CN114921154A - 一种用于制动盘的隔热防腐涂料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属防腐技术领域，具体涉及一种用于制动盘的隔热防腐涂料及制备方法，该涂料包括质量比为1:1～1:1.5的A组分和B组分。A组分包括：金属粉30～50份，硅烷偶联剂10～20份，分散剂10～15份；B组分包括：环氧树脂15～30份，相变微胶囊20～30份，流平剂5～10份，隔热填料10～20份，去离子水50～70份。其中相变微胶囊以铜粉、锡粉为芯材，二氧化硅为壁材,采用溶胶‑凝胶法制备。微胶囊芯材会将温度升高转变成材料的相变，以保持温度恒定。该涂料隔热性能优异，在保证防腐性能的同时，可以限制汽车长时间制动时制动盘温度的提高，从而增强汽车制动时的安全性，同时制备工艺简单，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及金属防腐技术领域，具体涉及一种用于制动盘的隔热防腐涂料及制备方法。
技术背景
达克罗是DACROMET的译音，在国内也被称为锌铝涂层，是一种由锌粉、铝粉、铬酸和去离子水为主要成分的新型金属防腐涂料，与传统防腐涂料相比，具有高耐蚀、高耐热、无氢脆、制备工艺简单的特点，相对于电镀、热浸镀等传统工艺其对环境的污染也大大减小。
汽车制动盘是汽车制动***的关键零部件，在汽车正常行驶刹车时，由摩擦材料组成的摩擦块与制动盘因挤压而发生摩擦，从而使车辆达到减速的目的。但是汽车的频繁刹车产生摩擦会造成刹车片急速发热集聚，使制动盘温度急剧升高，这时候制动盘强度、硬度会迅速下降，塑性增加，屈服强度变低，变形性和破损性增大，摩擦系数下降，很可能引发刹车***失灵，进而导致交通事故的发生。另一方面，制动盘工作环境恶劣，为了防止生锈损坏其表面一般涂装有防腐涂料，但传统的制动盘防腐涂料虽然能增强制动盘的耐腐蚀性，却不能解决制动盘工作温度过高的问题。
专利发明申请号CN 201810932996.8公开了一种高防腐高耐热水性刹车盘涂料,以耐热水性树脂和防锈颜料为主要成膜物质，耐腐蚀性能良好，但以有机树脂为基体材料，易粉化，并且耐高温及隔热性能不佳。专利发明申请号CN201911074628.5公开了一种用于汽车刹车盘高温固化无机防腐涂料及其制备方法，采用反应型无机硅酸盐树脂作为基体，金属氧化物、氢氧化铝、氟硅酸盐、硼酸盐及磷酸盐为固化剂，经高温交联固化。该发明虽然在一定程度上解决了有机树脂作为基体的防腐涂料不耐高温、硬度较差等缺点，但也存在附着力及表观质量不佳的问题，同时成分复杂，合成过程反应较多且难以控制，不适合大批量工业化生产。
根据上述，目前仍没有能解决汽车制动盘工作温度过高问题的锌铝涂料，因此，开发一种能克服上述缺陷的兼具防腐性能和隔热性能的制动盘涂料是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于制动盘的隔热防腐涂料，可以在保证制动盘防腐性能的同时，有效防止发生制动器温度过高，制动失效的问题。
为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种用于制动盘的隔热防腐涂料，包括质量比为1:1～1:1.5的A组分和B组分；
所述A组分由包括按照质量分数计的如下组分制得：金属粉30～50份，硅烷偶联剂10～20份，分散剂10～15份；
所述B组分由包括按照质量分数计的如下组分制得：环氧树脂15～30份，相变微胶囊20～30份，流平剂5～10份，隔热填料10～20份，去离子水50～70份。
优选的，所述硅烷偶联剂选自 KH550、KH560、KH570中的一种或多种。
优选的，所述分散剂选自甲醇、乙醇、丙二醇和聚乙二醇中的一种或多种。
优选的，所述金属粉包括锌粉和铝粉，且所述锌粉与铝粉的质量之比为 3:1。
优选的，所述锌粉呈鳞片状，片径为8-20 μm。
优选的，所述铝粉呈鳞片状，片径为8-20 μm。
优选的，所述隔热填料选自空心陶瓷粉，钛白粉，硅藻土中的一种或多种。
优选的，所述相变微胶囊以铜粉，锡粉为芯材，以二氧化硅为壁材，芯材的质量分数为20-50%，所述微胶囊的粒径为50-500 um。
优选的，所述固化剂为二甲基环己烷。
一种相变微胶囊的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）将锡粉和少量纳米铜粉按照一定比例混合，以球磨机50～150 r/min 研磨后得到混合粉末，将混合的固体熔化，再次搅拌后冷却，再用球磨机以100～300 r/min的速度球磨50～70 min，混合均匀后得到铜锡混合颗粒；
（2）称取质量20～30份的去离子水，调节pH至2～3。然后依次加入10～20份乙醇和10~20份正硅酸乙酯。加热到60 ℃，搅拌15 min后，形成溶胶；
（3）将10~30份的铜锡混合颗粒加入上述溶液中，搅拌15 min；
（4）搅拌后放入0～5 ℃恒温槽中，再次搅拌，边搅拌边加入固化剂，至搅
拌成凝胶状，恒温固化2 h﹔
（5）将凝胶过滤并真空干燥3 h后即可得到相变微胶囊。
本发明还提供了一种用于制动盘的防腐隔热涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）A组分的制备：搅拌条件下，先将锌粉与硅烷偶联剂混合均匀，随后
加入铝粉，持续搅拌1-2 h后加入分散剂，再搅拌2 h至混合均匀得到A组分；
（2）B组分的制备：将环氧树脂、去离子水、隔热填料和流平剂混合，搅
拌1 h，然后在搅拌的同时加入相变微胶囊，再搅拌1 h至搅拌均匀，得到B组分；
（3）将质量比为1:1～1:1.5的A组分和B组分进行混合，搅拌6 h后即
得到用于制动盘的隔热防腐涂料。
本发明的隔热防腐涂料的导热系数较低，涂料中的相变微胶囊以铜粉和锡粉为芯材，二氧化硅为壁材。通常汽车刹车片在超过400-500 ℃时会丧失制动性能，芯材金属锡的相变温度约为231.9 ℃，并且潜热值较大，而铜粉使锡粉的受热更均匀，保证了长时间制动时的安全性。采用微胶囊包裹相变材料作为芯材，既能防止相变材料的流失，也增加了比表面积，壁材的二氧化硅具有一定的强度，耐高温性能良好。该涂料的制备工艺简单，成本低，并且相变过程原则上可以进行无限次的可逆操作，具有安全性较高、储能密度大和温度恒定等优点。该涂料隔热性能良好，能有效的提升制动器的制动效能，可长期使用。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明技术方案进行详细说明,但本发明的保护范围不局限于所述实施例。
一种用于制动盘的隔热防腐涂料，包括A组分和B组分；其中 A组分由包括按照质量分数计的如下组分制得：金属粉30～50份，硅烷偶联剂10～20份，分散剂10～15份； B组分由包括按照质量分数计的如下组分制得：环氧树脂15～30份，相变微胶囊20～30份，流平剂5～10份，隔热填料10～20份，去离子水50～70份。
实施例1
一种用于制动盘的隔热防腐涂料，它由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤制备而成：
（1）A组分的制备：搅拌条件下，先将30份锌粉与20份硅烷偶联剂混合均匀，随后加入10份铝粉，持续搅拌1.5 h后加入10份分散剂，再搅拌
2 h至混合均匀得到A组分；
（2）B组分的制备：将20份环氧树脂，10份隔热填料，8份流平剂和70
份去离子水混合，搅拌1 h，然后在搅拌的同时加入25份相变微胶囊，再搅拌1 h至搅拌均匀，得到B组分；
（3）将质量比为1:1.2的A组分与B组分混合，搅拌6 h后得到隔热防腐
涂料。
实施例2
一种用于制动盘的隔热防腐涂料，它由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤制备而成：
（1）A组分的制备：搅拌条件下，先将30份锌粉与20份硅烷偶联剂混合均匀，随后加入10份铝粉，持续搅拌1 h后加入10份分散剂，再搅拌2 h至混合均匀得到A组分；
（2）B组分的制备：将15份环氧树脂，15份隔热填料，8份流平剂和70份去离子水混合，搅拌1 h，然后在搅拌的同时加入25份相变微胶囊，再搅拌1 h至搅拌均匀，得到B组分；
（3）将质量比为1:1.5的A组分与B组分混合，搅拌6 h后得到隔热防腐
涂料。
实施例3
一种用于制动盘的隔热防腐涂料，它由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤制备而成：
（1）A组分的制备：搅拌条件下，先将30份锌粉与18份硅烷偶联剂混合
均匀，随后加入10份铝粉，持续搅拌2 h后加入15份分散剂，再搅拌2h至混合均匀得到A组分；
（2）B组分的制备：将20份环氧树脂，5份隔热填料，8份流平剂和70
份去离子水混合，搅拌1 h，然后在搅拌的同时加入30份相变微胶囊，再搅拌1 h至搅拌均匀，得到B组分；
（3）将质量比为1:1.3的A组分与B组分混合，搅拌6 h后得到隔热防腐
涂料。
实施例4
一种用于制动盘的隔热防腐涂料，它由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤制备而成：
（1）A组分的制备：搅拌条件下，先将30份锌粉与18份硅烷偶联剂混合
均匀，随后加入10份铝粉，持续搅拌2 h后加入15份分散剂，再搅拌2 h至混合均匀得到A组分；
（2）B组分的制备：将15份环氧树脂，15份隔热填料，8份流平剂和70
份去离子水混合，搅拌1 h，然后在搅拌的同时加入30份相变微胶囊，再搅拌1 h至搅拌均匀，得到B组分；
（3）将质量比为1:1.4的A组分与B组分混合，搅拌6 h后得到隔热防腐
涂料。
实施例5
一种用于制动盘的隔热防腐涂料，它由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤制备而成：
（1）A组分的制备：搅拌条件下，先将30份锌粉与18份硅烷偶联剂混合
均匀，随后加入10份铝粉，持续搅拌2 h后加入10份分散剂，再搅拌2 h至混合均匀得到A组分；
（2）B组分的制备：将20份环氧树脂，15份隔热填料，8份流平剂和70
份去离子水混合，搅拌1 h，然后在搅拌的同时加入20份相变微胶囊，再搅拌1 h至搅拌均匀，得到B组分；
（4）将质量比为1:1.1的A组分与B组分混合，搅拌6 h后得到隔热防腐
涂料。
实施例6
一种用于制动盘的隔热防腐涂料，它由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤制备而成：
（1）A组分的制备：搅拌条件下，先将30份锌粉与20份硅烷偶联剂混合
均匀，随后加入10份铝粉，持续搅拌2 h后加入12份分散剂，再搅拌2 h至混合均匀得到A组分；
（2）B组分的制备：将25份环氧树脂，10份隔热填料，8份流平剂和70
份去离子水混合，搅拌1 h，然后再加入20份相变微胶囊，继续搅拌1 h至搅拌均匀，得到B组分；
（5）将质量比为1:1的A组分与B组分混合，搅拌6 h后得到隔热防腐
涂料。
实施例1-6制备的隔热防腐材料的性能如表1所示
从表1可以看出，本发明的不同实施例均具有良好的成膜性能和耐盐雾性能，在300℃高温下可以保证漆膜长时间不变色，自然冷却至室温后，喷涂区域涂层未出现任何起泡、裂纹、脱落现象，本发明提供的隔热保温涂料的导热系数约为0.065～0.082 W/m·k，具有良好的隔热性能。
通过1:1动力制动试验台进行制动盘制动试验，制动试验的闸片材料为铜基粉末冶金材料，在初始温度为25 ℃，制动初速度120 km/h及制动压力为0.8 MPa的条件下，利用红外热像仪测试了不同实施例及裸制动盘的最高工作温度，制动时间为8 s。
实施例1-6及裸制动盘的最高实验温度如表2所示
上述实验结果表明，相比于裸制动盘，采用本发明涂料涂敷的制动盘在长时间制动过程中表面温度较低，从而可以有效地防止刹车失灵的现象发生。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于制动盘的隔热防腐涂料，其特征在于，包括质量比为1:1～1:1.5的A组分和B组分；
所述A组分由包括按照质量分数计的如下组分制得：金属粉30～50份，硅烷偶联剂10～20份，分散剂10～15份；
所述B组分由包括按照质量分数计的如下组分制得：环氧树脂15～30份，相变微胶囊20～30份，流平剂5～10份, 隔热填料10～20份,去离子水50～70份。
2.根据权利要求1所述的用于制动盘的隔热防腐涂料，其特征在于所述金属粉包括锌粉和铝粉，且锌粉与铝粉的质量之比为3:1；
优选地，所述锌粉呈鳞片状，片径为8-20 μm；
优选地，所述铝粉呈鳞片状，片径为8-20 μm。
3.根据权利要求1所述的用于制动盘的隔热防腐涂料，其特征在于所述硅烷偶联剂选自 KH550、KH560、KH570中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的用于制动盘的隔热防腐涂料，其特征在于所述分散剂选自甲醇、乙醇、丙二醇、聚乙二醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的用于制动盘的隔热防腐涂料，所述隔热填料选自空心陶瓷粉、钛白粉、硅藻土中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的用于制动盘的隔热防腐涂料，其特征在于所述相变微胶囊以铜粉和锡粉为芯材，以二氧化硅为壁材。
7.根据权利要求1所述的用于制动盘的隔热防腐涂料，其特征在于所述的相变微胶囊粒径为50-500 um。
8.根据权利要求1所述的用于制动盘的隔热防腐涂料，其特征在于所述化学试剂均为工业级。
9.根据权利要求6所述的用于制动盘的隔热防腐涂料，其特征在于所述的相变微胶囊通过以下方式制得：
（1）将锡粉和少量纳米铜粉按照一定比例混合研磨后得到混合粉末，将混合的金属粉熔化，搅拌后冷却，再次研磨后得到铜锡复合颗粒；
（2）称取质量20～30份的去离子水，调节pH至2～3，然后依次加入10～20份乙醇和10~20份正硅酸乙酯，加热到60 ℃，搅拌15 min后形成溶胶；
（3）将10～30份铜粉和锡粉的混合颗粒分散在溶液中，搅拌15 min；
（4）搅拌后放入0～5 ℃恒温槽中，再次搅拌，边搅拌边加入固化剂，至搅拌成凝胶状后停止，恒温固化2 h；
（5）将凝胶过滤并真空干燥3 h后即可得到相变微胶囊。
10.根据权利要求1所述的用于制动盘的隔热防腐涂料，其特征在于制备方法包括以下步骤：
（1）A组分的制备： 搅拌条件下，先将锌粉与硅烷偶联剂混合均匀，随后加入铝粉，持续搅拌1-2 h后加入分散剂，再搅拌2 h至混合均匀得到A组分；
（2）B组分的制备：将环氧树脂、去离子水、隔热填料和流平剂混合，搅拌1 h，然后加入自制的相变微胶囊，再搅拌1 h至均匀，得到B组分；
（3）将质量比为1:1～1:1.5的A组分和B组分进行混合，搅拌6 h后即得到用于制动盘的隔热防腐涂料。
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