CN115044278A - 一种耐温防腐修补剂 - Google Patents

Abstract

本发明属于修补剂技术领域，尤其涉及一种耐温防腐修补剂，包括聚氨酯改性环氧树脂10～20份，环氧基封端的聚硅氧烷10～30份，第一填料5～15份，第二填料5～10份，固化剂5～10份，促进剂1～5份，活性稀释剂1～5份，偶联剂0.5～2份；所述第一填料为球形多孔氧化铝、碳纳米管和氧化锆按质量比1～2:1:1～2混合，所述第二填料为球型二氧化硅、石墨烯和球型氮化硼按质量比1:1:2混合，且所述第二填料的平均颗粒粒径小于所述第一填料的平均颗粒粒径。相比于现有技术，本发明提供的修补剂具有耐高温、防腐蚀、绿色环保的优势。

Description

一种耐温防腐修补剂

技术领域

本发明属于修补剂技术领域，尤其涉及一种耐温防腐修补剂。

背景技术

表面粘涂技术作为现代表面技术之一，近年来，在设备维修领域发挥了重大作用并取得了良好的社会效益和巨大的经济效益。表面粘涂技术和堆焊、热喷涂、电刷镀相比，其工艺简便，不需专门设备、无需消耗热能和电能，只需将配制好的修补剂涂敷于清理好的待修表面即可，固化后如金属般坚硬，可进行各种机械加工，满足零件耐磨、耐蚀、恢复尺寸、缺陷填补、密封堵漏等维修需要。一般可室温固化，对零件无热影响区和热变形，并可现场作业，减少停机时间。它省时省工，节约能源和大量资金，是一种快速和价廉的修补技术，是设备维修的有效手段，必将发展成为重要的现代表面技术之一。

金属修补剂是设备维修中表面粘涂与胶接的关键技术，它是由高分子聚合物及金属粉末、陶瓷粉末和纤维组成的双组份(或多组份)胶泥状复合材料，广泛用于零件耐磨损、耐腐蚀修复和预保护涂层及用来修补零件各种缺陷(如裂纹、划伤、尺寸超差、铸造气孔、砂眼)以及密封堵漏等，其工艺简便易行，只需将双组份按比例混合均匀，涂敷于经除锈、除油的表面，固化后修整即可，是一种省工、省时、经济、耐用、灵活、方便、理想的新型修补材料，是目前发展最快的复合材料之一。

然而，目前市场上的修补剂，如AB胶，都是采用两种化学制剂相互混合反应后，起到粘连的作用，这种胶大多为氯丁型胶，含有甲苯等有毒位物质，给人体健康带来危害，且其制作成本也较高。另外该种胶类成分多为橡塑类物质，粘合后长时间使用会产生老化，耐用寿命不长，该种胶类不具备耐高温、耐腐蚀的特点，防水性能也不好，具有一定的使用局限性。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种耐温防腐修补剂，其具有环保、耐高温、防腐蚀的优势。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种耐温防腐修补剂，包括以下质量份的组成：

所述第一填料为球形多孔氧化铝、碳纳米管和氧化锆按质量比1～2:1:1～2混合，所述第二填料为球型二氧化硅、石墨烯和球型氮化硼按质量比1:1:2混合，且所述第二填料的平均颗粒粒径小于所述第一填料的平均颗粒粒径。

本发明利用聚氨酯预聚物上的-NCO基团与环氧树脂上的-OH发生了接枝反应，对环氧树脂进行改性后，环氧官能团之间的平均距离大，交联密度小，胶的韧性较强，修补剂的剥离强度增大。

其中，环氧基封端的聚硅氧烷即采用环氧树脂改性的有机硅树脂。有机硅树脂拥有优异的耐温性、耐化学腐蚀性以及耐候性等性能，其一般是由多官能度的有机硅醇或者有机硅氧烷缩合而成，具有三维交联网状结构，在该网状结构中，Si-O主链被Si上所连的R基团包覆其中，使得Si-O主链更加不容易受到杂质的攻击，因而主链不易断裂，所以其具有比其他树脂更加优异的耐温性(即热稳定性)，其Si-O主链比环氧树脂的C-O主链更加能承受住温度的侵蚀，而其良好的空间网络结构则使它在具有更加良好的耐温性的基础上，其他的性能也得到有效提高，如防脱落等，有机硅树脂的使用使得本发明具有耐高温(200℃以上)、耐高湿、耐黄变等特性。而环氧基作为功能基团进入到有机硅树脂的封端部位，可以提高有机硅树脂的反应活性和附着力，经过改性后的有机硅树脂在低温下保持较好的柔顺性，具有粘接性能好、固化收缩率小等优点，并大大降低了有机硅树脂的固化温度。

其中，球形多孔氧化铝具有高硬度、耐化学腐蚀等特性，能够降低环氧树脂的反应放热值和固化收缩率，提高材料的导热和机械性能。碳纳米管优异的力学性能可改善基体材料的强度和韧性，提高冲击强度、断裂伸长率和拉伸强度的性能，球形多孔氧化铝、碳纳米管和氧化锆的协同使用还使得修补剂具有良好的高导热性能及吸波性能。此外，多孔氧化铝虽然具有优异的导热性能，但是多孔氧化铝的含量过高，不利于修补剂的流动性。相对于多孔氧化铝，碳纳米管对环氧树脂粘度的提高更加明显，碳纳米管的含量越高，粘度越大。使第二填料的平均颗粒粒径小于第一填料的平均颗粒粒径，这样第二填料可以分散在球形多孔氧化铝和氧化锆的粒径之间，形成更好的导热途径。

优选的，所述聚氨酯改性环氧树脂的制备方法包括以下步骤：在氮气保护下，将脱水多元醇和甲苯二异氰酸酯搅拌均匀，加热至80℃反应4h后得到聚氨酯预聚物；将所述聚氨酯预聚物和环氧树脂搅拌均匀，加热至110℃反应1h，滴加二丁基二月桂酸锡作为促进剂，反应1h后停止，得到聚氨酯改性环氧树脂。

优选的，所述环氧基封端的聚硅氧烷的制备方法包括以下步骤：将双酚A型环氧树脂加入容器中，并加入甲苯作为溶剂，加热升温，当温度达到110℃以上时，加入辛酸锌作为催化剂，然后加入羟基封端的聚甲基苯基硅氧烷，保温2h～4h，反应过程中水和甲苯被不断蒸出，得到的固体产物在烘箱中烘干后得到环氧基封端的聚硅氧烷。

优选的，还包括重量份数为1～5份的玻璃纤维。添加适量的玻璃纤维能够有效提高修补剂的耐磨性能及抗冲击性能。

优选的，还包括重量份数为1～5份的2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***。2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***能够吸收阳光的紫外线部分，而本身不发生变化，能够抑制或减弱光对修补剂的降解作用，提高其耐光性及抗老化性能。

优选的，所述球形多孔氧化铝和所述氧化锆的粒径为0.5～10μm，所述球型二氧化硅和球型氮化硼的粒径为0.01～0.1μm。这样第二填料颗粒可以分散在球形多孔氧化铝和氧化锆的粒径之间，形成更好的导热途径。

优选的，所述偶联剂为γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按质量比1:1混合。

优选的，所述固化剂为六氢-4-甲基邻苯二甲酸酐和聚硫醇按质量1：2混合。

优选的，所述促进剂为有机脲促进剂和聚硫醇促进剂按质量比1：1混合，所述聚硫醇促进剂为3-巯基丙酸酯。聚硫醇促进剂3-巯基丙酸酯能显著缩短环氧树脂胶黏剂的固化时间并降低固化温度。需要说明的是，聚硫醇固化促进剂用量必须适当，因为当用量过多时，不仅会导致固化时间延长，而且将导致环氧树脂胶黏剂性能降低。其中，本发明中所采用的有机脲促进剂为Dyhard UR500。当体系中单独添加聚硫醇促进剂3-巯基丙酸酯时，其制备得到的胶黏剂结构强度不高，且固化时间长，而在体系中同时添加有机脲促进剂，能更好地促进聚硫醇促进剂3-巯基丙酸酯中的巯基转化为巯基离子，进而充分与环氧树脂中的环氧基反应。

优选的，所述活性稀释剂为苯基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚和乙二醇二缩水甘油醚按质量比1:1:1～2混合。

相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：

1)本发明添加了环氧基封端的聚硅氧烷，其中，聚硅氧烷具有较高的耐温性能及抗腐蚀性能，将环氧基作为功能基团进入到有机硅树脂的封端部位，可以提高有机硅树脂的反应活性和附着力，经过改性后的有机硅树脂在低温下保持较好的柔顺性，具有粘接性能好、固化收缩率小等优点，并大大降低了有机硅树脂的固化温度。

2)本发明添加了聚氨酯改性环氧树脂，将环氧树脂进行改性后，环氧官能团之间的平均距离大，交联密度小，增强了修补剂的韧性和剥离强度。另外，本发明添加的第一填料和第二填料属于导热系数高、耐高温、细度低而且比重小的填料，产生了协同作用，能够提高修补剂的高耐温性、高导热性、高渗透性及耐腐蚀性能。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种耐温防腐修补剂，包括聚氨酯改性环氧树脂10份，环氧基封端的聚硅氧烷10份，第一填料5份，第二填料5份，固化剂5份，促进剂1份，活性稀释剂1份，偶联剂0.5份；

所述第一填料为球形多孔氧化铝、碳纳米管和氧化锆按质量比2:1:1混合，所述第二填料为球型二氧化硅、石墨烯和球型氮化硼按质量比1:1:2混合；

所述第二填料的平均颗粒粒径小于所述第一填料的平均颗粒粒径，其中，所述球形多孔氧化铝和所述氧化锆的粒径为0.5～10μm，所述球型二氧化硅和球型氮化硼的粒径为0.01～0.1μm。

所述偶联剂为γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按质量比1:1混合。

所述固化剂为六氢-4-甲基邻苯二甲酸酐和聚硫醇按质量1：2混合。

所述促进剂为有机脲促进剂和聚硫醇促进剂按质量比1：1混合，所述聚硫醇促进剂为3-巯基丙酸酯，有机脲促进剂为Dyhard UR500。

所述活性稀释剂为苯基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚和乙二醇二缩水甘油醚按质量比1:1:1混合。

其中，该耐温防腐修补剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备聚氨酯改性环氧树脂：在氮气保护下，将脱水多元醇和甲苯二异氰酸酯搅拌均匀，加热至80℃反应4h后得到聚氨酯预聚物；将所述聚氨酯预聚物和环氧树脂搅拌均匀，加热至110℃反应1h，滴加二丁基二月桂酸锡作为促进剂，反应1h后停止，得到聚氨酯改性环氧树脂；

S2、制备环氧基封端的聚硅氧烷：将双酚A型环氧树脂加入容器中，并加入甲苯作为溶剂，加热升温，当温度达到110℃以上时，加入辛酸锌作为催化剂，然后加入羟基封端的聚甲基苯基硅氧烷，保温2h～4h，反应过程中水和甲苯被不断蒸出，得到的固体产物在烘箱中烘干后得到环氧基封端的聚硅氧烷；

S3、在行星动力混合机中加入聚氨酯改性环氧树脂、环氧基封端的聚硅氧烷、第一填料、第二填料、固化剂、促进剂、活性稀释剂和偶联剂，控制物料温度在60～80℃，抽真空高速分散均匀，将物料降温至25～30℃，即得修补剂。

实施例2

与实施例1不同的是，本实施例提供一种耐温防腐修补剂，包括聚氨酯改性环氧树脂20份，环氧基封端的聚硅氧烷30份，第一填料15份，第二填料10份，固化剂10份，促进剂5份，活性稀释剂5份，偶联剂2份；

所述第一填料为球形多孔氧化铝、碳纳米管和氧化锆按质量比1:1:2混合，所述第二填料为球型二氧化硅、石墨烯和球型氮化硼按质量比1:1:2混合。

其他同实施例1，这里不再赘述。

实施例3

与实施例1不同的是，本实施例提供一种耐温防腐修补剂，包括聚氨酯改性环氧树脂15份，环氧基封端的聚硅氧烷20份，第一填料10份，第二填料8份，固化剂8份，促进剂3份，活性稀释剂3份，偶联剂1份；

所述第一填料为球形多孔氧化铝、碳纳米管和氧化锆按质量比2:1:2混合，所述第二填料为球型二氧化硅、石墨烯和球型氮化硼按质量比1:1:2混合。

其他同实施例1，这里不再赘述。

实施例4

与实施例1不同的是，本实施例提供一种耐温防腐修补剂，还包括重量份数为3份的玻璃纤维。

其他同实施例1，这里不再赘述。

实施例5

与实施例1不同的是，本实施例提供一种耐温防腐修补剂，还包括重量份数为3份的2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***。

其他同实施例1，这里不再赘述。

分别对实施例1～5制得的修补剂进行性能测试。

试验方法如下：

1、耐温性测试：

1)试样：将修补剂均匀涂敷在钢基体表面，涂敷层厚度2mm。

2)把粘涂好的试样放入烘箱，逐步加温至试验所要求的温度，保温一定时间后，观察胶层变化情况。试验结果见下表。

2、耐腐蚀性测试：

1)试样：将修补剂均匀涂敷在钢基体表面，涂敷层厚度2mm。

2)腐蚀液：配制70％硫酸溶液及70％的氢氧化钠溶液。

3)试验在室温下进行，定期进行观察，四周后记录观察结果。

试验结果见下表。

由上表测试结果可知，本发明提供的修补剂具备优异的耐温性能及耐腐蚀性能。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种耐温防腐修补剂，其特征在于，包括以下质量份的组成：

所述第一填料为球形多孔氧化铝、碳纳米管和氧化锆按质量比1～2:1:1～2混合，所述第二填料为球型二氧化硅、石墨烯和球型氮化硼按质量比1:1:2混合，且所述第二填料的平均颗粒粒径小于所述第一填料的平均颗粒粒径。

2.根据权利要求1所述的耐温防腐修补剂，其特征在于，所述聚氨酯改性环氧树脂的制备方法包括以下步骤：在氮气保护下，将脱水多元醇和甲苯二异氰酸酯搅拌均匀，加热至80℃反应4h后得到聚氨酯预聚物；将所述聚氨酯预聚物和环氧树脂搅拌均匀，加热至110℃反应1h，滴加二丁基二月桂酸锡作为促进剂，反应1h后停止，得到聚氨酯改性环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的耐温防腐修补剂，其特征在于，所述环氧基封端的聚硅氧烷的制备方法包括以下步骤：将双酚A型环氧树脂加入容器中，并加入甲苯作为溶剂，加热升温，当温度达到110℃以上时，加入辛酸锌作为催化剂，然后加入羟基封端的聚甲基苯基硅氧烷，保温2h～4h，反应过程中水和甲苯被不断蒸出，得到的固体产物在烘箱中烘干后得到环氧基封端的聚硅氧烷。

4.根据权利要求1所述的耐温防腐修补剂，其特征在于，还包括重量份数为1～5份的玻璃纤维。

5.根据权利要求1所述的耐温防腐修补剂，其特征在于，还包括重量份数为1～5份的2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***。

6.根据权利要求1所述的耐温防腐修补剂，其特征在于，所述球形多孔氧化铝和所述氧化锆的粒径为0.5～10μm，所述球型二氧化硅和球型氮化硼的粒径为0.01～0.1μm。

7.根据权利要求1所述的耐温防腐修补剂，其特征在于，所述偶联剂为γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按质量比1:1混合。

8.根据权利要求1所述的耐温防腐修补剂，其特征在于，所述固化剂为六氢-4-甲基邻苯二甲酸酐和聚硫醇按质量1：2混合。

9.根据权利要求1所述的耐温防腐修补剂，其特征在于，所述促进剂为有机脲促进剂和聚硫醇促进剂按质量比1：1混合，所述聚硫醇促进剂为3-巯基丙酸酯。

10.根据权利要求1所述的耐温防腐修补剂，其特征在于，所述活性稀释剂为苯基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚和乙二醇二缩水甘油醚按质量比1:1:1～2混合。