专利名称：一种改性环氧树脂干膜润滑剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及到水性涂料，具体指一种改性环氧树脂干膜润滑剂及其制备方法。
背景技术：
干膜润滑剂是固体润滑材料的主要类型之一，是一种将固体润滑剂分散于有机或 无机粘 结剂体系中，再用类似于油漆的涂装工艺在摩擦部件表面上成膜以降低其摩擦与磨 损的一种新型润滑技术，尤其是有机粘结干膜润滑剂，采用粘结剂类型的高分子树脂做载 体，将一种或多种固体润滑剂粘附于摩擦部件表面，使用简单，施工方便，可在高低温、高负 荷、超高真空、强氧化还原和强辐射等环境下有效地润滑，是目前品种最多、应用最广的一 类干膜润滑剂。例如光中国科学院兰州化学物理所就开发了十几种有机粘结干膜润滑剂。 但是，目前有机粘结干膜润滑剂多为溶剂型，生产和施工阶段容易挥发出有机化合物，对环 境及人身造成污染和伤害。与溶剂型涂料相比，水性涂料有机挥发物含量低、使用安全、可 用水清洗。基于环保的要求，急需开发环境友好型水性润滑干膜。环氧树脂具有在固化反应中收缩率小，固化物粘结性、耐热性、耐酸碱性和机械 性能优良等特点，是热固性树脂中应用量较大的一个品种。目前水性环氧树脂已经商品 化，上海高分子材料研究开发中心的李同生等人申请的专利号为ZL03116517. 6(公告号为 CN1279151C)的中国发明专利，利用商品化的水性环氧，通过添加固体润滑剂、抗磨剂、防沉 降剂、防锈剂、固化剂等组分制备了一种水性环氧粘结干膜润滑剂。但是，目前水性环氧干 膜存在着耐候性、增强增韧不能同时解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种改性环氧树脂干膜 润滑剂，其通过向环氧树脂中添加无机纳米材料，将无机材料的刚性、尺寸稳定性和热稳定 性与有机聚合物的韧性相结合，达到有效提高环氧树脂基体的耐候性并增强增韧的目的。本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种耐候性好且韧性和强度好的改性 环氧树脂干膜润滑剂的制备方法。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为该改性环氧树脂干膜润滑剂，其 特征在于包括下述组分(下列份数除特别说明均为重量份数)环氧树脂 100-120份纳米无机粒子1-5份偶联剂0. 1-0. 5 份润滑剂 20_60份耐磨剂 10-20份分散剂 1-4份无水乙醇 10-30份去离子水 0-20份
其中，纳米无机粒子能够提高环氧树脂基体的硬度、耐候性、热稳定性和耐腐蚀 性，从而有利于提高环氧树脂的耐磨损性能。所述纳米无机粒子选自二氧化硅、三氧化二铝 或二氧化钛。偶联剂能够对纳米无机粒子表面进行改性，提高其与有机粒子的结合能力。所述偶联剂选自Y-氨丙基三乙氧基硅烷或Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；本发明中所用润滑剂选自聚四氟乙烯水分散体、二硫化钼粉末或石墨粉末，三者 可单独使用或任意组合；较好的选择是两种物质的组合，例如采用聚四氟乙烯/ 二硫化钼 或二硫化钼/石墨体系；最佳的选择为所述润滑剂为聚四氟乙烯水分散体和二硫化钼粉末 的组合，且两者的重量百分比为1-4 1。耐磨剂可改善涂层的耐磨性，选自氧化铬或氧化铝中的一种，较好的，粉末粒度可 以在 0. 5-5 μ m。为了降低涂料的表面张力，增加填料的润湿分散性，需要加入分散剂。所述分散剂
为十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。选用无水乙醇或水作为纳米无机粒子溶剂和涂料的稀释剂。 较好的，所述环氧树脂可以选用由E-06或E-033配置而成的单组分水性环氧树脂 乳液。上述改性环氧树脂干膜润滑剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤(1)将偶联剂对纳米无机粒子进行表面改性，方法为将0. 1-0. 5份的偶联剂和 1-5份的无机纳米粒子加入到10-30份的无水乙醇中，磁力搅拌均勻后加入到100-120份的 环氧树脂中，获得纳米改性水性环氧乳液。(2)向20-60份的润滑剂和10_20份的耐磨剂的混合物中滴加1_4份分散剂，然后 加入到上述纳米改性水性环氧乳液中，混合均勻，加入0-20份去离子水调节涂料的粘度， 得到改性环氧树脂干膜润滑剂。上述方法中，所述纳米无机粒子可选自二氧化硅、三氧化二铝或二氧化钛；所述偶 联剂可选自Y-氨丙基三乙氧基硅烷或Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；所述润滑 剂可选自聚四氟乙烯水分散体、二硫化钼粉末或石墨粉末，三者可单独使用或任意组合；较 好的选择是两种物质的组合，例如采用聚四氟乙烯/ 二硫化钼或二硫化钼/石墨体系；最 佳的选择为所述润滑剂为聚四氟乙烯水分散体和二硫化钼粉末的组合，且两者的重量百分 比为1-4 1。所述耐磨剂可选自氧化铬或氧化铝中的一种，较好的，其粉末粒度可以在 0. 5-5 μ m;所述分散剂可选自十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠；可以选用无水乙醇或 水作为纳米无机粒子溶剂和涂料的稀释剂。较好的，所述环氧树脂可以选用由E-06或E-033配置而成的单组分水性环氧树脂 乳液。与现有技术相比，本发明的优点在于采用无机纳米粒子对水性环氧树脂乳液进 行纳米改性处理，添加润滑剂及耐磨剂之后所制备的润滑干膜，有机挥发物排放量低，摩擦 学性能、强度、韧性、耐候性、耐蚀性等综合性能好，工艺制备简单，可广泛应用于食品加工 机器、办公机械等滑动摩擦部件。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步详细描述，下述各物质份数除特别说明外均为 重量份数。实施例1
将2份粒径在10-20nm的二氧化硅纳米粒子滴加0. 5份γ -氨丙基三乙氧基硅烷 后，加入20份无水乙醇，然后放置在磁力搅拌器上以800转/分的转速搅拌20分钟后，力口 入到100份Ε-06水性环氧树脂乳液中，磁力搅拌30分钟。然后依次加入30份聚四氟乙烯 水分散体，15份二硫化钼粉末，10份粒度为3 μ m的氧化铬粉末，滴加2份十二烷基磺酸钠 后采用混合调速分散机以1500转/分的转速搅拌30min，得到改性环氧树脂干膜润滑剂。测试上述改性环氧树脂干膜润滑剂的性能。将预先用砂纸打磨过的铁片浸入到上 述水性涂料中，缓慢垂直提拉出，静置5分钟后，放入烘箱中在140°C下固化30min，自然冷 却。其基本性能如表1所示表 1
实施例2将3份粒径在10-20nm的二氧化钛纳米粒子滴加0. 4份γ -甲基丙烯酰氧基丙基 三甲氧基硅烷后，加入30份无水乙醇，然后放置在磁力搅拌器上以800转/分的转速搅拌 20分钟后，加入到100份Ε-033水性环氧树脂乳液中，磁力搅拌30分钟。然后依次加入40 份聚四氟乙烯水分散液，20份石墨粉末，10份粒径为2 μ m的氧化铝粉末，滴加1份十二烷 基苯磺酸钠，添加10份的去离子水进行稀释后采用混合调速分散机以1500转/分的转速 搅拌30min，得到改性环氧树脂干膜润滑剂。测试上述改性环氧树脂干膜润滑剂的性能。将预先用砂纸打磨过的铁片浸入到上 述水性涂料中，缓慢垂直提拉出，静置5分钟后，放入烘箱中在140°C下固化30min，自然冷 却。其基本性能如表2所示表2 --- 实施例3将5份粒径在20-30nm的三氧化二铝纳米粒子滴加0. 2份γ -氨丙基三乙氧基硅 烷后，加入10份无水乙醇，然后放置在磁力搅拌器上以800转/分的转速搅拌20分钟后， 加入到100份Ε-033水性环氧树脂乳液中，磁力搅拌30分钟。然后依次加入40份二硫化 钼粉，20份石墨粉，15份粒径为5 μ m的氧化铬粉末，4份十二烷基磺酸钠，然后添加20份的 去离子水进行稀释，采用混合调速分散机以1500转/分的转速搅拌30min，得到改性环氧树 脂干膜润滑剂。测试上述改性环氧树脂干膜润滑剂的性能。将预先用砂纸打磨过的铁片浸入到上 述水性涂料中，缓慢垂直提拉出，静置5分钟后，放入烘箱中在140°C下固化30min，自然冷 却。其基本性能如表3所示表3
测定项目性能测试方法
附着力2级GB1720-79
柔韧性 mm2 mmGB1731-79
抗冲击性，cm>50kgGB1732-79
耐盐雾性>100小时GB1771-79
摩擦系数0.12MPX-2000型试验机转
磨损 m/μπι>200速 1000r/min、负荷 30N
权利要求
一种改性环氧树脂干膜润滑剂，其特征在于包括下述组分(重量份数)环氧树脂 100-120份纳米无机粒子 1-5份偶联剂0.1-0.5份润滑剂20-60份耐磨剂10-20份分散剂1-4份无水乙醇 10-30份去离子水 0-20份其中，所述纳米无机粒子选自二氧化硅、三氧化二铝或二氧化钛；所述偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；所述润滑剂选自聚四氟乙烯水分散体、二硫化钼粉末或石墨粉末中的一种或多种；所述耐磨剂选自氧化铬或氧化铝；所述分散剂为十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
2.根据权利要求1所述的改性环氧树脂干膜润滑剂，其特征在于所述环氧树脂为E-06 或E-033配置而成的单组分水性环氧树脂乳液。
3.根据权利要求1所述的改性环氧树脂干膜润滑剂，其特征在于所述润滑剂为聚四氟 乙烯水分散体和二硫化钼粉末的组合，且两者的重量百分比为1-4 1。
4.根据权利要求1所述的改性环氧树脂干膜润滑剂，其特征在于所述耐磨剂的粒度为 0. 5-5 μ m0
5.一种改性环氧树脂干膜润滑剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤(1)将偶联剂对纳米无机粒子进行表面改性，方法为将0.1-0. 5份的偶联剂和1-5份 的无机纳米粒子加入到10-30份无水乙醇中，磁力搅拌均勻后加入到100-120份的环氧树 脂中，获得纳米改性水性环氧乳液；(2)向20-60份的润滑剂和10-20份的耐磨剂的混合物中滴加1-4份分散剂，然后加入 到上述纳米改性水性环氧乳液中，混合均勻，加入0-20份去离子水调节涂料的粘度，得到 改性环氧树脂干膜润滑剂；其中，所述纳米无机粒子选自二氧化硅、三氧化二铝或二氧化钛；所述偶联剂选自 Y-氨丙基三乙氧基硅烷或Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；所述润滑剂选自聚四 氟乙烯水分散体、二硫化钼粉末或石墨粉末中的一种或多种；所述耐磨剂选自氧化铬或氧 化铝；所述分散剂为十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
6.根据权利要求5所述的改性环氧树脂干膜润滑剂，其特征在于所述环氧树脂为E-06 或E-033配置而成的单组分水性环氧树脂乳液。
7.根据权利要求5所述的改性环氧树脂干膜润滑剂，其特征在于所述润滑剂为聚四氟 乙烯水分散体和二硫化钼粉末的组合，且两者的重量百分比为1-4 1。
8.根据权利要求5所述的改性环氧树脂干膜润滑剂，其特征在于所述耐磨剂的粒度为 0. 5-5 μ m0
全文摘要
本发明公开了一种改性环氧树脂干膜润滑剂，其特征在于包括下述组分环氧树脂100-120份、纳米无机粒子1-5份、偶联剂0.1-0.5份、润滑剂20-60份、耐磨剂10-20份、分散剂1-4份、无水乙醇10-30份、去离子水0-20份；其制备方法为先用偶联剂对纳米无机粒子进行表面改性，然后加入到环氧树脂中，获得纳米改性水性环氧乳液；再向润滑剂和耐磨剂的混合物中滴加分散剂，然后加入到上述纳米改性水性环氧乳液中，混合均匀，加入去离子水调节涂料的粘度，即可得到改性环氧树脂干膜润滑剂。本发明有机挥发物排放量低，摩擦学性能、强度、韧性、耐候性、耐蚀性等综合性能好，工艺制备简单。
文档编号C10M145/18GK101838576SQ200910096900
公开日2010年9月22日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者乌学东, 张昕, 戴丹, 王慧 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所