一种常温固化型黑色耐磨涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种既可用于铝合金工件又可用于塑料工件表面防护的常温固化型黑色耐磨涂料及其制备方法，涂料主要由有机硅改性聚氨酯、混合溶剂、填料和助剂组成，与三异丙醇胺混合均匀后喷涂或刷涂于铝合金工件表面或塑料工件表面，常温下即可固化，2小时即可表干，24小时实干，所形成的涂层具有较好的耐磨性能，抗冲击强度高，耐水、耐酸、耐碱、耐盐、耐油、柔韧性强。本发明专利技术可广泛用于武器装备和民用铝合金件、塑料件表面的耐磨涂层防护处理。

【技术实现步骤摘要】
一种常温固化型黑色耐磨涂料及其制备方法
本专利技术涉及一种适用于金属材料和非金属材料表面防护的常温固化型黑色耐磨涂料及其制备方法，属于表面处理

技术介绍
表面处理技术是指将有机复合材料在金属或非金属材料表面形成粘结涂层，用于修复和减缓工件磨损、延长工件使用寿命的一种技术，具有很好的应用前景。金属工件或非金属工件在使用过程中收到冲击、摩擦，在一定程度上影响了其表面形貌，进而影响到其防腐效果，造成工件在实际使用过程中质量下降、使用寿命缩短。现阶段，在各行业的装备制造中，轻量化已经成为一种趋势，应用质量较轻的铝合金等金属材料和塑料材料作为零部件的情况将大量存在，随着使用强度的加大，零部件收到的冲击、磨损也大大加强，需及时进行表面修复。而目前采用的喷漆工艺，由于存在涂层易剥落，耐磨性能差等问题，不能满足当前要求。因此，研制一种既可用于铝合金等金属材料又可用于塑料等非金属材料表面状态修复的耐磨涂料显得十分必要。目前，装备制造过程中铝合金件的前期表面处理用的是阳极氧化法。利用聚氨酯树脂形成的涂层可以对其表面进行修复，可以起到很好的耐磨效果，但涂层的耐高温及热老化性能较差。要提高涂层的综合性能，就需要对聚氨酯树脂进行改性。常用的方法是用有机硅树脂改性聚氨酯树脂。有机硅树脂中的Si-O-Si的长链形成稳定骨架，有机基团与硅原子相连可以形成侧基，正是由于有机硅树脂有这种特殊的结构和组成，其耐热性、耐候性、憎水性、阻燃性都较好。将有机硅树脂用于聚氨酯树脂的改性，可显著这两种树脂的材料性能，有效克服单一高分子材料自身的缺陷。另外，在有机硅改性聚氨酯树脂中加入纳米级填料(如SiO2，MoS2，Al2O3，Cr2O3等)和其他助剂进一步改性，结果表明，涂料的附着力、抗冲击强度、抗磨损能力都提高了很多。能否设计一种既可用于铝合金等金属材料又可用于塑料等非金属材料表面状态修复的黑色耐磨涂料，同时常温固化，涂装方便，固化后的膜层有优异的耐磨性能，在军用和民用特种涂料领域，是重要方向之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种既可用于铝合金等金属材料又可用于塑料等非金属材料表面状态修复的黑色耐磨涂料。本黑色耐磨涂料的组成及含量(质量百分比)为：本黑色耐磨涂料所用填料的组成及含量(质量百分比)为：本黑色耐磨涂料所用助剂的组成及含量(质量百分比)为：本黑色耐磨涂料所用混合溶剂是由二甲苯∶乙酸丁酯∶丙二醇甲醚乙酸酯＝2∶2∶1混合而成。本黑色耐磨涂料的生产工艺过程为：(1)聚氨酯预聚体制备：在60℃、氮气保护条件下，边搅拌边将一定量的MDI-50滴入聚醚多元醇3050，滴加完毕后升温至90℃，搅拌3h，得到聚氨酯预聚体。(2)有机硅改性聚氨酯树脂制备：按配比分别加入有机硅树脂TSR144、聚氨酯预聚体和混合溶剂，升温至120℃，恒温搅拌4h，得到有机硅改性聚氨酯树脂。(3)黑色涂料制备：在70℃、高速搅拌状态下，将一定量的填料、助剂加入有机硅改性聚氨酯树脂中，混合均匀即制得黑色耐磨涂料。本黑色耐磨涂料的使用方法：将制备的涂料和固化剂三异丙醇胺按比例混合均匀，加入适量溶剂调节到合适的粘度即可喷涂或刷涂使用。本黑色耐磨涂料的主要优点是：(1)本涂料适用广，既可用于铝合金阳极氧化层的表面防护，还可用于塑料、橡胶、尼龙等材料的表面防护。(2)本涂料所形成的涂层具有较好的耐磨性能，抗冲击强度高，耐水、耐酸、耐碱、耐盐、耐油、柔韧性强。(3)本涂料固化温度低，速度快，常温下2小时左右即可表干，24小时左右实干。具体实施方式实施例1：将10份有机硅树脂TSR144溶于10份混合溶剂中，在室温下完全溶解后，加入11份聚氨酯预聚体，在温度120℃下恒温搅拌4小时，然后降温至70℃，边高速搅拌边加入20份填料、助剂1份，三异丙醇胺1份，混合均匀。实施例2：将10份有机硅树脂TSR144溶于10份混合溶剂中，在室温下完全溶解后，加入14份聚氨酯预聚体，在温度120℃下恒温搅拌4小时，然后降温至70℃，边高速搅拌边加入20份填料、助剂1份，三异丙醇胺1份，混合均匀。上述实施例所得到的涂料及涂层性能见表1。表1性能测试表注：①检验时漆膜厚度25±5微米；②耐磨实验条件：负荷500g，5000转。上述实施例的耐磨性能通过以下试验进行验证。1、涂层硬度测试试验此试验用于验证实施例的涂层硬度，试验方法参照GB/T6739-2006。参考例：表面干净的空白铝合金试片，标准符合GB9271-88中要求的制备方法。比较例：将10份有机硅树脂TSR144溶于10份混合溶剂中，在室温下完全溶解后，然后升温至70℃，边高速搅拌边加入20份填料、助剂1份，三异丙醇胺1份，混合均匀。与实施例对照的比较例为空白铝合金试片。试验一：将参考例的空白铝合金试片水平置于试验仪器工作台上；试验二：将比较例的涂料喷涂于干净铝合金试片表面，待涂层完全干燥后，测量其膜厚为20μm，水平置于试验仪器工作台上；试验三：将实施例1的涂料喷涂于干净铝合金试片表面，待涂层完全干燥后，测量其膜厚为20μm，水平置于试验仪器工作台上；试验四：将实施例2的涂料喷涂于干净铝合金试片表面，待涂层完全干燥后，测量其膜厚为30μm，水平置于试验仪器工作台上。试验条件：在试片表面的涂层上推动硬度逐渐增加的铅笔，以此来测定涂层的硬度。铅笔负载750g，铅笔与试片夹角为45°。试验结果见表2。表2涂层硬度试验结果由表2测试结果可以看出，表面干净且未做任何处理的空白铝合金试片表面硬度较差，涂有比较例涂料的铝合金试片表面硬度有所提高。涂有实施例1和2的铝合金试片表面比涂有比较例的试片表面硬度效果显著提高，并且涂层由20μm加厚至30μm后，表面硬度有提高，但提高不明显。2、涂层耐磨性能测试试验此试验用于验证实施例的涂层的耐磨性能，试验方法参照GB/T23988-2009。参考例：表面干净的空白铝合金试片，标准符合GB9271-88中要求的制备方法。比较例：将10份有机硅树脂TSR144溶于10份混合溶剂中，在室温下完全溶解后，然后升温至70℃，边高速搅拌边加入20份填料、助剂1份，三异丙醇胺1份，混合均匀。与实施例对照的比较例为空白铝合金试片。涂层厚度以GB/T13452.2中规定的方法测定。试验一：将参考例的空白铝合金试片水平置于试验仪器工作台上；试验二：将比较例的涂料喷涂于干净铝合金试片表面，待涂层完全干燥后，测量其膜厚为20μm，水平置于试验仪器工作台上；试验三：将实施例1的涂料喷涂于干净铝合金试片表面，待涂层完全干燥后，测量其膜厚为20μm，水平置于试验仪器工作台上；试验四：将实施例2的涂料喷涂于干净铝合金试片表面，待涂层完全干燥后，测量其膜厚为30μm，水平置于试验仪器工作台上。试验条件：在温度为23±2℃，相对湿度50±5％时，在每块试片上标出1个直径25mm的圆形区域，以45°角对准试验器的导管中心，将标准砂灌注在实验漏斗中，打开开关，使标准砂通过导管撞击到试片上，直至厚度为T的涂层被破坏出一个4mm直径的区域漏出底材，称量磨料的使用量V，计算耐磨性A(L/μm)＝V(L)/T(μm)。试验结果见表3。表3涂层耐磨性能试验结果由表3测试结果可以看出，表面干净且未做任何处理的空白铝合金试片被磨损本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种既可用于铝合金工件又可用于塑料工件表面防护的常温固化型黑色耐磨涂料，其配方及含量(质量百分比)为：有机硅树脂TSR‑144 10～15％、聚氨酯预聚体10～15％、填料20～30％、混合溶剂10～20％、助剂1～2％、三异丙醇胺10～15％，其中填料的组成及含量(质量百分比)为：纳米Fe

【技术特征摘要】
1.一种既可用于铝合金工件又可用于塑料工件表面防护的常温固化型黑色耐磨涂料，其配方及含量(质量百分比)为：有机硅树脂TSR-14410～15％、聚氨酯预聚体10～15％、填料20～30％、混合溶剂10～20％、助剂1～2％、三异丙醇胺10～15％，其中填料的组成及含量(质量百分比)为：纳米Fe3O440～60％、纳米SiC20～30％、纳米Cr2O310～20％，助剂的组成及含量(质量百分比)为：环烷酸锌10～30％、聚二甲基硅氧烷20～30％、...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡建伟，李志广，黄红军，王晓梅，万红敬，谭胜，
申请(专利权)人：中国人民解放军军械工程学院，
类型：发明
国别省市：河北,13