新型氟润滑涂料的研制及应用

发展动态中国润滑油网 2015-01-09 10:19:25
  现代涂料与涂装原料名称来源规格热固性酚醛树脂西北油漆厂氟树脂晨光院稳定剂天津工业表面活性剂上海工业乙二醇乙醚醋酸酯试剂丁醇工业甲苯工业碱性绿天津工业表和的配方搅拌成品分散溶剂图涂料的制备工艺流程稳定剂黏结剂性剂表面活润滑剂颜料引言润滑示温涂料简称涂料是应兵工部国营东方机械厂西安厂的要求,北方涂料工业研究设计院于年开始研制的主要用于触发引信选择零件涂饰的涂料。该项目被列为军工部级重点课题研究项目。
  涂料应用最新润滑材料,制漆工艺简便,设备投入少,产品无毒害,具有润滑、防黏、防腐性能优异等特点。该产品完全可以替代美国艾奇逊胶体公司的同类产品。
  涂料的研制成功,在为国家节约外汇的同时,也为用户提供了方便,彻底解决了厂军工特种用漆长期依赖国外产品的状况。
  试验部分主要工艺设备及原料原料:热固性酚醛树脂8=、氟树脂8=/、稳定剂、表面活性剂8A、乙二醇乙醚醋酸酯8试剂级、丁醇、甲苯、碱性绿。
  种配方比较选择编号为和的种涂料配方见表进行比较。
  制漆工艺涂料的制备工艺流程见图和制备工艺的不同在于,前者组成较简单,加料顺序可任意变动;但后者的加料顺序却不可变动,否则漆料会絮凝。
  检测结果将按个配方制备的涂料进行性能检测,其结果新型氟润滑涂料的研制及应用杜君俐8北方涂料工业研究设计院,兰州。!
  简称涂料研制过程中配方的确定,涂料性能的检测结果。讨论了其经济指标和社会效益及应用的领域。
  润滑示温涂料氟树脂热固性酚醛树脂润滑剂分类号特种功能型涂料现代涂料与涂装溶剂体系序号分散效果涂膜外观摩擦系数表干时间完全絮凝光洁度差完全絮凝光洁度好轻微絮凝光洁度差完全絮凝光洁度好轻微絮凝光洁度好轻微絮凝光洁度优稳定无变化光洁度优表溶剂体系对涂料的影响原料名称溶剂体系序号醋酸丁酯甲苯醋酸正戊酯二甲苯乙醇乙二醇乙醚醋酸酯丁酮丁醇表溶剂体系配方注:溶剂体系配比均为质量份。
  项目性能指标测试结果检验标准颜色及外观蓝色、非均相液体蓝色、均相黏稠液体固化条件符合固化膜显色 8,蓝色淡蓝色 8,绿色果绿色绿色 8,棕色黄绿色棕黄色固化膜遇浓变玫瑰红不合格合格固体含量密度柔韧性不合格合格耐蚀性溶液不生锈合格耐湿性不生锈不合格合格丁酮稀释性内不得有固体粒子沉淀,内不凝结不合格合格摩擦系数4参外样表干时间表产品性能检测结果摩擦系数的测量仪器为F(‘G HG)试验机或I9J 1 ,型环块磨损试验机。
  配方筛选研究工作首先从剖析样品开始,分别做了质谱和红外光谱分析工作。质谱研究结果表明:漆液含水、乙醇、丁醇其他乙二醇乙醚醋酸酯、醋酸正戊酯、二甲苯红外谱图显示:产品内含酚醛树脂。经资料确定,润滑材料为聚四氟乙烯。其次,确定技术路线为物理共混,即把分散到中的方法。具体探索工作,重点从以下几个方面进行:选择合适的溶剂体系;配比的选择;表面活性剂和稳定剂的选择。另外,因为涂料要求用颜色变化来衡量漆膜的固化程度:涂膜呈蓝色表明固化不足;涂膜呈绿色表明固化完全;涂膜呈棕色表明固化过度。所以,与其他润滑涂料不同,本课题的研究工作又多了一个选择变色颜料染料的问题,而且这也是技术指标之一。分别从上述不同侧面来讨论研制工作。
  溶剂体系对涂料的影响溶剂是涂料的重要组成部分。试验用溶剂有芳烃、酯、酮、醇及其混合物。溶剂的选择不仅关系到树脂的溶解性及其挥发性,还影响到体系的亲水性。各溶剂体系配方见表。由各溶剂体系对的分散、涂膜外观及润滑性的影响4见表6,确定第。组溶剂为配方组成。
  配比对涂料的影响目前,人们对高分子材料的润滑机理仍然众说纷芸,没有统一认识。日本西村允研究认为:具有结晶薄层与非结晶部分交替排列的带状结构的的摩擦系数最小;具有球晶结构的尼龙和等大多数热塑性高分子材料的摩擦系数次之;而有三维网络结构的热固性高分子材料的摩擦系数最大,只有添加了其他润滑剂之后,才显示润滑性能。
  涂料的主体是把通过机械搅拌分散到中得到稳定分散液,成膜后形成具有润滑性能的涂层。
  用量与摩擦系数的关系见图从图可见,的用量以基料和颜料固含量计为时,涂层摩擦系数最小。
  表面活性剂对涂料的影响在制备涂料的分散过程中,为了降低表面张力及界面张力,达到易分散、稳定性好的目的,选用了特种功能型涂料现代涂料与涂装稳定剂用量, 开始沉降时间, .
  表稳定剂用量与沉降时间的关系表面活性剂品种分散及涂膜效果无絮凝、光滑、丰满十二烷基苯无絮凝、不光滑、不丰满十二烷基苯磺酸钠絮凝无絮凝、不光滑、不丰满固色剂絮凝无絮凝、光滑、丰满轻微絮凝、不光滑、不丰满表各种表面活性剂对分散体系的影响一系列表面活性剂。各种表面活性剂对分散体系的影响见表从表可见,和表面活性剂均适用于涂料。但是由于属阴离子型,为阳离子型;又因为阳离子型表面活性剂更有利于颜料或染料的分散,所以选用表面活性剂。
  稳定剂对涂料的影响借助机械搅拌,以微小粒子形态分散至中。由于二者密度存在差异等原因,涂料粒子经常处于沉降状态。根据斯托克斯法则,在重力作用下无限扩展的牛顿流体中,单一球形粒子的沉降速率:式中:―沉降速率;―固态球形粒子的粒径;―固态粒子的密度;―液体的密度;―液体的黏度;―重力加速度。
  由上式可知,减小粒子粒径或增大液体黏度,都能降低沉降速率。因此若将少量稳定剂添加到涂料中,则会赋予分散系统轻微触变性。静置一段时间,随着粒子的沉降,相互间的结合愈趋强烈,最终使粒子沉降停止。此时的沉淀柔软、松散、容易再分散。稳定剂用量与沉降时间的关系见表由表可见,稳定剂用量增多,体系起始沉降时间推后,但是考虑到涂膜的整体性能,并非稳定剂越多越好。综合考虑的结果是:稳定剂的用量占树脂总量以为宜。
  变色颜料染料的选择涂料以为固化条件,此时涂膜的润滑性能、机械性能和耐化学品性能均居最佳状态。
  如果涂膜固化不足或者固化过度,则上述各种性能都会大受影响。为此,在施工应用过程中,如何有效地控制固化条件,监控产品质量合格与否,就成为必然。
  涂料的技术标准要求:涂膜呈蓝色;涂膜呈绿色;涂膜呈棕色。所以经考察一系列相关颜料染料及其配比和用量,如醇溶蓝、碱性艳蓝、阳离子碱性艳蓝、碱性艳绿、甲基绿、碱性绿、牢固绿、碱性砂绿品绿、矾酸铵等。上百次试验证明:涂料的变色颜料染料选择碱性绿比较合适,用量为体系总量的配方改进对于前期研究的配方检验所出现的问题见表,结合试验工作,笔者认为产品不合格、不达标的原因主要有以下几条,并有针对性地逐一做了工作:溶剂体系的改变;和比例的改变;调整漆的固体含量;表面活性剂的去除。
  检测结果证明,按配方制备的漆样完全满足所有性能指标见表的要求,同时漆膜附着力和柔韧性较大大改善,外观亦更加完美。
  溶剂体系的改变试验用溶剂有芳烃、酯、酮、醇及其混合物,因为囿于专利资料的介绍,研究工作初始阶段仅限于条件试验、筛选配方。由溶剂对的分散及涂膜外观和润滑性的影响‘(,确定第I组溶剂为配方组成,但是该溶剂体系要求各种拼料要有一定的添加顺序,而且毒性大、成本高;另外制成的漆液稳定性差,内有沉淀,稀释性也不好。针对这些问题后来又重新选择溶剂,最后,配方确定为单一溶剂体系,成分简单、基本无毒、成本低廉,同时成品漆分散性良好、稀释性俱佳,放置无沉淀;而且在制备工艺中,不必担心加料顺序问题。
  和比例的改变的低摩擦性使其在无油润滑领域中占有重要地位,但其不寻常的高摩损率又严重地限制了其应特种功能型涂料现代涂料与涂装用范围。因此配方中作为润滑剂的与黏结剂应该有个最佳复配量。试验表明,如果树脂量太少,则难以在底材上形成一个连续完整的润滑膜粒子不能完全被树脂溶液所包覆,形成的涂膜也就松散和不连续,附着力差,摩擦寿命短;如果树脂用量太大,附着力虽好,但减摩效果差。按照原配方制成的漆膜附着力差,除去溶剂体系选择不当,分散不好的原因外,实际与黏结剂用量太少也有关。故此,采用了用量不变,减少了用量近的方法。结果表明:附着力大大改善,可达到级划圈法;柔韧性亦有显著提高达到调整漆的固体含量文献介绍,对于润滑涂料,漆膜厚度也是一个重要的影响因素,当膜厚在的范围内,摩擦系数随着厚度的增加而增加;而对于使用寿命来说,又有一个最适宜的厚度,以树脂为基料的润滑涂料的膜厚一般控制在 . 0 !,,高于或低于这一范围,使用寿命都将降低。
  新配方比原配方的固体含量降低了近1,主要是由降低高价原材料的用量所致。因此,单就原料投入一项考虑,配方的改变就节约了不少成本。还因为制漆所用的溶剂是基本无毒的,同时施工所要求的膜厚范围为2 . 2 !,,所以制成低固体含量漆的举措是有益的。
  表面活性剂的去除原配方中所必需的兼作乳化剂和分散剂使用的表面活性剂,因为分散溶剂的改变而失去使用意义;另外,为避免产生副作用尤其是影响漆膜的耐湿热性能,新配方决定不再使用经济评价及应用按各种原料的单价核算,涂料产品的原材料成本分别是:为元为元 89,由此可见,润滑示温涂料配方的改善,显著降低了原材料成本。这对于产品的工业化来说,其经济效益是十分可观的。
  该涂料除了满足触发引信选择零件的特殊需要外,也曾用于西安仪表厂精密仪表的出口产品上,厂方技术人员对产品反映良好。另外,涂料还可尝试用于厨房用具,诸如排油烟机等民用产品上,作防粘防污涂料使用。
  结论润滑示温涂料乳化分散工艺简化了高分子固体润滑材料的生产过程。设备工艺简单,产品无毒副作用。
  润滑示温涂料,达到美国艾奇逊胶体公司同类产品的性能指标,经国营东方机械厂复验后,认为完全可以替代进口产品投入使用。
  涂料采用树脂液作润滑剂,既克服了粉状作润滑剂加工性能差、不易施工、附着力差的缺点,又降低了涂膜固化温度由降至,在节能的同时,还有效地防止了有毒气体对人体的危害。
  涂料采用树脂液作润滑剂,有别于用石墨、二硫化钼等无机化合物作润滑剂的润滑涂料;生产工艺不需要粉碎、过筛、研磨分散的繁冗过程。生产过程简化,设备简单,节省劳动力。
  涂料具有润滑、防粘、防腐性能优异的特点,其成品可以广泛用于无油润滑领域。
  李步春等高分子固体润滑材料的发展合成润滑材料,戴雄志摩擦磨损润滑学系统的几个问题润滑与密封,特种功能型涂料征稿启事《现代涂料与涂装》是由北方涂料工业研究设计院主办,经国家科委批准的国内外公开发行的全国性科技期刊。热忱欢迎涂料界、涂装界及相关行业人士投稿。
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