需要對(duì)橡膠0型密封圈的表面進(jìn) 行潤(rùn)滑和顏色識(shí)別處理。雖然將潤(rùn)滑劑或滑石粉涂覆到密封圈上進(jìn)行潤(rùn)滑處理比較容易成 本也低，但是經(jīng)過一段較短時(shí)間，潤(rùn)滑劑便會(huì)因自身的重力流到底部，在密封圈的頂部幾乎 沒有潤(rùn)滑劑，底部卻留下粘糊糊的油污，不及時(shí)清理會(huì)使自動(dòng)安裝線的設(shè)備被堵塞，從而導(dǎo) 致設(shè)備停工維修;而滑石粉則會(huì)從0型圈上脫落，并且過多使用會(huì)引起粉塵，影響操作工人 健康安全。
[0003] 對(duì)橡膠0型密封圈表面涂覆水性低摩擦、標(biāo)識(shí)涂料是可行的辦法。硫化膠表面涂覆 低摩擦系數(shù)、帶有特定顏色可識(shí)別的潤(rùn)滑涂層后，工作時(shí)的摩擦機(jī)理變成了潤(rùn)滑劑粒子之 間以及潤(rùn)滑涂層與摩擦副之間的相對(duì)滑動(dòng)機(jī)理，避免了 〇型圈的橡膠基體與摩擦副的直接 觸，在摩擦系數(shù)下降的同時(shí)，0型圈磨損也大大降低了。綜合來(lái)說(shuō)，潤(rùn)滑涂層能夠有效降低橡 膠制品的表面摩擦系數(shù)，降低磨耗和能耗，方便橡膠0型密封圈的裝配，而且操作簡(jiǎn)單易行。 但是這種低摩擦系數(shù)的潤(rùn)滑減磨涂層的缺點(diǎn)是與橡膠基體粘著性較差，因此優(yōu)選與橡膠基 體界面粘結(jié)性能好的成膜樹脂是其中的關(guān)鍵。 三、

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在提供一種橡膠0型圈表面涂覆用水性低摩擦、標(biāo)識(shí)涂料及其制備方法， 本發(fā)明涂料噴涂在橡膠表面固化形成的涂層摩擦系數(shù)小，自潤(rùn)滑性能優(yōu)良，與硫化橡膠附 著力好。
[0005] 本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明橡膠0型圈表面涂覆用水性低摩擦、標(biāo)識(shí)涂料，其原料按質(zhì)量百分比構(gòu)成如 下：
[0007]
[0008]
[0009] 成膜物質(zhì)之一一水性聚氨酯樹脂，是一種陰離子型脂肪族水性聚氨酯分散液，可 形成附著力強(qiáng)、耐化學(xué)性、耐磨、耐水、耐寒、機(jī)械強(qiáng)度和回彈性優(yōu)良的柔韌涂膜。
[0010] 成膜物質(zhì)之二一水性丙烯酸樹脂，該樹脂以甲基丙烯酸酯為主要單體，通過引入 具有親水性(如-C00H)和反應(yīng)性(如-OH)官能團(tuán)單體共聚而成。它通過與相應(yīng)的氨基樹脂固 化劑復(fù)配交聯(lián)，可制備對(duì)橡膠表面具有優(yōu)良附著力、耐溶劑、耐水的涂膜。
[0011]成膜物質(zhì)之三一氨基樹脂為交聯(lián)固化劑。所述的氨基樹脂是高羥甲基型甲醚化三 聚氰胺甲醛樹脂，它屬于部分烷基化的反應(yīng)型氨基樹脂。其分子結(jié)構(gòu)中的烷氧基甲基和羥 甲基是其交聯(lián)反應(yīng)的主要官能團(tuán)，但烷氧基甲基在較高溫度才能發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，而羥甲基 的反應(yīng)活性大于烷氧基甲基。隨著該氨基樹脂中羥甲基含量的增加，交聯(lián)溫度降低，固化反 應(yīng)速度提高。
[0012] 氨基樹脂與成膜樹脂中的羥基反應(yīng)方程過程如下：
[0013]
[0014] 所述助溶劑為丙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚、正丁醇、丙二醇丁醚、異丙醇中的一 種或幾種，可提尚水性樹脂在水中的溶解能力。
[0015] 所述消泡劑為德國(guó)畢克公司生產(chǎn)的聚醚改性有機(jī)硅類的BYK020,是通過表觀密度 篩選出來(lái)的，消泡能力強(qiáng)、抑泡持久，不會(huì)產(chǎn)生表面缺陷或影響成膜性。
[0016] 所述流平劑為德國(guó)畢克公司生產(chǎn)的聚醚改性有機(jī)硅類的BYK333,此流平劑一方面 可以做到顯著降低涂料的表面張力，提高涂料的底材潤(rùn)施能力和漆膜的流動(dòng)性、消除 Bernard旋禍從而防止發(fā)花;另一方面能改善涂層的平滑性、抗掛傷性和抗粘連性。
[0017] 所述分散劑為德國(guó)畢克公司生產(chǎn)的具有分散顏料功能的BYK191，此分散劑吸附于 顏料顆粒的表面并使其帶上電荷，通過空間位阻及電荷相斥，避免了顏料絮凝。
[0018] 所述潤(rùn)滑減摩劑為聚四氟乙烯乳液（市購(gòu)）、水分散氮化硼（市購(gòu)）中的一種或兩 種。選用的聚四氟乙烯乳液(PTFE)粒徑適中（粒度0.25-0.35μπι)、純度高;水分散氮化硼B(yǎng)N， 應(yīng)選用結(jié)構(gòu)與性能類似石墨的立方氮化硼(h-BN)納微米粉體，所述水分散氮化硼是預(yù)先經(jīng) 過表面處理的氮化硼，能在水相中分散成較穩(wěn)定的體系。h-BN的摩擦系數(shù)很低、耐腐蝕和高 溫穩(wěn)定性很好。
[0019] 所述色漿是按照以下方法制備得到的：
[0020] 在高速分散機(jī)中加入去離子水，在轉(zhuǎn)速1000/min的攪拌速度下依次加入分散劑 BYK191以及消泡劑BYK020，攪拌分散均勻，隨后加入顏料，攪拌分散均勻后砂磨至細(xì)度< 10 μπι即得色漿。
[0021 ]制備色漿的各原料按質(zhì)量百分比構(gòu)成如下： 分散劑 ΒΥΚ191 2%-5%， 消泡劑 ΒΥΚ020 0.3%-0.5%,
[0022] 顏料 45%-65%:， 去離子水 余量。
[0023] 本發(fā)明色漿一方面可以使顏料體系的分散劑和表面活性劑的類型與整個(gè)水性涂 料體系的一致，保證顏料在混合后體系中不聚集;另一方面方便調(diào)配不同顏色的涂料。市場(chǎng) 上購(gòu)買的通用水性色漿在加入本涂料體系中噴涂在橡膠表面后會(huì)出現(xiàn)浮色現(xiàn)象，但自制的 色漿在混入涂料體系中不會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象。
[0024] 本發(fā)明橡膠0型圈表面涂覆用水性低摩擦、標(biāo)識(shí)涂料的制備方法，包括如下步驟： [0025]將固含量為50 %的水性丙烯酸樹脂、分散劑、潤(rùn)滑減摩劑、50 %的助溶劑和60 %的 去離子水混合均勻，砂磨分散至細(xì)度< lOym，再加入水性聚氨酯樹脂、氨基樹脂、色漿、余量 的助溶劑、余量的去離子水、流平劑和消泡劑，用三乙胺調(diào)pH值至8-9,800r/min下攪拌分散 15min，即得水性低摩擦、標(biāo)識(shí)涂料。
[0026]所述水性聚氨酯的合成過程如下：
[0027]在帶有回流裝置的反應(yīng)容器中加入100-105質(zhì)量份丙酮，170-175質(zhì)量份聚碳酸酯 多元醇1000,20-25質(zhì)量份0冊(cè)4(二羥甲基丁酸），攪拌均勻并加熱至55-60°(：，加入30-35質(zhì) 量份HDI (六亞甲基二異氰酸酯）和72-76質(zhì)量份IPDI (異佛爾酮二異氰酸酯），于85-90°C下 反應(yīng)2.5-3h，直到NC0%含量< 4.1 %時(shí)終止反應(yīng)，降溫至35°C，于20min內(nèi)滴入15-18質(zhì)量份 的三乙胺進(jìn)行中和，滴完后攪拌lOmin得到預(yù)聚物溶液;將所述預(yù)聚物溶液緩慢加入580-585質(zhì)量份去離子水中，繼續(xù)攪拌1.5h，抽真空脫除丙酮溶劑即獲得固含量30%的水性聚氨 酯樹脂。
[0028] 聚碳酸酯多元醇1000、DMBA在使用前分別于100-120°C下進(jìn)行真空脫水處理，確保 含水量低于〇. 05% ;丙酮用4A分子篩浸漬脫水處理。
[0029]本發(fā)明制備的涂料的物化性能如下：
[0030]
[0031] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0032] 1、本發(fā)明涂料所用的溶劑是水，對(duì)人體無(wú)害，是環(huán)保型涂料；
[0033] 2、本發(fā)明涂料噴涂在橡膠表面固化形成的涂層摩擦系數(shù)小，自潤(rùn)滑性能優(yōu)良，與 硫化橡膠附著力好；
[0034] 3、本發(fā)明涂料使用時(shí)采用的是滾噴工藝，橡膠0型圈前處理清洗環(huán)保、簡(jiǎn)單、方便。
[0035] *本發(fā)明由"安徽省綠色高分子材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室"資助。 四、
【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1是噴涂不同顏色的低摩擦、標(biāo)識(shí)涂料的橡膠0型圈。 五、
【具體實(shí)施方式】 [0037]原料：
[0038]水性丙烯酸樹脂牌號(hào)為L(zhǎng)evertex 702,由廣州珂寧化工科技有限公司提供；
[0039]氨基樹脂牌號(hào)為韓國(guó)美螺絲M-21，由上海八共根國(guó)際貿(mào)易有限公司提供；
[0040]聚四氟乙烯乳液牌號(hào)為D310,由大金工業(yè)株式會(huì)社提供；
[0041]水分散氮化硼為King aqua BN500,由上海聯(lián)鍇日用化工有限公司提供。
[0042]水性聚氨酯為自制得到，合成過程如下：
[0043]在帶有回流裝置的反應(yīng)容器中加入103質(zhì)量份丙酮，173質(zhì)量份聚碳酸酯多元醇 1000,22質(zhì)量份01?4，攪拌均勻并加熱至55-60°(：，加入32質(zhì)量份!101和74質(zhì)量份1?01，于85-90°C下反應(yīng)至NC0%含量<4.1%時(shí)終止反應(yīng)，降溫至35°(：，于2〇1^11內(nèi)滴入16質(zhì)量份的三乙 胺進(jìn)行中和，滴完后攪拌l〇min得到預(yù)聚物溶液;在2000rpm轉(zhuǎn)速下將所述預(yù)聚物溶液緩慢 加入582質(zhì)量份去離子水中，繼續(xù)攪拌1.5h，抽真空脫除丙酮溶劑即獲得固含量30%的水性 聚氨酯樹脂。
[0044] 聚碳酸酯多元醇1000、DMBA在使用前分別于100-120°C下進(jìn)行真空脫水處理，確保 含水量低于〇. 05% ;丙酮用4A分子篩浸漬脫水處理。
[0045] 實(shí)施例1:
[0046] 本實(shí)施例中橡膠0型圈表面涂覆用水性低摩擦、標(biāo)識(shí)涂料的原料按質(zhì)量百分比構(gòu) 成如下：水性聚氨酯樹脂7%，水性丙烯酸樹脂8%，氨基樹脂0.5%，聚四氟乙烯乳液25%， 水分散氮化硼5%，丙二醇單甲醚5%，分散劑BYK191 3%，流平劑BYK333 1 %，消泡劑 BYK020 1%，深藍(lán)色色漿5%，去離子水余量。
[0047]本實(shí)施例中橡膠0型圈表面涂覆用水性低摩擦、標(biāo)識(shí)涂