一種雙組份鋁質(zhì)金屬耐腐蝕修補(bǔ)劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁質(zhì)金屬修補(bǔ)劑。
【背景技術(shù)】
[0002] -些需要在高溫工況下工作的鋁合金設(shè)備，如鋁合金風(fēng)葉、鋁合金淬火爐等設(shè)備， 出現(xiàn)破損或斷裂時(shí)一般需要修補(bǔ)劑來進(jìn)行修補(bǔ)，金屬修補(bǔ)劑是設(shè)備維修中表面粘涂與膠 接的關(guān)鍵技術(shù)，它是由高分子聚合物及金屬粉末、陶瓷粉末和纖維組成的雙組份（或多組 份）膠泥狀復(fù)合材料，廣泛用于零件耐磨損、耐腐蝕修復(fù)和預(yù)保護(hù)涂層及用來修補(bǔ)零件各 種缺陷（如裂紋、劃傷、尺寸超差、鑄造氣孔、砂眼）以及密封堵漏等，其工藝簡(jiǎn)便易行，只 需將雙組份按比例混合均勻，涂敷于經(jīng)除銹、除油的表面，固化后修整即可，是一種省工、省 時(shí)、經(jīng)濟(jì)、耐用、靈活、方便、理想的新型修補(bǔ)材料，是目前發(fā)展最快的復(fù)合材料之一。
[0003] 傳統(tǒng)的用于高溫粘接的無機(jī)膠盡管耐高溫性較好，但存在內(nèi)聚強(qiáng)度低，脆性大，耐 水性，耐酸堿性差等缺陷，如，專利申請(qǐng)CN1253156A公布的陶瓷膠黏劑盡管耐溫性較好，但 高溫下材料易發(fā)生膨脹，粘接線膨脹系數(shù)相差較大的材料時(shí)，膠層與粘接界面上將產(chǎn)生較 大的熱應(yīng)力，進(jìn)而損壞粘接效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種耐高溫、耐酸堿、且具 有強(qiáng)粘度的修補(bǔ)劑。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種雙組份鋁質(zhì)金屬耐腐蝕修補(bǔ)劑，包括以下 重量百分比的組分：環(huán)氧樹脂20-25份，固化劑10-15份，補(bǔ)強(qiáng)填料18-23份，偶聯(lián)劑10-15 份，微粉5-8份，活性劑3-6份，增粘劑1-3份，消泡劑0. 1~0. 5份，稀釋劑30-35份。
[0006] 環(huán)氧樹脂采用雙酚A環(huán)氧樹脂，為E14、E44、E40中的一種或者幾種的混合物。優(yōu) 選E14型雙酚A環(huán)氧樹脂。
[0007] 固化劑為線型酚醛樹脂或線型多氨類聚酰胺樹脂，優(yōu)選線型多氨類聚酰胺樹脂。 本改進(jìn)通過采用線型多官能度（官能度大于等于3)樹脂為固化劑，有效地提高了修補(bǔ)劑的 固化效果，有效地提高了產(chǎn)品的性能，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)修補(bǔ)劑的強(qiáng)度、抗老化性能、耐腐蝕 性能等進(jìn)行了改性。
[0008] 補(bǔ)強(qiáng)填料選用改性凹凸棒石粘土粉末，通過以下步驟制備：（1)稱量100g細(xì)度為 200~400目的凹凸棒石粘土放入800~1000 ml蒸饋水中，用50~100mL濃度為Imo 1/L 的鹽酸在80~100°C中處理1~3小時(shí)，然后攪拌2~4小時(shí)制備懸浮液；（2)將懸浮液 加入5~IOmL的復(fù)合活性劑，加入15-20g納米氧化硅，滴加 NaOH溶液調(diào)整懸浮液的pH值 至6~8,再攪拌2~4小時(shí)制備懸浮液；所述復(fù)合活性劑由有機(jī)化合物和非離子型表面 活性劑以體積比1:1-1:2組成；有機(jī)化合物為有機(jī)聚硅氧烷或有機(jī)羧酸(如硬脂酸，已二酸 等)，優(yōu)選環(huán)氧基聚硅氧烷或硬脂酸。非離子型表面活性劑選用烷基酚聚氧乙烯醚型活性劑 (0P-10)、失水山梨醇脂肪酸酯型活性劑（S80)或吐溫-20型活性劑，優(yōu)選烷基酚聚氧乙烯 醚型活性劑；（3)將懸浮液進(jìn)行3500r/min轉(zhuǎn)速離心處理5~lOmin，回收的固體物烘干， 研細(xì)，即得所述改性凹凸棒石粘土粉末。利用凹凸棒石粘土特殊纖維狀晶體形態(tài)的層鏈狀 結(jié)構(gòu)，在粘結(jié)劑形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通過凹土表面吸附納米氧化硅粉末的羥基與粘結(jié)劑通 過氫鍵結(jié)合，提高粘結(jié)劑聚合的交聯(lián)度，提高修補(bǔ)劑固化的強(qiáng)度。
[0009] 偶聯(lián)劑選用選用甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷 或乙烯基三甲氧基硅烷，優(yōu)選十二烷基三甲氧基硅烷。偶聯(lián)劑表面的官能團(tuán)與修補(bǔ)劑發(fā)生 縮合反應(yīng)，提高修補(bǔ)劑的固化速度，提高修補(bǔ)劑在鋁合金表面的粘結(jié)強(qiáng)度。
[0010] 微粉選用納米氧化錯(cuò)，提尚修補(bǔ)劑的熱穩(wěn)定性，提尚修補(bǔ)劑的耐溫性，并能夠提尚 修補(bǔ)劑在鋁合金表面的剪切強(qiáng)度。
[0011] 活性劑選擇非離子型活性劑，選擇聚氧乙烯油醇醚型、乙氧基化甲基葡萄糖苷硬 脂酸脂型、吐溫20型（聚氧乙烯失水山梨醇酐單月桂酸脂）活性劑，優(yōu)選聚氧乙烯油醇醚型 活性劑。
[0012] 增粘劑選用三烷氧硅烴基三聚異氰酸酯、烷亞乙基二胺、環(huán)狀氨烴基硅烷，優(yōu)選三 烷氧硅烴基三聚異氰酸酯，提高修補(bǔ)劑與鋁合金表面的粘結(jié)強(qiáng)度。
[0013] 消泡劑為上海梓意化工有限公司生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂用消泡劑，由聚醚類和脂類經(jīng)過 特定的配方配制而成，外觀微黃，在環(huán)氧樹脂中完全透明，不會(huì)使環(huán)氧樹脂變白，變混，不影 響透明度，用來消除環(huán)氧樹脂在生產(chǎn)和使用過程中產(chǎn)生的泡沫。
[0014] 稀釋劑選用四氫呋喃，具有較強(qiáng)的溶解性。
[0015] 本發(fā)明修補(bǔ)劑組分的最佳配比為：環(huán)氧樹脂20份，固化劑10份，補(bǔ)強(qiáng)填料20份， 偶聯(lián)劑10份，微粉5份，活性劑3份，增粘劑1. 7份，消泡劑0. 3份，稀釋劑30份。
[0016] 本發(fā)明還提供了上述修補(bǔ)劑的制備方法，包括以下步驟：（1)取稀釋劑倒入攪拌 器中，向其中加入環(huán)氧樹脂采用十字?jǐn)嚨稊嚢杵鞒浞謹(jǐn)嚢?，攪拌速度?500~3000轉(zhuǎn)/ 分，攪拌時(shí)間為30~60分鐘；（2)將補(bǔ)強(qiáng)填料、微粉、活性劑以及消泡劑放入到步驟（1) 的混合體系中，充分?jǐn)嚢?，攪拌時(shí)間為1~2小時(shí)，將攪拌后的料漿經(jīng)真空去泡后制成組 分A待用；（3)將固化劑、偶聯(lián)劑以及增粘劑，放入十字?jǐn)嚨稊嚢杵鞒浞謹(jǐn)嚢?，攪拌速度?1500~3000轉(zhuǎn)/分，攪拌時(shí)間為30~60分鐘，制成組分B，待用。
[0017] 本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明以凹凸棒石粘土、納米氧化鋯為添加 劑，采用以改性環(huán)氧樹脂為基體和酚醛樹脂為固化劑，形成強(qiáng)粘度的無機(jī)耐高溫修補(bǔ)劑，具 有優(yōu)異的耐高溫性能，耐酸堿性能，且利用凹凸棒石粘土特殊的棒狀晶結(jié)構(gòu)，在固化劑作用 形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高修補(bǔ)劑與粘結(jié)界面的粘接效果。本發(fā)明修補(bǔ)劑利用各組分的特性及 其相互作用，在鋁合金基材表面制備的膜層能夠耐700°C高溫，無明顯的脫落、起毛等現(xiàn)象， 具有良好的耐水、耐酸堿及耐候性能。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明 實(shí)施例1 本發(fā)明修補(bǔ)劑制備及使用過程如下： (1)補(bǔ)強(qiáng)填料(改性凹土 /納米氧化硅復(fù)合粉料）的制備： (a)稱量100g細(xì)度為200~400目的凹凸棒石粘土放入800~1000 ml蒸餾水中，用濃 度為lmol/L的50~100mL鹽酸在80~100°C中處理1~3小時(shí)，同時(shí)攪拌2~4小時(shí)制 備懸浮液； (b) 將懸浮液加入5~IOmL的復(fù)合活性劑，加入15g納米氧化硅，滴加 NaOH溶液調(diào)整 懸浮液的pH值至6~8,再攪拌2~4小時(shí)制備懸浮液； (c) 將懸浮液進(jìn)行3500r/min轉(zhuǎn)速離心處理5~10min，回收的固體物烘干，研細(xì)，即得 所述改性凹土粉料。
[0019] (2)取30g四氫呋喃倒入攪拌器中，向其中加入20g E14型雙酚A環(huán)氧樹脂采用十 字?jǐn)嚨稊嚢杵鞒浞謹(jǐn)嚢?，攪拌速度?500轉(zhuǎn)/分，攪拌時(shí)間為30分鐘； (3) 將20g改性凹凸棒石粘土粉末、5g納米氧化鋯、3g聚氧乙烯油醇醚型活性劑以及 〇. 3g環(huán)氧樹脂用消泡劑放入到步驟（1)的混合體系中，充分?jǐn)嚢?，攪拌時(shí)間為1小時(shí)，將攪 拌后的料漿經(jīng)真空去泡后制成組分A待用； (4) 將IOg線型多氨類聚酰胺樹脂、IOg十二烷基三甲氧基硅烷以及I. 7g三烷氧硅烴 基三聚異氰酸酯，放入十字?jǐn)嚨稊嚢杵鞒浞謹(jǐn)嚢?，攪拌速度?500轉(zhuǎn)/分，攪拌時(shí)間為30 分鐘，制成組分B，待用； (5) 將待處理的鋁質(zhì)金屬件放入30%鹽酸溶液浸泡2分鐘，然后取出放入丙酮中超聲清 洗30分鐘然后用去離子水進(jìn)行漂洗去除無機(jī)和有機(jī)污染物，取出金屬件放入70°C烘箱中 快速烘干表面水，使得鋁質(zhì)金屬?gòu)氐壮P，表面達(dá)到干凈光滑，將鋁質(zhì)金屬放入PH值10以 內(nèi)的表面活性液中進(jìn)行鈍化處理，待用； (6) 將組分A與B放入容器中進(jìn)行攪拌，在電動(dòng)攪拌機(jī)以100轉(zhuǎn)/分速度攪拌30分鐘， 將攪拌好的修補(bǔ)劑涂于鋁質(zhì)金屬表面，可先涂少許，用刮板或膠刀反復(fù)按壓，使修補(bǔ)劑與鋁 質(zhì)金屬基體充分浸潤(rùn)灌實(shí)，然后再涂剩余的修補(bǔ)劑。
[0020] (7)將修補(bǔ)劑涂于鋁質(zhì)金屬表面后先在室溫下放置2小時(shí)，然后加熱到60°C，恒溫 保持2小時(shí)，