涂料技术
粘土影响环氧树脂浆液冲蚀磨损
[据中国环氧网报道]环氧树脂具有良好的力学和耐水、耐化学腐蚀性能,但脆性限制了其耐磨性和使用性能的提高,所以环氧树脂的增韧改性研究以及有关韧性与耐磨性等性能的关系研究有重要意义。目前这方面的理论研究报道较少,粘土增韧环氧树脂也是一个重要方面,专家具体介绍了改性后韧性变化与磨损性能和机理的关系。主要考察了冲蚀角度和材料性能对磨损性能的影响,发现粘土改性环氧树脂的冲蚀磨损率随粘土加人量增加而降低,但磨损率下降不是线性的。研究发现粘土改性环氧树脂材料的冲蚀率表现出了更为复杂的规律。
各种材料的冲蚀角度变化对耐磨性的影响研究表明:随着冲蚀角度的升高,纯环氧树脂和所有粘土改性的环氧树脂材料,冲蚀磨损率都呈现同样的变化规律、变化曲线呈W形,随冲击角度的升高,所有材料的冲蚀磨损率都是有3个峰值和2个谷值,粘土加入量不同峰值和谷值之间的相对大小也不相同。一般材料的冲蚀磨损存在2种典型的冲蚀模型:塑性冲蚀和脆性冲蚀。金属材料一般都表现出比较明显的塑性冲蚀特征,即冲蚀角度在20~30°之间冲蚀率最大,材料以微切削方式流失为主,伴有少量的挤压锻造造成的疲劳剥落;而脆性材料的最大冲蚀率出现在接近90°攻角处,材料以疲劳裂纹的扩展引起的断裂为主要流失方式。
研究发现粘土改性环氧树脂材料的冲蚀率表现出了更为复杂的规律。这说明环氧树脂及其改性材料,没有表现出典型脆性材料的冲蚀磨损特征、典型塑性材料的冲蚀磨损特征,而是表现出从脆性材料向塑性材料过渡的特征。不同角度下不同加入量粘土改性环氧树脂冲蚀磨损失重变化图可看出,在各个角度下磨损失重总体上都随粘土含量增加而降低,但是在一些角度下波动较大。这种波动主要是试验中的系统误差造成的;所有曲线趋势都表明磨损失重随含量增加而降低的规律,且这种规律不是线性的。因为在该曲线中当加入量在0~1%时,环氧树脂的耐磨性降低较大,而加入量为3%时,材料在各个角度磨损失重都有所增加,但还是比纯环氧树脂低。随粘土加入量的增加,虽然磨损失重总体上还在降低,但是降低速度很缓慢。
对环氧树脂基体的抗冲蚀磨损性能有较大影响的是环氧树脂材料的冲击韧性、硬度和脆性指标等。改性后环氧树脂材料的冲击韧性随加入量升高而升高,韧性和硬度的综合指标-“脆性指标”也发生了相应改变,随加入量升高而降低;而且二者变化的趋势是相互对应的。这种对应关系是因为硬度随加入量升高而变化的量不大,对脆性指标的变化影响不大。随着加入量升高,材料磨损失重的减少与材料冲击韧性的提高,以及脆性指标的降低的变化趋势总体上是相互对应的,只不过磨损失重的变化在1%左右时大,超过后小、与脆性指标等略有区别。这种关系说明材料冲击韧性和脆性指标确实对其冲蚀磨损性能有影响,也表明材料冲蚀磨损性能的变化并不完全取决于冲击韧性或脆性指标的变化,因为二者的数量关系并不完全对应。
粘土加入质量分数为1%、5%和11%,冲蚀角度为45°时冲蚀磨损表面形貌,可以看出:粘土加入质量分数为1%时磨损表面有大量不规则的裂纹和材料小块断裂留下的突起;粘土加入量为5%和11%时磨损表面除了存在裂纹和突起还有犁沟存在,而且后者较前者明显。所以材料流失形式是疲劳和裂纹扩展引起的断裂与犁削和刮擦引起的剥落并存,且随着粘土加入量的增加犁削作用逐渐占主导,因此磨损机理从疲劳剥落向犁削过渡,材料从脆性材料向塑性材料过渡。这是因为随着粘土加入量增加环氧树脂的韧性提高,材料的脆性得到改善,从而引起材料冲蚀磨损机理的变化。总之各个组分的粘土改性环氧树脂的冲蚀磨损率随冲蚀角度的变化规律相同,材料表现出从脆性材料向塑性材料过渡的冲蚀磨损特征。
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