偶联剂在环氧树脂胶粘耐磨涂层中的应用（一）

更新时间：2021-06-02　点击：1063　所属栏目：行业动态 Update Time:2021-06-02 Hits:1063 Belong Column:

冲蚀磨损是较为常见的磨损形式之一,占常出现的磨损破坏总数的8%[1]。其广泛存在于现代工业生产中,如水轮机叶片、泥浆泵以及混凝土和沥青搅拌机中的搅拌叶片和护板的磨损等。因此,选择一种简单、快速、费用低、效果好的能防止及修复零部件磨损的工艺十分重要。以改性环氧树脂为粘接剂,添加陶瓷颗粒而成的复合材料,固化后具备了优异的耐冲蚀磨损性能[1],将其作为耐磨涂层材料应用于各类过流部件的表面,其涂覆工艺简单,成本低廉,无热影响区及变形。这种复合材料除了可用于零件表面耐腐蚀、耐磨损的预置涂层及零件腐蚀磨损表面的修复之外,还广泛用于修补工件上的各种缺陷如裂纹、划伤、尺寸超差及铸造缺陷等[2-9]。此共混体系当且仅当各有机相之间、无机填料及骨架材料表面与所接触的有机相之间牢固地粘合在一起,材料才能显示出良好的性能。为了改进界面之间的粘接,就需要一种界面交联剂,称为偶联剂。在环氧树脂胶粘剂中,成熟和实用的就是有机硅烷偶联剂,本试验应用的KH-550就属此类偶联剂,其表面能γc与环氧树脂粘接剂的表面能γ之间满足良好偶联效果必备条件:γ≥γ[10]。
有机硅烷偶联剂常用的使用方法有如下几种[8-10]:1)表面处理法。将质量分数为0.5%~1.0%的偶联剂配制成95%的乙醇溶液,使用时加入填料中并搅拌均匀,晾干后再在120~160°C下烘30min,然后冷却至室温即可。此法有利于偶联剂的均匀分散,可以在较短的时间内实现对填料表面的有机化处理。2)迁移法。将所选用的硅烷偶联剂按胶粘剂干胶量的1%~5%计,直接加到胶粘剂组分中去。在固化过程中,由于分子的扩散作用,偶联剂分子迁移到被粘接材料表面。3)对填料直接处理。4)把偶联剂加到环氧/填料混合体系中。后两种方法的缺点是不利于偶联剂的均匀分散,故在本实验中,笔者选用前两种使用方法处理碳化硅颗粒,并用超声波分散。
着重研究了在环氧胶粘涂层中加入偶联剂KH-550对共混体系粘接强度(包括剪切强度、拉伸强度及弯曲强度)、耐磨性的影响,以便确定在胶粘涂层中较好的使用方法及佳加入量。
1 试验
1.1 试验材料
本试验所采用的环氧胶粘涂层的基本配方为:
A组分:基料环氧树脂E-44/E-51=1/1,10.0g;增韧剂聚氨酯预聚体,2.0g;少许有机硅油消泡剂。
B组分:固化剂改性胺T31,2.0g;固化促进剂DMP30,0.5g。
1.2 试样的制备及测试方法
本试验的试验方案见表1。为了确定改性环氧树脂与钢及SiC粒子间的粘接强度,分别测定了改性环氧树脂与钢间的剪切强度和拉伸强度,以及改性环氧树脂粘接SiC粒子间的弯曲强度。剪切试样为50mm×20mm×3mm的片状试样,将2片试样搭接,中间充填改型环氧树脂,环氧树脂固化后进行剪切强度测定。