耐磨膠粘涂層是使用含有耐磨填料的膠粘劑涂敷在零件表面上所形成的一種新型抗磨復(fù)合材料，是以修復(fù)、防磨或減磨為主的新型涂層，主要用于密封、堵漏、抗腐蝕、抗沖蝕磨損及抗磨粒磨損等工況，在鑄造、水泥、鐵路、電子等多種行業(yè)有廣泛應(yīng)用。

       耐磨膠粘涂層的種類和配方不同，但其基本成分可歸納為基體、固化劑、填料和輔助材料等四種組分。以環(huán)氧樹脂為膠粘劑的涂層在沖蝕磨損條件下，得到了一定程度的應(yīng)用。環(huán)氧樹脂耐磨涂層在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中可能有腐蝕性介質(zhì)存在，所以環(huán)氧樹脂耐磨涂層腐蝕性能研究在理論和實(shí)際應(yīng)用中都很有意義。

1材料制備與實(shí)驗(yàn)方法

1.1原材料

       (1)  沖蝕試樣長(zhǎng)度為lOOmm，寬為25mm，厚為3mm的Q235鋼片。
       (2)  環(huán)氧樹脂：E-44（沈陽(yáng)正泰防腐材料有限公司生產(chǎn)）和E51（無(wú)錫樹脂廠生產(chǎn)）。
       (3)  固化劑：T-31（沈陽(yáng)化工十廠生產(chǎn)）和203#PA（天津延安化工廠生產(chǎn)）。
       (4)  增韌劑：DBP（鄭州市化學(xué)試劑三廠）。
       (5)  填料：粉煤灰（阜新熱電廠粉磨后的成品）和納米蒙脫土（中科院化學(xué)所）。

1.2樣品制備

       首先對(duì)0235鋼片進(jìn)行機(jī)械磨平，除去其表面污物、氧化皮、銹斑、灰塵等，用丙酮擦洗脫脂后，再用砂紙打磨，將表面處理光滑后再用刀片粗糙鋼片表面，嚴(yán)格按照配方稱量藥品，配膠時(shí)的加入順序?yàn)椋涵h(huán)氧樹脂E-44、E-51、增韌劑、填料、固化劑。采用刮涂法進(jìn)行涂膠，使試樣的五個(gè)面均涂上膠層且保持均勻平整，控制膠膜層的厚度為0.8-l.Omm為宜。環(huán)氧樹脂涂層配比見表1。
1.3涂層腐蝕性能測(cè)試

        首先根據(jù)表1的配方和固化條件制備環(huán)氧樹脂涂層試樣。這些試樣分別在自來(lái)水、機(jī)油、10%鹽酸水溶液、10%氫氧化鈉水溶液、3%氯化鈉水溶液中進(jìn)行耐腐蝕實(shí)驗(yàn)。浸泡三天干燥后的試樣，測(cè)試其拉伸剪切強(qiáng)度，并與對(duì)比試樣比較。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

       被放入腐蝕介質(zhì)中浸泡后的拉伸剪切強(qiáng)度及其下降率的數(shù)據(jù)見表2，其中t表示涂層剪切強(qiáng)度，△T%表示剪切強(qiáng)度的下降率，數(shù)據(jù)中的“一”表示剪切強(qiáng)度的增加率。進(jìn)而比較三種涂層在腐蝕性介質(zhì)中的耐腐蝕性能，選出較好的耐腐蝕配方。
3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1水對(duì)環(huán)氧樹脂涂層的腐蝕特性的影響
    
       配方A的涂層在水中浸泡后，測(cè)得的剪切強(qiáng)度與對(duì)照值增加了，而配方B和配方C涂層的剪切強(qiáng)度下降了，說(shuō)明配方A的耐水性最好。主要因?yàn)門-31是一種水下固化劑，耐水、耐潮性能良好，由于T-31脆性較大，膠層部分存在較多的微裂紋，水對(duì)膠層的物理增塑作用使微裂紋尖端鈍化，同時(shí)材料的抗拉伸剪切性能對(duì)缺陷很敏感，所以在缺陷鈍化后，以T-31為固化劑的環(huán)氧樹脂涂層的拉伸剪切強(qiáng)度值增大‘2]。而203#PA具有較強(qiáng)的吸水性，因此總體看在水中由203#PA做固化劑的涂層，其拉伸剪切強(qiáng)度會(huì)降低些。配方B是由微米級(jí)的粉煤灰作填料，它在一定程度上有吸水性，因此對(duì)水的腐蝕抵抗能力較弱，配方C則是用納米蒙脫土作填料的，該蒙脫土由于經(jīng)過(guò)有機(jī)化處理，由親水性變?yōu)橛H油性，從一定程度上削弱了水對(duì)它的腐蝕，因此配方C的耐水性比配方B強(qiáng)。

3.2機(jī)油對(duì)環(huán)氧樹脂涂層的腐蝕特性影響

       三種配方的涂層在機(jī)油中浸泡后，測(cè)得的剪切強(qiáng)度與對(duì)照值相比均下降了，其中下降幅度最大的是配方A，下降幅度最小是配方C。因?yàn)闄C(jī)油屬于非極性有機(jī)介質(zhì)，環(huán)氧樹脂極性也較弱，根據(jù)相似相容原理可知，未交聯(lián)的環(huán)氧樹脂及其它有機(jī)小分子組分易溶于機(jī)油中而失去原有的性能，導(dǎo)致交聯(lián)的環(huán)氧樹脂的拉伸剪切強(qiáng)度下將。環(huán)氧樹脂固化后分子長(zhǎng)鏈生成，其最低分子量分級(jí)1是環(huán)氧樹脂的低聚物，分級(jí)2是Imol環(huán)氧樹脂與固化劑的加成產(chǎn)物，分級(jí)3是2mol環(huán)氧樹脂與2mol固化劑的加成產(chǎn)物，出現(xiàn)側(cè)鏈，分級(jí)4是含有兩個(gè)以上側(cè)鏈的交聯(lián)物。機(jī)油能溶解分級(jí)1和2產(chǎn)物，但很難溶解分級(jí)3和分級(jí)4的固化產(chǎn)物。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知配方A浸泡后的拉伸剪切強(qiáng)度降低得最大，下降了11.02%，說(shuō)明固化產(chǎn)物中可溶于機(jī)油的分級(jí)1和分級(jí)2的產(chǎn)物較多，耐油性最差。從配方B和配方C的數(shù)據(jù)比較可知：由于配方B采用的填料為粉煤灰，配方C采用的是納米級(jí)的填料蒙脫土，填料的不同是影響這兩個(gè)配方剪切強(qiáng)度下降的主要因素。

3.3氫氧化鈉水溶液對(duì)環(huán)氧樹脂涂層的腐蝕特性影響

       三種配方的涂層在氫氧化鈉溶液中浸泡后，測(cè)得的剪切強(qiáng)度與對(duì)照值均下降了，其中下降幅度最大是配方B，下降幅度最小是配方C。在堿性環(huán)境下，涂層中的酯基容易發(fā)生水解，從而使環(huán)氧膠粘涂層的剪切強(qiáng)度下降，同時(shí)氫氧化鈉分子電離出的Na+與水結(jié)合后形成了水合Na+，降低了水分子的活度，阻礙了水分子向膠粘涂層的擴(kuò)散‘4]，另外根據(jù)水對(duì)三種不同膠粘涂層的腐蝕特性分析，可以看出氫氧化鈉溶液對(duì)T-31固化產(chǎn)物的腐蝕程度較低，而對(duì)PA固化產(chǎn)物的腐蝕程度較重。微米級(jí)的填料粉煤灰耐氫氧化鈉溶液的腐蝕效果不十分明顯，而納米級(jí)的填料由于層間無(wú)限溶漲的特牲，提高了膠粘劑的抗腐蝕特性，因而配方C表現(xiàn)為耐氫氧化鈉溶液腐蝕性最強(qiáng)。

3.4 10%鹽酸水溶液、3%氯化鈉水溶液對(duì)環(huán)氧樹脂涂層的腐蝕特性研究

       三種配方的涂層在鹽酸溶液中浸泡后，測(cè)得的剪切強(qiáng)度與對(duì)照值相比均下降了，其中下降幅度最大是配方B，下降幅度最小是配方C。
       三種配方的涂層在鹽酸溶液中浸泡后，測(cè)得的剪切強(qiáng)度與對(duì)照值均下降了，其中下降幅度最大是配方B，下降幅度最小是配方C。
       由于環(huán)氧樹脂在生產(chǎn)過(guò)程中閉環(huán)反應(yīng)不完全，殘留一定量的可水解氯，氯的存在會(huì)影響膠粘涂層的性能，因此生產(chǎn)時(shí)應(yīng)當(dāng)降低環(huán)氧樹脂中氯的含量。對(duì)于這兩種介質(zhì)的浸泡腐蝕，由于氯離子的濃度較高，導(dǎo)致膠粘涂層的強(qiáng)烈腐蝕，因此不論是以何種固化劑固化的環(huán)氧樹脂涂層在這兩種溶液中都腐蝕較重。但可以看出，納米蒙脫土增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂膠粘涂層抗這兩種介質(zhì)的腐蝕性能要優(yōu)于其它兩種，主要因?yàn)榫酆衔锘w中存在著分散的納米粘土層，這些高度分散的粘土層不能透過(guò)水分予，使得溶質(zhì)要通過(guò)圍繞粘土層彎曲的路徑才能通過(guò)薄膜，再加上環(huán)氧樹脂自身耐介質(zhì)性能良好，因此滲透與擴(kuò)散阻力增加，則耐介質(zhì)性能有明顯提高。

4結(jié)論

       從三種配方在不同介質(zhì)存在的條件下拉伸剪切強(qiáng)度的變化數(shù)據(jù)可知，除了涂層A的耐水性能最好外，涂層C在其它情況下的耐介質(zhì)性能是最好的。即使在水介質(zhì)中涂層C的拉伸剪切強(qiáng)度依然高于涂層A。顯然涂層耐蝕性對(duì)在不同介質(zhì)條件下發(fā)生的沖蝕磨損現(xiàn)象會(huì)有直接影響，提高涂層的耐蝕性也是提高抗沖蝕磨損能力的重要途徑之一，由于以納米蒙脫土為填料、203#PA為固化劑的配方C涂層的耐腐蝕性能最好，推薦用于耐腐蝕涂層的配方為E-44:E-51:203#PA:MMT=30:70:80:7( wt%)，固化條件是室溫預(yù)固化一天，高溫固化溫度為120°c，高溫固化時(shí)間為3h，隨后室溫放置一天。