耐磨涂料（共4篇）
耐磨涂料 篇1
环氧树脂是一种较好的耐化学药品性，尤其是耐碱性突出，对各种基材有极好的粘结性，极好的韧性、硬度和柔软性，优良的耐水性，被广泛用于涂层材料，并且已经在工业中已大量使用，但由于其固化后形成较致密的芳香结构，交联密度大，内聚力高，变形能力差，往往呈脆性状态，用其制备的耐磨涂料往往无法满足性能上的要求，尤其是在较高的温度下。为进一步提高耐磨涂料的高温下耐磨性能，研发人员经过大量实验，终于找到了合适的解决方法：将环氧树脂与有机硅氧烷结合。
环氧树脂作为有机高分子成膜物质，制成的涂料在附着力、柔韧性、耐冲击性、施工性及成品储存等方面都相当优越，但是在耐高温、耐溶剂性、耐氧化性介质、抗高浓度电介质渗透方面存在着难以克服的弱点。采用特制的刚性无机填料改性环氧树脂，如：玻璃鳞片、云母、耐蚀金属片陶瓷微粉等，可以降低树脂的流动性、收缩性和固化时引起的温升，同时也提高了涂料的耐酸性、耐磨性、耐热性和导热性。这是因为，特制合成的无机填料本身硬度很高，耐磨性好，与环氧树脂、溶剂等不发生反应，在固化过程中不会有新的物质生成，且在固化中无机填料收缩很小，内应力小，再加上与环氧树脂紧密结合，形成致密保护层，从而达到增强耐磨性及硬度的目的。
(摘自九正建材网)
有机硅耐磨涂料改性的研究进展 篇2
关键词：有机硅,耐磨涂料,改性,研究进展
有机硅耐磨涂料 (以下简称有机硅涂料) 是一种以Si-O-Si为主要链接, 在Si上连接各种不同基团的交联型高聚物;它是一类热固型高分子材料。因独特的化学结构, 有机硅涂料具有优异的性能, 因此在国民经济的各领域特别是涂料工业中有着广泛的应用。和其它高聚物材料相比, 有机硅涂料中的硅-氧键能 (450KJ/mol) 远大于碳-碳键能 (345KJ/mol) 和碳-氧键能 (351KJ/mol) 。因此具有优良的耐热耐寒性、耐辐射性、耐潮湿和憎水性、耐候性、耐沾污及耐化学腐蚀等性能。但它也存在一定的问题, 如附着力和耐有机溶剂性差;固化温度较高、固化时间较长, 不便大面积施工等[1], 所以直接用它作为涂层的成膜剂受到限制。为使有机硅涂料充分发挥其优势, 同时克服其缺点, 需对其进行改性研究。
目前, 有机硅涂料的改性方法主要分为物理改性法和化学改性法[2]:前者没有化学键形成, 因而所得产物不太稳定;多数情况下, 只有通过化学方法改性方能取得良好的效果。化学改性法主要通过缩聚反应、自由基共聚以及加成反应来实现, 具体实施办法是在有机硅主链的末端或它的侧链连接上其它基团, 以此形成嵌段、接枝或互穿网络的共聚物;从而使有机硅涂料具有新的性能, 使其获得新的应用。
1 有机硅涂料的改性
有机硅涂料改性的主要方法是通过在有机硅主链上的自由羟基与其它高聚物上的羟基、羧基或者异氰酸酯等活性基团反应。值得注意的是:当有机硅上的羟基与其他基团反应时, 硅羟基之间本身也可相互反应形成凝胶。为了控制硅羟基之间的缩合反应, 可先将其烷基化。近年来, 对有机硅涂料的改性研究方法主要分为酚醛改性法、聚酯改性法、醇酸改性法、丙烯酸 (酯) 改性法、环氧树脂改性法和聚氨酯改性法等。
1.1 酚醛改性法
酚醛树脂是人类最早合成的一种树脂, 具有良好的力学性能、优良的耐热性以及独特的耐烧蚀性。用酚醛改性的有机硅涂料具有良好的耐热性能、韧性和较高的成碳率, 因此常用来制备耐烧蚀材料。改性后的有机硅涂料, 可在200~260℃下应用相当长的时间。
廖庆玲[3]使用正硅酸乙酯和酚醛树脂为单体, 在纳米粒子生成的同时, 原位生成改性有机硅涂料, 获得一种力学性能较高的复合涂料。结果表明:酚醛树脂的加入对有机硅涂料合成的交联密度有较大影响, 改性后的有机硅涂料的各项常规指标均优于普通涂料, 涂料中的SiO2分布均匀, 酚醛与其结合良好。唐丽军[4]利用自制的热固型复合酚醛树脂加入到不同质量分数的苯基三甲氧基硅氧烷中进行共混改性, 然后用热失重分析和力学性能测试对改性后的有机硅涂料的各项性能进行测试。结果表明:当加入的苯基三甲氧基硅氧烷的质量分数为25%时, 所得有机硅涂料主体结构的分解温度提高36℃, 分解速率降低21%, 最终残炭率增加10.05%, 并且拉伸强度由49.68MPa提高到77.46MPa, 抗冲击强度由8.3kJ/m2提高到11.89kJ/m2。
1.2 聚酯改性法
利用聚酯对有机硅涂料改性, 可使2种材料优势得到互补, 从而大大提高它的各项性能, 扩展其应用范围。改性方法主要是通过缩聚反应在有机硅主链的末端或侧链连接聚酯树脂, 进而形成嵌段、接枝或互穿网络的共聚物, 使得2种不同的材料在微观上达到分散均匀。
Lin L H等[5]在制备了含羟基的聚酯后再与含羟基的聚二甲基硅氧烷于催化剂中脱水缩聚, 其产物具有良好的亲水性。杨军[6]利用低摩尔质量的羟基硅氧烷替代二元醇, 并通过缩聚反应改性了有机硅涂料。结果表明:制得的有机硅涂料中, 聚酯链段的摩尔质量大大增加;改性后涂料中有机硅的含量也随羟基硅氧烷用量的增加而增加并于摩尔分数为6.7%时达到极限。徐伏[7]用三羟甲基丙烷、季戊四醇和乙二醇等几种多元醇合成聚酯, 并利用有机硅中间体将其改性成膜, 对基材的附着力、硬度、柔韧等性能进行测试, 结果表明:硅含量相同时, 三羟甲基丙烷制得的改性涂料耐热性最好, 乙二醇制得的改性涂料柔韧性最好。
1.3 醇酸改性法
利用醇酸对有机硅涂料进行改性, 可使制得的涂层不仅具有室温交联固化、良好的物理机械性能、施工方便等优点, 又具有耐热、抗紫外老化和耐水性能好的特点。这种综合性能优良的复合型涂料, 其附着力、柔韧性及抗冲击强度等力学性能都很优异。
陈细容[8]在利用醇酸改性有机硅涂料的过程中, 使用不同种类的催化剂、羟基酸醇树脂加入到不同种类的有机硅氧烷中并对此过程进行研究。结果表明:硅羟基值越大, 接枝率越高, 制得涂料的耐水及耐侯性能也越好。肖玲[9]研究了醇酸树脂改性有机硅涂料的合成及船壳涂料的制备, 分别对醇酸的种类、有机硅氧烷的种类及其添加量进行研究, 制备出改性有机硅涂料并进行性能测试。结果表明:改性后的有机硅涂层, 当硅含量达到25%~30%时, 其耐老化性能已超过美军的指标要求, 其它常规性能亦达到甚至超过国家或国际的技术指标要求。贺楠男[10]先用桐油对醇酸改性, 得到桐油醇酸树脂, 再利用所得树脂对有机硅涂料改性, 制得自交联型有机硅涂料, 所得水性绝缘涂料兼具醇酸、桐油及有机硅的性能优势, 可广泛用于浸渍绝缘漆行业。
1.4 丙烯酸 (酯) 改性法
丙烯酸 (酯) 的耐氧化性和耐油性优良, 但其耐水耐热性较差, 利用丙烯酸 (酯) 改性有机硅涂料, 可结合二者的长处, 使所得复合材料的机械性能、耐热性能、耐溶剂、耐水性能大幅度提高且粘接力很强, 它甚至可长期经受200℃左右的高温。
周建华[11]利用乙烯基硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯等为原料, 通过核壳乳液聚合法制得改性有机硅乳液。测试结果表明:使用不含乙烯基硅氧烷制得的有机硅乳液整理的织物, 手感差, 吸水率高达16%;而采用质量分数为8%的乙烯基硅氧烷制得的乳液涂染的织物, 手感很好且吸水率降低在5%左右。李秀玲[12]利用丙烯酸与有机硅氧烷的接枝反应, 于羟基丙烯酸树脂中加入羟基硅氧烷中间体, 再加入甲苯等化合物, 在催化剂的作用下, 通过缩聚反应, 使混合溶液聚合并制得改性涂料。测试结果表明:用羟基值为100mgKOH/g、黏度3.50Pa·s的丙烯酸涂料与相对分子质量在2000~7000之间、羟基含量为3%的有机硅氧烷合成的改性有机硅涂料具有最优异的附着力、耐化学性以及耐候性能。
1.5 环氧树脂改性法
众所周知, 环氧树脂的机械性能、电学性能及粘接性能优良, 但其抗剥离、抗开裂以及抗冲击性能较差且对极性小的材料粘接力较小。利用环氧树脂来改性有机硅涂料, 不仅可降低其内部应力, 又能改善其韧性、耐高温等性能, 从而使涂料具有良好的韧性, 粘接性和抗冲击等性能[13]。
刘文艳[14]采用原位接枝共聚的方法, 于乙烯基三乙氧基硅氧烷中加入环氧树脂和引发剂过氧化二苯甲酰, 制备出改性涂料。测试结果表明:改性后涂层的吸水率从改性前的3.16%降至1.90%, 其柔韧性也从不可弯曲变为可弯曲;此外, 其粘接性提高至GB0级。李因文[15]以聚甲基苯基硅烷为原料, 环氧树脂E-44为改性剂, 利用热熔法制得改性有机硅涂料。结果表明:当n (E-44) ∶n (DC-3074) 为7∶3时, 改性的有机硅涂料的耐候性和耐热性明显提高, 其玻璃化转变温度亦提高至88.33℃, 热分解温度提高至487.8℃, 且具有优异的涂膜性能。赵广[16]用有机硅作为主体材料, 在酸性条件下, 以二月桂酸二丁基锡为催化剂, 环氧树脂为改性剂, 聚氰胺为固化剂, 聚乙烯醇缩丁醛为增韧剂聚合反应, 所得产物经测试具有室温粘结强度大、可长期在140℃高温下使用等特点。
1.6 聚氨酯改性法
聚氨酯改性的有机硅涂料, 在保持聚氨酯机械性能的同时, 亦能提高有机硅材料的热稳定性、表面力学性能、耐水性和介电性能。由于其结构的可调性, 使其在生物材料、涂料、皮革和纺织等行业都有着广泛的应用[17]。
任小军[18]以聚多元醇、异氰酸酯、三乙氧基硅氧烷为原料, 采用两步法合成烷基封端的改性预聚体, 并讨论了预聚体在制得不同种类的密封胶过程中添加剂的用量对其性能的影响。结果表明:选择1份氨丙基三甲氧基硅氧烷作为偶联剂, 5份乙烯基三甲氧基硅氧烷作为脱水剂, 同时加入150份轻质碳酸钙, 15~20份邻苯二甲酸二癸酯, 所得到的产物综合性能最好, 其强度在2.67MPa左右, 断裂伸长率达553.54%, 且产物的贮存期较长。雷海波[19]用聚四氢呋喃醚、聚乙二醇、α, ω-二氨丙基聚二甲基硅氧烷为混合软段, 双羟甲基丙酸为扩连剂, 1, 4-丁二醇为调节剂, 与IPDI反应制得水性聚氨酯改性涂料。通过测试表明:改性后涂层内部微相结构分离更为明显, 自由体积空洞变化显著, 透湿性能也得到较大提高。曲鹏飞[20]以甲苯二异氰酸酯、聚醚N-220和N-330、双羟甲基丙酸 (DMPA) 、羟基硅油KF6001和甲乙酮肟等为主要原料, 制得封闭型水性聚氨酯改性的有机硅涂料。测试结果显示:以甲乙酮肟为封闭剂所得的高聚物, 其解封温度范围变为128~149℃, 吸热峰值达144℃、涂层焙烘温度高达160℃。与普通改性的水性聚氨酯相比, 改性后的涂料具有更优异的性能。
1.7 有机硅涂料改性研究新进展
随着市场要求的提高, 有机硅涂料在不断地发展, 新的研究进展如下:
(1) 聚碳酸酯改性有机硅涂料。首先合成有机硅的低聚物, 再在二氯代聚二甲基硅氧烷, 吡啶和二氯甲烷溶液中加入过量双酚生成合成双酚端基的硅油。之后, 利用光气法使合成的双酚端基硅油共聚, 可得到硅氧烷-聚碳酸酯嵌段的高聚物, 其韧性和光泽度都非常优异。
(2) 聚酰亚胺改性有机硅涂料。聚酰亚胺的引入可以使产物具有优良的热稳定性和较强的力学性能, 且变得可溶, 更易加工。此外, 还能提高涂料的韧性, 加宽它的使用温度范围, 改善其黏结性能。涂料的抗冲击性能、耐湿性能和抗氧化性能也得到明显改善。现在比较常用的制备方法有:以双端氨基三甲基硅烷和芳香族二元胺合成混合, 再与芳香族四酸二酐共聚反应, 制得的改性溶液经过热酰亚胺化最后可得到改性有机硅涂料。
(3) 聚烯烃改性有机硅涂料。其高聚物具有很好的热流动性、阻燃性、柔韧性以及冲击性等优点。例如:用硅烷交联聚乙烯制造电线电缆, 主要途径有3种:一步法、二步法和共聚法。
(4) 聚醚改性有机硅涂料。可先将双端烯丙基聚醚和端羟基硅烷进行共聚, 再利用乙烯基三乙氧基硅氧烷封端的方法制得改性有机硅共聚物, 所得改性产物的延展性较高、注塑成型工艺性能优异、且阻燃性及抗冲击强度都得到较大提高。
(5) 聚酰胺改性有机硅涂料。即由带活性端的聚酰胺与聚硅氧烷缩合反应制得聚酰胺-聚硅氧烷改性涂料, 它具有良好的耐老化、耐高温性能以及优异的力学性能。
2 结语
耐磨涂料 篇3
1 耐磨陶瓷涂料简述
耐磨陶瓷涂料实际上是一种不掺杂任何金属的凝胶型材料, 是将人工合成的原料通过先进的技术和严格的工艺加工制成的散粉状的陶瓷材料, 这种材料中含有耐碱和耐酸的物质。在施工作业的现场, 在这种材料中混杂进特制的胶水, 通过机器或者人工的方式将其涂在机器设备的表层或者内里, 之后会经过一段时间的化学反应, 最终达到与陶瓷相同的硬度和强度, 所以才将其称之为耐磨的陶瓷涂料。它有着很多的特点:
1.1 刚度和强度都很高。
有着很高的刚度和强度的耐磨陶瓷涂料它的主要构成是结合系统以及耐磨骨料, 它的密度很大, 并且存在着明显的缺陷, 其强度可以达到130Mpa, 在这方面, 要远远强于耐火浇注料以及普通的混凝土。它的主要成分是离子化合物和人工化合物, 因为离子键能够牢固的结合, 所以其刚度和强度都非常的大, 对抵御无聊的冲击和剪切具体重要作用, 结合系统则是用复合强化的方式进行特殊的处理, 这种化学结合也能够使其强大得到很大提高。
1.2 有着极强的抗震性及韧性。
耐磨陶瓷涂料所选用的措施是使定向网状和无定向的钢钎维增强, 同时利用耦合来使其韧性又能够得到一定程度上的增强, 能够有效的使受到冲击力后的磨损甚至剥落有所减少。另外, 因为离子键和它的共价键之间的结合属于强结合键, 所以它的键能会比普通键能要高, 低温不会对它产生太大的影响, 并且由于它极高的振动频率, 使得常温也不能够对它产生太大的影响, 所以热震损毁现象在它身上是不会发生的。
1.3 整体性很好。
耐磨陶瓷涂料在措施上采取的是双重强补, 而且很多还采取了多重强补, 这种措施能够使材料的性能得到有效的改善和提升。由于陶瓷材料的膨胀系数很低, 所以它的体积不会发生太大的变化, 相对较稳定, 也不可能会出现产生裂缝的现象, 所以它的整体性很好。并且由于在施工的过程中一般来说都是整体的施工, 不会出现需要接缝的情况, 所以能够使它的整体性得到进一步的提高。
1.4 与环境的相容性很好。
在材料的选用上, 耐磨陶瓷材料采用的是具有耐碱和耐酸性质的人工合成的材料, 所以也不会担心会出现与矿渣发生化学反应的情况, 并且这种材料是在高温下进行的合成, 其结构也会较为完整, 晶体的发育也会相对完善, 这种情况下, 环境的温度不会对它造成太大的影响。另外, 它在材料的属性上属于环境的惰性材料, 所以对环境的敏感程度也相对较差。
1.5 对环境不会造成污染。
耐磨陶瓷涂料为无机非金属材料, 主要成份为硅酸盐, 和地球岩石圈成份相近, 不会造成土质恶化和重金属离子污染, 不会影响生态环境, 是一种绿色环保型的产品。由于具有上述特点, 常温耐磨陶瓷涂料的耐磨性能是16Mn钢的9倍、65Mn钢的8倍、耐火浇注料的45倍, 可适宜于大量推广应用。
2 耐磨陶瓷涂料的施工方法与养护
水泥厂可以根据不同的设备或零件的操作温度, 选用不同种类的耐磨陶瓷涂料, 具体可参见生产商提供的使用说明书。根据磨损介质和冲刷速度的不同, 一般在风管、弯头和旋风分离器处的施工厚度为20mm, 局部磨损严重的部位, 如选粉机下料锥斗、下料溜槽等处, 可以增加施工厚度至30mm或40mm。在施工厚度为20mm的情况下, 经过除油脂、除漆等底层后, 直接在设备母板上焊接钢网, 通常采用花网式焊接, 焊点之间的间距为200~300mm。然后将现场搅拌均匀的耐磨陶瓷干粉、水、钢纤维的混合物涂抹上即可。由于陶瓷涂料的常温固化速度非常之快, 因此, 每次搅拌好后应尽快施工完, 这个施工时间期限根据现场温度的不同, 一般为30~60min。残留的混合物在开始凝固后就不能继续使用了。
在施工厚度超过20mm的情况下, 则需要先在设备母板上焊接隔离钢筋。施工厚度为30mm时, 采用6mm的钢筋;施工厚度为40mm时, 采用8~10mm的钢筋。然后再在钢筋上焊接钢网, 搅拌、涂抹程序与施工厚度20mm时一样。如果是高温情况下的应用, 例如三次风阀门, 则先在阀体上安装耐火浇注料, 其厚度根据母板使用的材质和许可的热耗来确定。然后再在耐火浇注料表面焊接钢网, 涂抹耐磨陶瓷涂料。定向纤维的使用, 增强了耐磨陶瓷涂层的韧性, 使其具有一定的抗形变能力, 因此无论是在现场安装好的设备上施工, 还是在车间里施工完毕后再吊装, 都不会影响它的强度和使用寿命。耐磨陶瓷涂料常温下 (20℃) 养护三天就可以达到所需要的强度和硬度, 就可投入使用。
3 耐磨陶瓷涂料的使用寿命
耐磨陶瓷层的使用寿命与粉尘颗粒的大小、浓度、速度和冲刷角有关, 颗粒越小, 浓度越低, 冲刷速度越低以及冲刷角度越小, 耐磨陶瓷层的使用寿命就越长。通常在矿渣微粉生产线的网管里, 微粉比表面积为420~450m2/kg, 浓度在350g/m3, 速度在28~30m/s, 冲刷角度为30°的情况下, 20mm的耐磨陶瓷层可以使用8~10年。生料磨和熟料磨粉磨的物料比矿渣的易磨性好, 相同的施工厚度, 使用寿命在10年以上。
结束语
实践证明, 应用耐磨陶瓷涂料保护易磨损部位, 施工方便快捷, 耐磨性、耐高温性好, 无剥落现象, 表面几乎无磨损。能够达到设计要求和维护的目的, 大大降低了维护费用和生产成本, 提高了设备的运转率。
参考文献
[1]周婷.耐磨陶瓷涂料的制备及性能研究[D].西安:西安建筑科技大学, 2011.
[2]张巍.水泥窑用耐火材料的研究进展[J].水泥工程, 2013, 2:5-10, 23.
耐磨涂料 篇4
E6投资集团日前确认将参加下一轮有关Diamond Hard Surfaces有限公司的投资谈判。Diamond Hard Surfaces是由CTOSergey Aleksandrov先生创立的一家高科技材料公司, 主要从事厚膜型无定型金刚石涂料的低温加工工艺产品的生产, 该种金刚石涂料具有极优越的耐摩擦性能, 可以在需要提供耐磨保护的多个工业领域得到应用。
E6投资集团总裁Brendon Grunewald先生说:“自从了解并切身感受了Diamond Hard Surfaces的金刚石涂料之后, 我们对这种产品所具有的特殊性能印象深刻。这次非常难得商业契机, 吸引我们将出现在下一轮的该项目投资谈判上。如果不出意外的话, 我们将继牛津科技管理资本基金之后, 也投入高性能材料投资领域之中。” Diamond Hard Surfaces的金刚石防护涂料已经成功地注册了专利技术, 实验室的工艺试验也已经初步完成。Diamond Hard Surfaces的金刚石防护涂料除了具有极佳的耐磨性能之外, 还具有优秀的硬度和极低的摩擦系数。通过使用Adamant (tm) 涂料, 可以延长受保护基材在高温环境下的使用寿命、耐化学腐蚀性等。
目前该技术主要针对其在低温加工环境中的性能进行展开, 这一技术将可以帮助从金属到热塑性基材提高在摩擦环境下的使用寿命, 通过降低表面的摩擦力, 进而达到增强表面耐摩擦能力的要求, 并确保表面可以承受更大的作用力, 这两点是传统耐磨涂料所无法同时达到的。目前Diamond Hard Surfaces已经可以生产出不同级别的涂料产品, 每种产品针对不同的基材和表面处理要求, 其涂层厚度也达1～60微米不等。