造纸辊筒用防粘耐磨涂料技术.doc

摘 要:实验以聚四氟乙烯悬浮液为主要原料,得到改性聚四氟乙烯最优涂料配方;将改性涂料在铸铁试样表面喷涂成型,涂层硬度为2H,附着力为1级;耐磨性为在500g的载荷下,与钢轮对磨500转,弦长为316mm;涂层结合强度为在250e以下经受20次以上骤冷骤热的冲击无变化;接触角为10715b;光泽度为49.7%(75b入射光);涂层的耐蚀性好;耐冲击性能为32次;涂料贮存期达1个月以上 聚四氟乙烯具有突出的表面不粘性,优异的耐高温、耐低温性,高度的化学稳定性等许多独特的优点[122]本研究以聚四氟乙烯悬浮液为主要原料,添加一些填料及助剂对其进行改性,通过正交实验和方差分析制得具有优良耐磨性、防粘性、耐蚀性的涂料,将其喷涂在造纸辊筒表面作为防粘涂层1 实 验实验工艺流程为:配制涂料--基材预处理--涂--塑化--性能测试1.1 改性聚四氟乙烯涂料的配制选用聚四氟乙烯(PTFE)浓缩分散液为基料,在其中添加填料(填料经烘干后过600目筛网)和助剂,步骤如下:称取所需聚四氟乙烯浓缩分散液,高速搅拌10min;添加不同量的锡青铜粉(Cu)、二硫化钼(MoS2)、三氧化二铬(Cr2O3)、聚苯硫醚树脂(PPS)等,高速搅拌30min;缓慢加入钛酸酯偶联剂NDZ2311W,搅拌30min;缓慢加入Foamaster1.1消泡剂,搅拌30min;缓慢加入Levelling620缔合型流平剂,搅拌30min;缓慢加入成膜助剂醇酯十二,搅拌120min。

配制好的涂料放置24h后方可进行涂装和性能测试1.2 基材预处理工艺选用棱角多、硬度适中、80目的石英砂为磨料,对基材进行喷砂处理用0.5~0.6MPa干燥洁净的压缩空气将磨料高速喷射到试样表面,以彻底清除杂质并使其粗化,喷距150mm,喷射角为30b~75b喷砂后,再用干燥洁净的压缩空气将基体表面清理干净1.3 喷涂工艺改性聚四氟乙烯涂料经100目筛网过滤后装入喷枪料斗,用0.4~0.5MPa的洁净干燥的压缩空气将涂料雾化;喷枪应与基体表面保持垂直并平行移动,移动速度为6~8m/min,速度过慢涂料会产生流淌,过快则涂层不易平滑;喷距控制在200~250mm,喷距过小时,基材表面的涂料在压缩空气的作用下变形,不能形成平整的涂层;距离过大则造成浪费涂层不宜过厚,一般为10~15Lm,否则在高温塑化过程中容易出现龟裂和皱皮;涂层太薄会降低工效,应采用多次喷涂逐层塑化的工艺1.4 塑化工艺配制好的涂料喷涂到铸铁表面后放入恒温干燥箱,加热至60~80℃(不宜超过80℃,否则涂层易起泡),保温20min;再升温到120℃,保温20min取出后放入箱式电阻炉中塑化,温度365~375℃,时间20min;第2遍涂层的塑化时间为30min。

然后将塑化后的试样浸入冷水进行处理1.5 性能测试采用GM光泽度测定仪测量漆膜的光泽度;按5GB/T9286)88色漆和清漆-涂膜的划格试验6测定涂层的附着力;采用FibroDAT1100型接触角测定仪测定涂层的防粘性;按5GB/T6739)86漆膜硬度铅笔测定法6,采用QHQ型涂膜铅笔划痕硬度仪测定涂层硬度;采用CM型无釉砖耐磨试验机测定涂层的耐磨性,以磨擦弦长表示耐磨效果;按5GB/T1763)88漆膜耐化学试剂性测定法6测定涂层的耐蚀性;按5GB/T1735)88漆膜耐热性测定法6测定涂层的耐热冲击性能;按5GB/T1732)796测定涂层的耐冲击性,钢球质量65g,下落高度500mm2 正交实验在大量探索性实验的基础上进行了5因素4水平正交实验(结果见表1),利用SPSS软件对数据进行了方差分析3 结果与分析3.1 各因素对涂层性能的影响从图1可知:聚苯硫醚(PPS)和锡青铜粉(Cu)用量的多少对硬度的影响较小;三氧化二铬(Cr2O3)颗粒的硬度较高,用量越大硬度也越高;二硫化钼(MoS2)颗粒硬度较低,适当的填料可以提高硬度,但用量过大,反而会降低涂层硬度从图1还可知:PPS用量对涂层附着力的影响较大。

李继红等人[3]认为:在高温下,PPS中硫醚键的极性S原子已被吸附到基体表面,发生了电荷转移,并使氧化态的Fe3+的结合能升高了1~2eVPPS中S原子的孤对电子与Fe3+的3d空轨道形成配位键,生成了一定数量的多核大分子配合物该配合物的生成对PPS涂层与金属基体的结合有一定贡献填料含量低时,聚四氟乙烯(PTFE)分子可以连续分布,表面张力不受影响;填料含量过高时,破坏了PTFE分子的连续性,使局部的表面张力变大,与水的接触角变小,其防粘性下降(见图1)实验中,PTFE板在2.8kg的载荷下,与钢轮对磨5000转后,测得其摩擦弦长为17.94mm,而在相同条件下,改性聚四氟乙烯涂层的摩擦弦长仅为8.32mm,摩擦10000转涂层也未被磨穿,且3000转以后涂层的摩擦弦长变化不大在摩擦过程中,部分涂层转移到钢轮表面由于PTFE的表面能极低,对于纯PTFE板,其转移膜对磨面的附着性能较差,因此,与钢轮摩擦时磨损严重而对于改性聚四氟乙烯涂层,由于适量的无机填料在PTFE基体中具有刚性支撑点作用,类似/物理交联0,阻止了PTFE的大面积损坏,使其由大片磨损变为复合涂层的小磨损另外,随着PTFE的不断磨损,填料在磨损表面富积,起到了支持负荷的作用,同时在正压力的作用下,部分富积的填料颗粒被重新嵌入涂层中,减少了PTFE被直接磨损的机会,从而提高了材料的耐磨性。

填料的刚性越大,/物理交联0作用越强这些填料能促进填充复合物向钢轮转移并提高转移膜对钢轮的粘附力,从而能大大降低涂层的磨损速率由此可以推断,填充涂层的摩擦性能与它能否在磨件表面形成均匀紧密的转移膜有很大关系在干磨条件下,能够形成均匀的、有一定厚度的转移膜便可呈现良好的摩擦特性[425]从图1可知:Cr2O3对涂层的耐冲击性能影响较大,其他填料用量对涂层的耐冲击性能影响不大涂层的耐冲击性能与涂层的附着力和韧性有关,附着力与韧性好,相应地耐冲击性能也好随着Cr2O3用量的增加,涂层的附着力和韧性降低,故其耐冲击性能也下降3.2 最佳涂料配方与涂层性能通过实验优选出最佳涂料配方与涂层性能,分别见表2及表34 结 论实验制得的改性聚四氟乙烯涂料配方为:聚四氟乙烯悬浮液100份;三氧化二铬6.7份;二硫化钼2.7份;锡青铜粉6.7份;聚苯硫醚5.3份;钛酸酯偶联剂NDZ2311W01002份;Foa2master111消泡剂0.006份;Lev2eling620乳胶漆用缔合型流平剂0.006份;成膜助剂醇酯十二0.012份此涂层具有优良的防粘性、耐磨性、附着力、耐蚀性、耐冲击性、耐高温性等综合性能,作为造纸辊筒表面的防粘涂层是可行的。