專利名稱：一種具有納米防腐層的波形彈簧的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彈性元件，尤其涉及ー種具有納米防腐層的波形彈簧的制備方法。
背景技術(shù)：
彈簧作為機械設備中的基礎件，在現(xiàn)代エ業(yè)等各個領(lǐng)域均有應用，從普通機床到載人航天，以至于有機械的地方就基本要用到彈簧，隨著開放程度的不斷深入，然而在引進的機械制造業(yè)、汽車、電機、國防、船舶、離合器等液壓機械行業(yè)不斷發(fā)展等エ業(yè)裝備在國內(nèi)得到了大量的應用，弾性元件作為機械零部件，在這些機器里，往往是不可缺少的，由于應用場合的復雜以及使用頻率高，弾性元件的磨損和腐蝕也是亟待解決的問題。涂料是一種涂覆在物體(被保護或被裝飾對象)表面、井能形成牢固附著的連續(xù)薄膜的配套性工程材料。涂料基質(zhì)是ー種高分子溶液或分散體，添加顔料、填料后調(diào)制而成涂料。涂料涂覆于物體表面后通過不同方式固化成“連續(xù)薄膜”(涂膜、涂層)才成為成品，起到預期的作用。通常涂料由成膜物、溶劑(有機)或水、顔料、填料以及助劑等成份所組成。其中，成膜物是使涂料牢固附著于被涂物表面上形成連續(xù)薄膜的主要物質(zhì)，是構(gòu)成涂料的基礎，對涂膜的物理化學性能起著決定作用；有機溶劑和水的作用是使成膜物分散形成粘稠液體，調(diào)整體系黏度，使涂料適合貯存和施工應用:顏料賦予涂料各種顏色，對物體起裝飾作用，美化環(huán)境，其對涂膜的防銹、耐曬、耐水耐化學藥品性起重要作用；填料和助劑則可以改進涂料生產(chǎn)エ藝，改善涂料施工和固化條件及涂膜外觀，同時可有效提高涂料的貯存穩(wěn)定性，提升產(chǎn)品質(zhì)量，賦予涂料特殊功能等等。環(huán)顧周圍空間，涂料無處不在。在室內(nèi)，涂料可涂覆在墻壁、冰箱、櫥柜和家具上，不大明顯的涂料如電動機電線、電視機印刷電路、錄音錄像帶和光盤上；在戶外，房屋、汽車以及計算機系統(tǒng)的元件上都用到了涂料。涂料的用途十分廣泛，主要包括以下幾個方面:(I)保護作用:涂料可在被涂物上形成牢固附著的連續(xù)薄膜，可使物體與大氣及化學介質(zhì)隔離，起到保護作用。表面涂裝涂料是防腐蝕措施中最有效、最經(jīng)濟的手段。(2)裝飾作用:被涂物經(jīng)過涂料裝飾后，因美感增加而升值。由于色彩鮮艷豐富的涂料裝點著各種物體，才使得居住環(huán)境變得五彩繽紛，人們的生活也變得多姿多彩。(3)標志作用:道路畫線，各種交通標志用涂料，以表示警告、危險、安全、前迸、停止等信號；化工廠不同物料輸送管道外壁涂覆不同顔色的涂料，使化工操作人員工作更加安全。(4)特殊作用:眾所周知，目前納米技術(shù)己成為繼互聯(lián)網(wǎng)、基因工程等之后人們關(guān)注的又ー熱點。納米科技是在20世紀80年代末、90年代初逐步發(fā)展起來的前沿、交叉性新興科學，它的迅猛發(fā)展己經(jīng)成為21世紀科學技術(shù)發(fā)展的主流。高科技的飛速發(fā)展對高性能材料的要求越來越高，在時間上的要求也越來越迫切，而納米尺寸合成為發(fā)展高性能新材料和對現(xiàn)有材料性能進行改善提供了 ー個新的途徑。最近，在美國材料研究協(xié)會舉辦的秋季會議上己正式提出“納米材料工程”的概念，目的是加快納米材料轉(zhuǎn)化為高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的進程，縮短基礎研究、應用研究和開發(fā)研究的周期，這是當今新材料研究的重要特點，誰在這方面下功夫，誰就能占領(lǐng)21世紀新材料研究的“制高點”，就會在21世紀新材料的研究中處于優(yōu)勢地位。此外，德國，日本等國家也制定了納米復合材料的研究計劃。納米復合材料研究的熱潮已經(jīng)形成。納米復合材料之所以能成為研究的熱潮，是因為其與傳統(tǒng)材料相比，有著無法比擬的優(yōu)越性能，而且將納米技術(shù)引入到材料中，可以賦予傳統(tǒng)材料新的功能。比如將納米技術(shù)引入到涂層材料中制得的納米涂料具有高強、高韌、高硬度等特性，因其在材料表面起到保護等作用而有著廣闊的應用前景。近年來納米涂層材料發(fā)展的趨勢由單一納米涂層材料向納米復合涂層材料發(fā)展。芬蘭技術(shù)研究中心等用磁控濺射法成功地在炭鋼表面涂覆納米復合涂層(MoSi2/SiC)，在5000C下熱處理Ih后，涂層硬度可達20.8GPa，較炭鋼提高了幾十倍，而且具有良好的抗氧化、耐高溫性能，同時克服了單層納米MoSi2涂層容易開裂的缺點，充分顯示了納米復合涂層的優(yōu)越性。納米科技不僅是信息技術(shù)、生物技術(shù)等領(lǐng)域飛躍發(fā)展的推動力，而且因其具有獨特的物理、化學、生物特性為涂料這一傳統(tǒng)工業(yè)的發(fā)展提供了新的機遇。納米涂料一般由納米材料與有機涂料復合而成，更嚴格地講應稱作納米復合涂料(Nanocomposite coating)。復合涂料必須至少滿足兩個條件才能稱為納米涂料:一是至少有一種材料的尺度在1-1OOnm之間，二是由于納米相的存在而使涂料性能得到顯著提高或賦予涂料新的功能，二者缺一不可。廣義地講,納米涂層材料還包括:金屬納米涂層材料和無機納米涂層材料。金屬納米涂層材料主要是指材料中含有納米晶體，無機納米涂層材料則是由納米粒子之間的熔融、燒結(jié)復合而得，通常所說的納米涂料均指有機納米復合涂料。目前，用于涂料的納米粒子主要是某些金屬氧化物(如TiO2, Fe2O3, ZnO等)、納米金屬粉末(如納米Al, Co, Ti, Cr,Nd，Mo等)、無機鹽類(如CaCO3)和層狀硅酸鹽(如一維的納米級粘土)在涂料中加入納米微粒，如納米TiO2, Fe2O3, ZnO，SiO2, CaCO3及炭黑等作為填料或助劑，可以顯著提高涂料的機械強度、流變性能、防腐性能、耐光性能和耐候性能等。當納米粒子在涂料中達到納米級分散時，涂層是透明的，并且可以屏蔽紫外光(例如對波長400nm以內(nèi)的紫外線反射率達70%以上)，因此可以顯著改善其保光、保色、抗老化性以及隔熱性能，可作為優(yōu)良的罩光漆。納米粒子填充涂料因其優(yōu)良的耐候性、裝飾性、抗污染性及抗菌性等而完全符合當代環(huán)保要求，可用作特種涂料，受到高度重視，成為21世紀最有前途的涂料之一。專利CN100503754C公開了一種水性環(huán)氧復合涂料及其制備方法，該發(fā)明所用固化劑分子鏈段中既含親水基團，又含親油基團，因而具有乳化功能，而不用加入乳化劑。但所用納米二氧化硅等填料的分散性不佳，易沉降。專利CN101280144B公開了一種吸波重防腐納米涂料，該涂料以環(huán)氧改性丙烯酸彈性樹脂為基體，加入納米鈦合金、碳纖維、銅粉等無機納米填料。但欲使納米技術(shù)在涂料中真正得到廣泛的應用，還需要解決一些關(guān)鍵性的技術(shù)問題，如納米粒子在涂料中能否穩(wěn)定分散，納米粒子加入量等等。納米粒子在涂料中的穩(wěn)定分散直接關(guān)系到納米粒子的加入能否使涂料的各種性能得到提高，在彈性元件上應用耐磨防腐納米涂料也是具有實際需求和亟待解決的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有納米防腐層的波形彈簧的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種具有納米防腐層的波形彈簧的制備方法，其特征在于:
首先，通過機械加工手段，制得主體為沿圓周方向帶有若干個正弦而形成的墊圈式彈簧的波形彈簧；
然后，在主體結(jié)構(gòu)上覆一層納米防腐層，并且該納米防腐層由以下步驟制得:
(1)將分子量3000的聚醚ニ元醇、蓖麻油、有機粘土加入到反應釜中混合，并攪拌升溫，當溫度升至60で時，滴加甲苯ニ異氰酸酷，4(T50min加完；
(2)然后在60で保溫攪拌3(T50min后，再升溫至80で保溫攪拌，取樣測端基NCO值；
(3)當NCO達到3.0 %后，降溫至40°C，向反應體系中加入苯こ烯，攪拌3(T50min，在40°C下真空脫氣3(T40min，即得A組分一聚氨酯預聚體；其中聚醚ニ元醇與蓖麻油的質(zhì)量比為6: f 4:1，甲苯ニ異氰酸酯的添加量按異氰酸指數(shù)(NC0/0H) =1.5:T2.5:1計算，苯こ烯和有機粘土的添加量按聚氨酷、聚苯こ烯、有機粘土組成比為聚氨酯2(T80重量份、聚苯こ烯40 80重量份、有機 粘土 1 10重量份加入；
(4)將分子量3000的聚醚ニ元醇、蓖麻油、偶氮ニ異丁睛、二月硅酸ニ丁基錫加入到反應釜中，常溫攪拌3(T50min后，得到B組分；其中聚醚多元醇與蓖麻油的質(zhì)量比為l:r1:5,偶氮ニ異丁睛的添加量為苯こ烯質(zhì)量的3.(T4.0 %，二月硅酸ニ丁基錫的添加量為聚醚ニ元醇、蓖麻油、甲苯ニ異氰酸酯總質(zhì)量的0.3^0.6 % ；
(5)按B組分重量為A組分重量的8 15%的比例，將A組分與B組分在反應器中攪拌混合均勻，升溫至100で反應:T4 h，在100で下真空脫氣，冷卻至室溫，即得有機粘土-聚氨酯/聚苯こ烯三元納米復合防腐涂料；
(6)用刷子將步驟(5)制得的涂料均勻涂刷在波形彈簧主體上。本發(fā)明的有益效果在于，所提供的具有防腐耐磨層波形彈簧，其防腐耐磨層結(jié)合了聚氨酯與聚苯こ烯各自優(yōu)異的性能一歩合成聚氨酷/聚苯こ烯互穿網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。并且將片層結(jié)構(gòu)的有機粘土在聚合的過程中高效剝離，并均勻分散于有機基體中，克服了現(xiàn)有技術(shù)中納米粒子易團聚，與有機基體結(jié)合力較弱的缺點，制備エ藝簡單方便、涂膜性能優(yōu)異、成本低。


圖1為本發(fā)明制備方法制得的具有防腐耐磨層的波形彈簧。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作進ー步詳細說明，但本發(fā)明保護范圍不局限于所述內(nèi)容。實施例1:
首先，通過機械加工手段，制得如圖1所示的主體為沿圓周方向帶有若干個正弦而形成的墊圈式彈簧的波形彈簧；
然后，在主體結(jié)構(gòu)上覆一層納米防腐層，并且該納米防腐層由以下步驟制得:
(1)將分子量3000的聚醚ニ元醇、蓖麻油、有機粘土加入到反應釜中混合，并攪拌升溫，當溫度升至60で時，滴加甲苯ニ異氰酸酷，40min加完；
(2)然后在60で保溫攪拌30min后，再升溫至80で保溫攪拌，取樣測端基NCO值；(3)當NCO達到3.0 %后，降溫至40°C，向反應體系中加入苯乙烯，攪拌30min，在40°C下真空脫氣30min，即得A組分一聚氨酯預聚體；其中聚醚二元醇與蓖麻油的質(zhì)量比為6:1，甲苯二異氰酸酯的添加量按異氰酸指數(shù)(NC0/0H) =1.5:1計算，苯乙烯和有機粘土的添加量按聚氨酯、聚苯乙烯、有機粘土組成比為聚氨酯20份、聚苯乙烯80份、有機粘土 I份加入；
(4)將分子量3000的聚醚二元醇、蓖麻油、偶氮二異丁睛、二月硅酸二丁基錫加入到反應釜中，常溫攪拌30min后，得到B組分；其中聚醚多元醇與蓖麻油的質(zhì)量比為1: Γ : 5，偶氮二異丁睛的添加量為苯乙烯質(zhì)量的3.0 %，二月硅酸二丁基錫的添加量為聚醚二元醇、蓖麻油、甲苯二異氰酸酯總質(zhì)量的0.3% ；
(5)按B組分重量為A組分重量的8%的比例，將A組分與B組分在反應器中攪拌混合均勻，升溫至100 °C反應3 h，在100 °C下真空脫氣，冷卻至室溫，即得有機粘土-聚氨酯/聚苯乙烯三元納米復合防腐涂料；
(6)用刷子將步驟(5)制得的涂料均勻涂刷在波形彈簧主體上。本實施例制得的具有納米防腐層的波形彈簧，其防腐性能良好，并且經(jīng)過5000次壓縮試驗后涂層完好。
實施例2:
首先，通過機械加工手段，制得如圖1所示的主體為沿圓周方向帶有若干個正弦而形成的墊圈式彈簧的波形彈簧；
然后，在主體結(jié)構(gòu)上覆一層納米防腐層，并且該納米防腐層由以下步驟制得:
(1)將分子量3000的聚醚二元醇、蓖麻油、有機粘土加入到反應釜中混合，并攪拌升溫，當溫度升至60 1:時，滴加甲苯二異氰酸酯，45min加完；
(2)然后在601:保溫攪拌40min后，再升溫至80 1:保溫攪拌，取樣測端基NCO值；
(3)當NCO達到3.0 %后，降溫至40°C，向反應體系中加入苯乙烯，攪拌40min，在40°C下真空脫氣35min，即得A組分一聚氨酯預聚體；其中聚醚二元醇與蓖麻油的質(zhì)量比為5:1，甲苯二異氰酸酯的添加量按異氰酸指數(shù)(NC0/0H) =2:1計算，苯乙烯和有機粘土的添加量按聚氨酯、聚苯乙烯、有機粘土組成比為聚氨酯40份、聚苯乙烯60份、有機粘土 5份加入；
(4)將分子量3000的聚醚二元醇、蓖麻油、偶氮二異丁睛、二月硅酸二丁基錫加入到反應釜中，常溫攪拌3(T50min后，得到B組分；其中聚醚多元醇與蓖麻油的質(zhì)量比為1:4.5，偶氮二異丁睛的添加量為苯乙烯質(zhì)量的3.5 %，二月硅酸二丁基錫的添加量為聚醚二元醇、蓖麻油、甲苯二異氰酸酯總質(zhì)量的0.4 % ；
(5)按B組分重量為A組分重量的12%的比例，將A組分與B組分在反應器中攪拌混合均勻，升溫至100 °C反應3 h，在100 °C下真空脫氣，冷卻至室溫，即得有機粘土-聚氨酯/聚苯乙烯三元納米復合防腐涂料；
(6)用刷子將步驟(5)制得的涂料均勻涂刷在波形彈簧主體上。本實施例制得的具有納米防腐層的波形彈簧，其防腐性能良好，并且經(jīng)過5000次壓縮試驗后涂層完好。
實施例3:
首先，通過機械加工手段，制得如圖1所示的主體為沿圓周方向帶有若干個正弦而形成的墊圈式彈簧的波形彈簧；
然后，在主體結(jié)構(gòu)上覆一層納米防腐層，并且該納米防腐層由以下步驟制得:
(1)將分子量3000的聚醚ニ元醇、蓖麻油、有機粘土加入到反應釜中混合，并攪拌升溫，當溫度升至60で時，滴加甲苯ニ異氰酸酷，50min加完；
(2)然后在60で保溫攪拌50min后，再升溫至80で保溫攪拌，取樣測端基NCO值；
(3)當NCO達到3.0 %后，降溫至40°C，向反應體系中加入苯こ烯，攪拌50min，在40°C下真空脫氣40min，即得A組分一聚氨酯預聚體；其中聚醚ニ元醇與蓖麻油的質(zhì)量比為4:1，甲苯ニ異氰酸酯的添加量按異氰酸指數(shù)(NC0/0H) =2.5:1計算，苯こ烯和有機粘土的添加量按聚氨酷、聚苯こ烯、有機粘土組成比為聚氨酯80份、聚苯こ烯40份、有機粘土10份加入；
(4)將分子量3000的聚醚ニ元醇、蓖麻油、偶氮ニ異丁睛、二月硅酸ニ丁基錫加入到反應釜中，常溫攪拌50min后，得到B組分；其中聚醚多元醇與蓖麻油的質(zhì)量比為1:5，偶氮ニ異丁睛的添加量為苯こ烯質(zhì)量的4.0 %，二月硅酸ニ丁基錫的添加量為聚醚ニ元醇、蓖麻油、甲苯ニ異氰酸酯總質(zhì)量的0.6 % ；
(5)按B組分重量為A組分重量的15%的比例，將A組分與B組分在反應器中攪拌混合均勻，升溫至100で反應4 h，在100で下真空脫氣，冷卻至室溫，即得有機粘土-聚氨酯/聚苯こ烯三元納米復合防腐涂料；
(6)用刷子將步驟(5)制得的涂料均勻涂刷在波形彈簧主體上。 本實施例制得的具有納米防腐層的波形彈簧，其防腐性能良好，并且經(jīng)過5000次壓縮試驗后涂層完好。
權(quán)利要求
1.一種具有納米防腐層的波形彈簧的制備方法，其特征在于: 首先，通過機械加工手段，制得主體為沿圓周方向帶有若干個正弦而形成的墊圈式彈簧的波形彈簧； 然后，在主體結(jié)構(gòu)上覆一層納米防腐層，并且該納米防腐層由以下步驟制得: (1)將分子量3000的聚醚二元醇、蓖麻油、有機粘土加入到反應釜中混合，并攪拌升溫，當溫度升至60 1:時，滴加甲苯二異氰酸酯，4(T50min加完； (2)然后在601:保溫攪拌3(T50min后，再升溫至80 1:保溫攪拌，取樣測端基NCO值； (3)當NCO達到3.0 %后，降溫至40°C，向反應體系中加入苯乙烯，攪拌3(T50min，在40°C下真空脫氣3(T40min，即得A組分一聚氨酯預聚體；其中聚醚二元醇與蓖麻油的質(zhì)量比為6: f 4:1，甲苯二異氰酸酯的添加量按異氰酸指數(shù)(NC0/0H) =1.5:Γ2.5:1計算，苯乙烯和有機粘土的添加量按聚氨酯、聚苯乙烯、有機粘土組成比為聚氨酯2(Γ80重量份、聚苯乙烯4(Γ80重量份、有機粘土 f 10重量份加入； (4)將分子量3000的聚醚二元醇、蓖麻油、偶氮二異丁睛、二月硅酸二丁基錫加入到反應釜中，常溫攪拌3(T50min后，得到B組分；其中聚醚多元醇與蓖麻油的質(zhì)量比為1:Γ1:5,偶氮二異丁睛的添加量為苯乙烯質(zhì)量的3.(Γ4.0 %，二月硅酸二丁基錫的添加量為聚醚二元醇、蓖麻油、甲苯二異氰酸酯總 質(zhì)量的0.3^0.6 % ； (5)按B組分重量為A組分重量的8 15%的比例，將A組分與B組分在反應器中攪拌混合均勻，升溫至100 °C反應:Γ4 h，在100 °C下真空脫氣，冷卻至室溫，即得有機粘土-聚氨酯/聚苯乙烯三元納米復合防腐涂料； (6)用刷子將步驟(5)制得的涂料均勻涂刷在波形彈簧主體上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有納米防腐層的波形彈簧的制備方法，制得主體為沿圓周方向帶有若干個正弦而形成的墊圈式彈簧，在主體結(jié)構(gòu)上覆有一層納米防腐層，該納米防腐層中含有聚氨酯、聚苯乙烯、有機粘土，并且相應組分的重量比為聚氨酯20~80重量份、聚苯乙烯40~80重量份、有機粘土1~10重量份。本發(fā)明的具有納米防腐層的波形彈簧制備工藝簡單方便、涂膜性能優(yōu)異、成本低。
文檔編號C09D175/14GK103089876SQ20131004060
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月3日
發(fā)明者劉美福 申請人:劉美福