0 引 言
氟涂料发展了60多年, 经历了热熔型、常温交联固化型、水基型三个发展阶段, 其中常温固化型发展较快[ 1-2] 。常温固化氟涂料具有超长耐久性、耐化学药品性、防污性、涂层粘附性等特性, 已广泛应用于建筑、化学工业、电气电子工业、机械工业、航空航天等领域[3-4]。本实验研制了一种双组分、常温固化的FEVE树脂耐磨涂料中国机械网okmao.com。
1 实验部分
1. 1 实验试样
本实验采用试样为低碳钢( 50 mm x 50 mm x 5 mm ) 。
1. 2 主要原料与仪器
FEVE树脂: 工业品, 无色透明黏稠液体, 西安向阳航天特种涂料有限公司; 三聚体固化剂755K: 化学纯, 无色透明液体, 江苏三木集团有限公司; 丙酮: 分析纯, 无色透明液体, 天津市化学试剂六厂; 氨基硅烷偶联剂( C- 氨丙基三乙氧基硅烷): 分析纯, 无色透明液体, 盖县化工厂; 三氧化二铬( 600目): 国产; 三氧化二铝( 600 目) : 国产; 二氧化硅( 600 目) :国产。
SS16型液体喷砂机、天平、烧杯、量筒、玻璃棒、羊毛刷、电子搅拌器、CM - 无釉砖耐磨试验机等。
1. 3 实验方法
1. 3. 1 基材预处理
试验中的低碳钢试样采用喷砂处理。选用棱角多、硬度适中、80目的石英砂为磨料。以0.5~ 0. 6MPa干燥洁净压缩空气为动力, 喷距为150 mm, 喷射角为30~ 75b将磨料高速喷射到试样表面, 将表面杂质彻底清除并使表面粗化, 使涂层与基体有良好的附着力。
1. 3. 2 填料预处理
将占填料质量1%的KH - 550滴加到与填料等量的二甲苯中, 搅拌均匀。然后将填料加入到溶液中, 搅拌约15 m in。
1. 3. 3 涂料的制备
将预处理好的三氧化二铬、三氧化二铝、二氧化硅加到10 g FEVE 树脂中研磨, 然后加入三聚体固化剂755K(比例为10B1~ 3) 搅拌, 配制成涂料, 刷涂在试样表面。
1. 3. 4 涂层性能测试
采用CM - 无釉砖耐磨试验机测试涂层的耐磨性, 耐磨机的主要参数: 摩擦钢轮转速: 75 r /m in; 直径: ( 200士 0. 2) mm;厚度: ( 10士 0.1) mm; 硬度: HB203~ 245。以磨坑弦长表示耐磨效果。按ISO2409) 1972( E ) 测试涂层附着力; 根据GB /T6739) 1996测试涂层的硬度; 根据GB /T 1728) 1979( 1989)测试涂层的干燥时间; 根据GB /T 1763) 1979( 1989)测试涂层的耐化学试剂性。
2 正交实验与结果分析
采用四因素三水平L9 ( 43 ) 正交实验设计, FEVE 树脂10 g, KH - 550为填料质量的1%, 考察固化剂755K、三氧化二铬、二氧化硅、三氧化二铝对涂层主要性能的影响, 通过极差分析筛选出最佳配方。
2. 1 正交实验与极差分析表
根据极差R大小确定各因素的主次顺序: 耐磨性: 三氧化二铬> 755K> 三氧化二铝> 二氧化硅;附着力: 755K> 三氧化二铬> 三氧化二铝= 二氧化硅;硬度: 755K> 三氧化二铬= 二氧化硅> 三氧化二铝。
综合权衡选取最优条件, 具体用量及性能指标见表2、表3。
正交实验设计与极差分析
涂料最优配方及性能
2. 2 因素与指标趋势图
图1为各因素对硬度指标的影响。
各因素对硬度指标的影响趋势
从图1 可知, 随着755K 含量的增加, 涂层的硬度增大。当755K 含量达到2 g时, 硬度不再改变。当固化剂达到一定值时, 过量的固化剂与FEVE 树脂不反应, 交联程度不变。随着填料含量的增加, 涂层的硬度都呈现先增大的趋势。三氧化二铬、二氧化硅、三氧化二铝都属硬质颗粒, 分布在涂层的表面, 起支撑作用, 使涂层的硬度增大。但当氧化铬含量大于0.4 g, 以及氧化铝含量大于1.0 g时, 涂层表面会出现一些不均匀的质点, 使涂层的表面性能降低。
各因素对附着力的影响见图2。
各因素附着力指标的影响趋势
从图2 可知, 随着755K 含量的增加, 涂层附着力下降。为固化剂用量增加, 涂层脆性也相应增大, 当用量达到3 g时, 会出现粉化现象。三氧化二铬在KH - 550中的分散效果差, 其用量增加使涂层的附着力下降。二氧化硅和三氧化二铝对附着力的影响均是先增大后减小, 用量为0.5~ 1 g时, 涂层的附着力增大, 用量继续增加, 偶联剂对其的包覆作用下降, 附着力也相应下降。
各因素对涂层耐磨性的影响见图3。
各因素对耐磨性指标的影响趋势
从图3可知, 随着755K 含量增加, 涂层耐磨性先增大后减小。采用适量三聚体固化氟树脂效果优良, 但用量当达到2 g以后, 涂层有出现粉化的趋势。随着氧化铬用量的增加, 涂层的耐磨性先减小后增大。三氧化二铬用量少时, 涂层表面氧化铬颗粒少, 不足以提高其耐磨性; 氧化铬含量的进一步增加, 涂层表面氧化铬颗粒增加, 因而涂层耐磨性增大。氧化硅含量的变化对涂层耐磨性基本无影响, 说明氧化硅在涂层分布概率小。氧化铝含量的增加, 涂层的耐磨性增大。其含量达到1 g以后, 氧化铝在涂层中的分散效果差, 因而涂层的耐磨性下降。随着氧化硅含量的增加, 涂层的耐磨性先增大后减
小, 但相对于其他两种填料来说其耐磨作用处于次要地位。
3 结 语
( 1) FEVE 树脂常温固化耐磨涂层的最优配方为: FEVE树脂用量为10 g; 固化剂755K 的用量为2 g; 三氧化二铬的用量为0.2 g; 二氧化硅的用量为1 g; 三氧化二铝的用量为1 g;KH - 550的用量为0.022 g。
( 2)涂层在3 h表干, 24 h内实干。在3.3 kg的负荷作用下与钢轮对磨1 000转的弦长为4. 98 mm, 耐磨性能优良; 铅笔硬度为5H; 附着力为0级。