CN1308409C - 耐磨环氧树脂胶粘剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐磨环氧树脂胶粘剂，其包含：E-51环氧树脂，E-44环氧树脂，增韧剂，稀释剂，固化剂，偶联剂，SiC微粉耐磨剂和石墨微粉润滑剂；该E-51环氧树脂的质量份数为24～42，该E-44环氧树脂的质量份数为0～18；该SiC微粉耐磨剂的SiC的粒度小于5μm；该石墨微粉润滑剂的石墨颗粒的粒度小于5μm。其可用于在冲刷磨损非常严酷的环境下，作为高强耐磨粘结剂或耐磨修补剂使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐磨环氧树脂胶粘剂。
现有技术
环氧树脂胶粘剂用途广泛，其收缩率低、粘结强度高、配制容易、工艺简单、固化物硬度高、改性较容易，对各种金属和大部分非金属材料均具有良好的粘结性能，有万能胶之称。
胶粘剂中加入填料不仅可以降低成本，还可改善胶粘剂的许多性能，如提高粘结强度、耐压强度和耐磨性等。填料较多的采用石英粉、刚玉粉、滑石粉、轻质碳酸钙等。现有的环氧基耐磨胶、金属填补胶，一般是在环氧树脂胶中加入石墨、二硫化钼等减磨材料以及氧化物、铁粉、铝粉等硬质材料。中国专利CN1104231A和CN1070211A公开的胶粘剂主要加入铁粉以提高粘结剂的硬度和强度。中国专利CN1218100公开的胶粘剂主要采用二硫化钼以减少摩擦提高涂料的润滑性。而中国专利CN1080941A公开的胶粘剂加入一种促进剂M，使耐磨胶的粘结强度大大提高，从而改善耐磨性。另外有些专利如中国专利CN1118801A公开的胶粘剂，加入少量石墨，并不为了减小摩擦，而是起着色作用。上述通过在环氧树脂胶中加入石墨、二硫化钼、滑石等减磨材料以及氧化物、铁粉等硬质材料，这样形成的胶粘剂不足于抵抗非常恶劣的磨损条件和环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨环氧树脂胶粘剂，其可用于在冲刷磨损非常严酷的环境下，作为高强耐磨粘结剂或耐磨修补剂使用。
为达到上述目的，本发明提供的耐磨环氧树脂胶粘剂，其包含：E-51环氧树脂，E-44环氧树脂，增韧剂，稀释剂，固化剂，偶联剂，SiC微粉耐磨剂和石墨微粉润滑剂；该E-51环氧树脂的质量份数为24～42，该E-44环氧树脂的质量份数为0～18；所述的SiC微粉耐磨剂的SiC的粒度小于5μm；所述的石墨微粉润滑剂的石墨颗粒的粒度小于5μm。
所述的增韧剂是邻苯二甲酸二丁酯，其质量份数为1.5～3.5；
所述的稀释剂是501稀释剂，其质量份数为0～3；
所述的固化剂是593固化剂，其质量份数为10.5；
所述的偶联剂是KH-560偶联剂，其质量份数为0.5～1.5；
所述的SiC微粉耐磨剂，其质量份数为18～38；
该耐磨环氧树脂胶粘剂还包含554固化促进剂，其质量份数为0～8；
所述的石墨微粉润滑剂，其质量份数为4.5～18。
本发明提供的环氧树脂胶粘剂，在环氧树脂中同时加入碳化硅微粉和石墨微粉，并采用合适的固化剂、稀释剂、增韧剂和偶联剂，具有优良的粘结强度、压缩强度和耐磨性能。
具体实施方式
本发明提供的环氧树脂胶粘剂，在环氧树脂中同时加入碳化硅微粉和石墨微粉，并采用合适的固化剂、增韧剂、稀释剂、和偶联剂，以及固化促进剂，其配比如表1：
| 项目 | 质量份数 |
| E-51环氧树脂 | 24-42 |
| E-44环氧树脂 | 0-18 |
| 碳化硅微粉 | 18-38 |
| 石墨微粉 | 4.5-18 |
| 593固化剂 | 10.5 |
| 邻苯二甲酸二丁酯 | 1.5-3.5 |
| 501稀释剂 | 0-3 |
| KH-560偶联剂 | 0.5-1.5 |
| 554固化促进剂 | 0-8 |
表1
环氧树脂采用比较常用的E-51环氧树脂和E-44环氧树脂。由于E-51环氧树脂和E-44环氧树脂的稀稠程度相差很大，直接会影响到配成耐磨胶的施工性能，因此，2种环氧树脂合起来使用。冬天气温较低时，主要采用E-51环氧树脂；其它季节根据所需耐磨胶的稀稠度调整二者的加入量。
本发明提供的胶粘剂除了具有良好的粘结强度，还具有足够的强度和良好的耐磨性能。一般地，加入一定的无机填料可以提高环氧树脂胶粘剂的强度，并且还可以改善和提高胶粘剂的其它性能。为了提高耐磨性，本发明中还加入了碳化硅微粉和石墨微粉。SiC属超硬材料，耐腐蚀，耐磨，导热性好，热膨胀系数低。碳化硅微粉在胶粘剂中可以起到骨架和抗磨损的作用。石墨粉具有润滑摩擦表面，减小摩擦系数的作用，在加入碳化硅微粉的同时，加入一些石墨微粉，会使耐磨胶变得光滑，摩擦系数变小，可以进一步提高胶粘剂的耐磨性。
当SiC含量较低时，增强作用没有达到较好的水平，所以耐磨性相对较差；但SiC的含量过多，填料在树脂中的体积份数过多，填料与树脂的结合能力变弱，反映在粘结强度明显变差，耐磨性也相对较差。因此，SiC的加入量存在最佳范围，当SiC的加入量的质量份数在18-38范围时，耐磨性较好。试验表明，采用一般SiC细粉时，耐磨胶的压缩强度较低，耐磨性较差；而采用SiC微粉时，耐磨胶的压缩强度、粘结强度都能达到较高值，耐磨性较好。可能主要是SiC微粉的比表面积大，与环氧树脂结合性好所致。本发明要求SiC微粉的粒度在5μm以下，纯度大于95％。石墨微粉的加入可以起到较好的润滑功能，当石墨微粉加入量较少时，润滑减磨作用不明显；由于环氧树脂对石墨的润湿性和结合性差，石墨加入量过多，会使压缩强度明显下降。石墨微粉的加入量的质量份数在4.5-18范围较好。由于环氧树脂对石墨的润湿性差，采用一般石墨细粉时，难以将石墨搅拌均匀，所以要求石墨微粉的粒度最好在5μm以下，纯度大于95％。
为改善耐磨胶的脆性，提高抗剥离强度，加入邻苯二甲酸二丁酯作为增韧剂。本发明的填料加入量较多，容易使胶料变稠，甚至难以搅拌，因此加入少量501稀释剂，以适当降低环氧树脂的粘度，使耐磨胶的各个组分容易搅拌均匀。在气温特别低时，还需采取加温措施。为增加环氧树脂对填料的润湿性和改善耐磨胶的粘结强度，加入偶联剂KH-560。当冬天气温较低时，固化时间较长，如因施工需要必须加快固化，这时须加入554固化促进剂。
当需要测定耐磨胶的性能时，首先将除593固化剂和554固化促进剂外的各个组分按比例称量并搅拌均匀，最后加入固化剂和固化促进剂，将搅拌好的胶料注入模内浇注，适当进行振动以排除气泡。固化***的耐磨胶脱模后进行80℃×4h处理，使耐磨胶的强度进一步得到提高。随后就可进行各种性能的测试。
强度和耐磨性的测定方法均采用塑料的相关国标(如表1)。其中粘结强度参照耐火泥浆抗折粘结强度试验方法(冶金工业标准)，自制加工25×25×65的钢质长方体(材质为工具钢)，用耐磨胶将2个长方体粘结在一起，胶层厚度约0.1mm。耐磨性测定时的标样为45号钢，压力20Kg，磨损时间2h。如表2所示，为粘胶强度和耐磨性性能测定采用的标准和试样尺寸。
| 性能名称 | 国标名称 | 国标号 | 试样尺寸(mm) |
| 弯曲强度 | 塑料弯曲试验方法 | GB1042-79 | 120×15×10 |
| 压缩强度 | 塑料压缩试验方法 | GB1041-79 | 横截面15×10，高15 |
| 粘结强度 | 参照“耐火泥浆抗折粘结强度试验方法” | YB/T5123-93(冶标) | 25×25×65长方体2块，胶层厚0.1 |
| 磨损试验 | 塑料滑动摩擦磨损试验方法 | GB3960-83 | 30×6×7 |
表2性能测定采用的标准和试样尺寸
表3列出了本发明实施例和背景技术例的配比(质量份数)和性能。本发明实施例和背景技术例主要是采用的填料有所不同。可以看出，采用碳化硅微粉和石墨微粉组合填料，磨损指数明显较低，也即耐磨性明显较好。而背景技术例中，B1、B2和B3单独采用碳化硅微粉，虽然压缩强度较高，但耐磨性相对较差；B4单独采用石墨微粉，尽管磨损指数较低，但压缩强度和粘结强度都较低，从综合性能考虑，不适宜作为耐磨胶使用。不锈钢的磨损体积为102mm3，以不锈钢的磨损体积为基础进行计算，本发明实施例的耐磨性是不锈钢的23-44倍。现有技术的几个对比文献中没有耐磨性数据，根据本发明所采用的碳化硅填料的硬度和耐磨性明显比现有技术所采用的氧化物和铁粉强这一事实，可以断定本发明的耐磨性明显好于现有技术。
| 项目 | 发明例 | 比较例 | |||||
| 编号 | S1 | S2 | S3 | B1 | B2 | B3 | B4 |
| E-51 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| E-44 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | |
| 501 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | |
| 邻苯二甲酸二丁酯 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | |
| KH-560 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | |
| 碳化硅微粉 | 37.5 | 30 | 18 | 34 | 46.5 | 84 | / | |
| 石墨微粉 | 4.5 | 12 | 18 | / | / | / | 24 | |
| 593固化剂 | 10.5 | 10.5 | 10.5 | 10.5 | 10.5 | 10.5 | 10.5 | |
| 弯曲强度 | MPa | 50.3 | 36.5 | 34.9 | 53.1 | 46.0 | 59.8 | 34.6 |
| 压缩强度 | 108.9 | 83.7 | 77.5 | 106.8 | 112.5 | 162.0 | 41.6 | |
| 粘结强度 | 59.6 | 53.6 | 50.6 | 61.4 | 39.8 | 31.8 | 43.9 | |
| 磨损体积mm3 | 4.37 | 3.56 | 2.31 | 5.39 | 5.53 | 6.01 | 3.73 | |
| 磨损指数* | 81 | 66 | 43 | 100 | 103 | 112 | 69 | |
表3
*磨损指数的数值越小，表明耐磨性越好。
Claims (8)
1.一种耐磨环氧树脂胶粘剂，其包含：E-51环氧树脂，E-44环氧树脂，增韧剂，稀释剂，固化剂，偶联剂，SiC微粉耐磨剂和石墨微粉润滑剂；该E-51环氧树脂的质量份数为24～42，该E-44环氧树脂的质量份数为0～18；该SiC微粉耐磨剂的SiC的粒度小于5μm；该石墨微粉润滑剂的石墨颗粒的粒度小于5μm。
2.如权利要求1所述的耐磨环氧树脂胶粘剂，其特征在于，所述的增韧剂是邻苯二甲酸二丁酯，其质量份数为1.5～3.5。
3.如权利要求1或2所述的耐磨环氧树脂胶粘剂，其特征在于，所述的稀释剂是501稀释剂，其质量份数为0～3。
4.如权利要求3所述的耐磨环氧树脂胶粘剂，其特征在于，所述的固化剂是593固化剂，其质量份数为10.5。
5.如权利要求1或2或4所述的耐磨环氧树脂胶粘剂，其特征在于，所述的偶联剂是KH-560偶联剂，其质量份数为0.5～1.5。
6.如权利要求5所述的耐磨环氧树脂胶粘剂，其特征在于，所述的SiC微粉耐磨剂，其质量份数为18～38。
7.如权利要求6所述的耐磨环氧树脂胶粘剂，其特征在于，该耐磨环氧树脂胶粘剂还包含554固化促进剂，其质量份数为0～8。
8.如权利要求7所述的耐磨环氧树脂胶粘剂，其特征在于，所述的石墨微粉润滑剂，其质量份数为4.5～18。
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