專利名稱：：一種防螺紋粘著磨損自潤滑涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及涂料領(lǐng)域，特別是一種預(yù)防或減少螺紋粘著磨損的自潤滑涂料。技術(shù)背景許多管子通過螺紋聯(lián)接，在服役過程中往往需要重復(fù)多次上卸扣操作，有時需要足夠大的扭矩才能完成螺紋的上卸扣操作，較大的上卸扣扭矩容易導(dǎo)致粘著磨損的發(fā)生。目前，通常采用在螺紋表面涂敷潤滑油脂的方法以防止粘著磨損。但潤滑油脂有如下幾點問題第一，人體安全問題。我們現(xiàn)在使用的大多數(shù)潤滑油脂是工業(yè)合成油脂，這類油脂里面有些含有對人體不利的物質(zhì)。還有大多數(shù)這類潤滑油脂都帶有一定的揮發(fā)性，可能會造成有害物質(zhì)在人體的積累。第二，環(huán)境污染問題。潤滑油脂一旦泄漏到環(huán)境中會對環(huán)境造成一定的不利影響。第三，有些高合金管子或螺栓，由于硬度較低，在涂敷潤滑油脂的情況下螺紋仍然容易粘著磨損。第四，有些管子或配件浸泡在液體中工作，由于潤滑油脂是可流動的，潤滑油脂會流入周圍的工作液體中，損壞液體性能
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出一種防螺紋粘著磨損自潤滑涂料，通過噴涂、刷涂或浸涂的方法將該自潤滑涂料涂敷在螺紋表面，在常溫下自然固化形成固體潤滑涂層，該涂層摩擦系數(shù)低，有自潤滑功能，不但可有效預(yù)防螺紋在上卸扣過程中發(fā)生粘著磨損，預(yù)防螺紋表面銹蝕，同時減少甚至免除使用潤滑油脂，解決或者減輕了潤滑油脂存在的問題。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題釆取的技術(shù)方案是本發(fā)明所述雙組分自潤滑涂料由組分A與組分B組成，組分A中各原料的重量百分比為成膜物質(zhì)40-90%，固體潤滑材料5-60%,助劑0-10%，溶劑0-50%，顏填料0-20%。組分B中各物質(zhì)的重量百分比為固化劑50-100%，溶劑0-50%。組分A與組分B的重量比一般為1:0.1-5。組分A與組分B最佳的重量比可根據(jù)固化劑廠家產(chǎn)品使用說明書給出的用量范圍確定，或應(yīng)用相關(guān)手冊給出的計算公式根據(jù)所選成膜物質(zhì)中活性基團與所選固化劑中的活性基團含量確定。本發(fā)明所述成膜物質(zhì)選自以下的一種或幾種環(huán)氧樹脂、氟碳樹脂、氨基樹脂、聚氨酯樹脂、醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂和有機硅樹脂。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述成膜物質(zhì)選自以下的一種或幾種環(huán)氧樹脂、氟碳樹脂、聚酰亞胺樹脂和聚氨酯樹脂。本發(fā)明所述的防螺紋粘著磨損自潤滑涂料，所述固體潤滑材料選自以下的一種或幾種二硫?qū)倩衔铩f的化合物、石墨制品、低摩擦系數(shù)塑料、氟化物和金屬氧化物。本發(fā)明所述固體潤滑材料可選用以下物質(zhì)粉末二硫?qū)倩衔锶缍蚧f、二硫化鎢、二硫化鉬、二硫化鉭或其它二硫?qū)倩衔?；硫化物如硫化鐵、或其它硫化物；鉬的化合物如有機鉬或其它鉬的化合物；石墨類如石墨、膨脹石墨、氟化石墨或石墨的其它層間化合物；塑料類如聚四氟乙烯、尼龍、聚甲醛、聚酰亞胺、聚對羥基苯甲酸酯、或其它摩擦系數(shù)小的塑料等；氟化物如氟化鈣、氟化鋰、氟化鋇等；氧化物如三氧化二鋁、氧化鋅、氧化銅等。可以使用上述固體潤滑材料的一種或幾種混合使用，也可選用其它固體潤滑材料。本發(fā)明所述助劑選自以下的一種或幾種消泡劑、潤濕劑、分散劑、附著力促進劑、觸變劑、防沉劑、穩(wěn)定劑，防結(jié)皮劑、流平劑、消泡劑、催干劑、防流掛劑、增塑劑、消光劑、阻燃劑和防霉劑。本發(fā)明所述溶劑選自以下的一種或幾種脂肪烴、脂環(huán)烴、芳香烴、鹵代烴、醇、酯、酮、醚和薛烯類。為了便于涂敷，需要用溶劑調(diào)節(jié)自潤滑涂料的粘度，有些成膜物質(zhì)本身就須使用溶劑。有機溶劑主要有脂肪烴、脂環(huán)烴、芳香烴、鹵代烴、醇、酯、酮、醚、薛烯類等。可以使用上述溶劑的一種或幾種混合使用，也可使用其他種類的溶劑或者不使用溶劑。本發(fā)明所述顏料選自以下的一種或幾種鈦白、鋅鋇白、耐曬黃、鉛鉻黃、鎘黃、有機大紅、甲苯胺紅、氧化鐵紅、鉻綠、普魯士綠、鋅綠、酞菁藍、陰丹士林藍和炭黑。顏料的主要作用是使涂層呈現(xiàn)出想要的顏色，并且有增強涂膜機械性能和耐久性的作用。顏料可選用鈥白、鋅鋇白、耐曬黃、鉛鉻黃、鎘黃、有機大紅、甲苯胺紅、氧化鐵紅、鉻綠、普魯士綠、鋅綠、酞菁藍、陰丹士林藍、炭黑等?？梢允褂蒙鲜鲱伭系囊环N或者幾種混合使用，也可使用其他種類的顏料或者不用顏料。本發(fā)明所述填料選自以下的一種或幾種滑石粉、硅灰石、高嶺土、重晶石、云母粉、稀土和稀土化合物。為了增強涂層的機械性能和耐久性，還可以加入適當填料，如滑石粉、硅灰石、高嶺土、重晶石、云母粉、稀土、稀土化合物等?？梢允褂蒙鲜鎏盍系囊环N或者幾種混合使用，也可使用其他種類的填料或者不用填料。本發(fā)明防螺紋粘著磨損自潤滑涂料制備方法是1)制備組分A:在可進行攪拌的容器中加入溶劑、成膜物質(zhì)，低速50-300轉(zhuǎn)/分鐘攪拌10-30分鐘待溶液大致均勻后停止攪拌，然后按配方比例依次加入剩余各物質(zhì)，各物質(zhì)加完后開始攪拌，攪拌約20分鐘到2小時，攪拌速度由低到高，從最初的20轉(zhuǎn)/分鐘到1500轉(zhuǎn)/分鐘左右，攪拌均句后將所得漿料加入研磨機中研磨至漿料細度達到5微米時即得到組分A;組分A中若無固體物質(zhì)時只在容器中進行攪拌即可，加料順序相同，攪拌至溶液均一時即得到組分A;2)制備組分B:按配方比例在可攪拌的容器中依次加入溶劑、固化劑攪拌至溶液均一時即得到組分B;3)混合涂敷前須將兩組分混合均句，混合后兩種組分會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而逐漸固化，組分A與組分B混合后須在20分鐘到5小時內(nèi)完成涂敷。本發(fā)明所述雙組分自潤滑涂料中組分B起固化作用，所以組分A與組分B必須分開儲存。涂敷前須將兩組分臨時混合均勻，混合后兩種組分會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而逐漸固化。雙組A與組分B混合后須在20分鐘到5小時內(nèi)完成涂敷，否則會導(dǎo)致涂層性能下降或者難以涂敷。本發(fā)明所述自潤滑涂料可以通過噴涂、刷涂或浸涂的方法進行涂敷。涂敷后可在常溫下自然固化形成涂層。也可以通過適當加熱的方式縮短固化時間，提高涂層性能。本發(fā)明自潤滑涂料可以形成單一涂層、或雙層涂層。雙層涂層可以分層固化或雙層同時固化。分層固化是指待底層固化后再在其上涂敷表層、固化表層。雙層同時固化是指底層涂敷完未固化時即在其上涂敷表層待兩層都涂敷完成后一起固化。本發(fā)明自潤滑涂料的自潤滑原理是最終固化的涂層中含有大量固體潤滑材料如石墨、二硫化鎢、低摩擦系數(shù)塑料等粉末，它們起到類似于潤滑油脂的潤滑作用。涂料中的成膜物質(zhì)起到將固體潤滑材料黏附到螺紋表面的作用。本發(fā)明提供了一種減少螺紋在上卸扣過程中發(fā)生粘著磨損的自潤滑涂料。在常溫下自潤滑涂料可自然固化形成固體潤滑涂層，該涂層摩擦系數(shù)低，有自潤滑功能，不但有效預(yù)防螺紋在上卸扣過程中發(fā)生粘著磨損、預(yù)防螺紋表面銹蝕，而且減少甚至免除使用潤滑油脂，提高了工作效率，解決或者減輕了潤滑油脂存在的環(huán)境污染問題，改善了工作環(huán)境。在螺紋配件存儲、運輸?shù)倪^程中還有降低維護成本的潛力。本發(fā)明所述自潤滑涂料制備工藝簡單、使用方便。本發(fā)明涉及的自潤滑涂料可用于各種機械的配件如螺栓、螺釘?shù)?，更適合用于石油專用管如油管、套管、鉆桿等螺紋。下面通過實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。具體實施方式實施例1:一種防螺紋粘著磨損自潤滑涂料自潤滑涂料由組分A與組分B組成，組分A中各物質(zhì)的重量百分比為成膜物質(zhì)環(huán)氧樹脂，51.28%;固體潤滑材料石墨10.26%、二硫化鎢17.94%;溶劑丙酮10,26%、乙酸乙酯10.26%。組分B中各物質(zhì)的重量百分比為固化劑聚酰胺66.67%;溶劑丙酮33.33%。組分A與組分B的重量百分比為1:0.769。雙組分自潤滑涂料制備方法按表1所示配比稱取各物質(zhì)，在可進行攪拌的容器中按配方比例依次加入丙酮、乙酸乙酯、環(huán)氧樹脂，以50-300轉(zhuǎn)/分鐘速度攪拌IO分鐘待溶液大致均勻后停止攪拌，然后按配方比例依次加入石墨、二硫化鎢，各物質(zhì)加完后開始攪拌，攪拌速度由從最初的20轉(zhuǎn)/分鐘到1500轉(zhuǎn)/分鐘左右，攪拌約20分鐘到2小時，攪拌均勻后將所得漿料加入研磨機中研磨至漿料細度達到5微米時即得到組分A;將丙酮，聚酰胺依次加入可攪拌容器中攪拌約20分鐘待溶液均一時即得到組分B。組分B中固化劑聚酰胺的用量根據(jù)下式計算w(聚酰胺)%=[56100/(胺值x/;)]x環(huán)氧值式中56100——KOH(x10—3mol)A—一系數(shù)，/;=(n+2)/(n+l),n為多亞乙基多胺中CH2CH2—的重復(fù)數(shù)減去1,此例n值為1;此例中環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值為0.51;此例中固化劑的胺值為200。固化劑用量計算結(jié)果為95.37,根據(jù)實驗確定固化劑用量為100。涂敷工藝(1)用清水將螺紋表面油脂沖洗干凈；(2)將上述制好的涂料A、B組分混合均句，用噴涂的方式在螺紋表面涂敷一層自潤滑涂料，在30分鐘內(nèi)完成涂敷，讓其在常溫下自然固化，涂層厚度25iam。表l自潤滑涂料各物質(zhì)配比<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實施例2:一種防螺紋粘著磨損自潤滑涂料，可以制成表層涂料。一種防螺紋粘著磨損自潤滑涂料自潤滑涂料由組分A與組分B組成，組分A中各物質(zhì)的重量百分比為成膜物質(zhì)氟碳樹脂45.45%;固體潤滑材料二硫化鎢4.55%、二硫化鉬4.55%;助劑二丁基二月桂酸錫微量；溶劑乙酸丁酯ll.36%、甲基異丁基甲酮34.09°/。。組分B中各物質(zhì)的重量百分比為固化劑異氰酸酯73.7%;溶劑凈水二甲苯17.5%、乙酸丁酯8.8%。組分A與組分B的重量比為1:0.104。雙組分自潤滑涂料制備方法在可進行攪拌的容器中按配方比例依次將乙酸丁酯、甲基異丁基甲酮、氟碳樹脂依次加入低速攪拌約io分鐘，待溶液大致均勻后停止攪拌，然后按配方比例依次加入二硫化鉬、二硫化鎢、二丁基二月桂酸錫，各物質(zhì)加完后開始攪拌，攪拌速度由低到高，攪拌均勻后將所得漿料加入研磨機中研磨至漿料細度達到5微米時即得到表層組分A;在可進行攪拌的容器中按配方比例依次將凈水二甲苯、乙酸丁酯、異氰酸酯加入攪拌約20分鐘待溶液均一時即得到表層組分B。表層固化劑用量根據(jù)下式計算固化劑用量=[(Ax42BC)/(17xNCO%)]xDA—一氟碳樹脂的量，此例取100;B—一氟碳樹脂(固體)的羥基含量，此例為2.1;C一一氟碳樹脂的固體分，此例為0.5;D一一NCO/OH的比例系數(shù)，此例取1.07;此例中NC(W為16.5。固化劑用量計算結(jié)果為16.8,根據(jù)實驗確定固化劑用量為16.8。涂敷工藝(1)用清水將螺紋表面油脂沖洗干凈；(2)對螺紋表面進行磷化處理，磷化處理是成熟技術(shù)，這里不再詳細說明，磷化層厚度12nm(3)將上述制好的涂料A、B組分混合均勻，用噴涂的方式在螺紋磷化層表面涂敷一層自潤滑涂料，在30分鐘內(nèi)完成涂敷，讓其在常溫下自然固化，涂層厚度12|am。表2自潤滑涂料各物質(zhì)配比<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。權(quán)利要求1.一種防螺紋粘著磨損自潤滑涂料，其特征在于自潤滑涂料由組分A與組分B組成，組分A中各原料的重量百分比為成膜物質(zhì)40-90％，固體潤滑材料5-60％，助劑0-10％，溶劑0-50％，顏料0-10％，填料0-10％；組分B中各物質(zhì)的重量百分比為固化劑50-100％，溶劑0-50％；組分A與組分B的重量百分比為1∶0.1-5。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防螺紋粘著磨損自潤滑涂料，其特征在于所述成膜物質(zhì)為以下的一種或幾種環(huán)氧樹脂、氟碳樹脂、氨基樹脂、聚氨酯樹脂、醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂和有機硅樹脂。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防螺紋粘著磨損自潤滑涂料，其特征在于所述成膜物質(zhì)為以下的一種或幾種環(huán)氧樹脂、氟碳樹脂、聚酰亞胺樹脂和聚氨酯樹脂。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防螺紋粘著磨損自潤滑涂料，其特征在于所述固體潤滑材料為以下的一種或幾種二硫?qū)倩衔?、鉬的化合物、石墨制品、低摩擦系數(shù)塑料、氟化物和金屬氧化物。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防螺紋粘著磨損自潤滑涂料，其特征在于所述固體潤滑材料為以下的一種或幾種二硫化鉬、二硫化鎢、二硫化鋁、二硫化鉭、硫化鐵、有機鉬、石墨、膨脹石墨、氟化石墨、聚四氟乙烯、尼龍、聚甲醛、聚酰亞胺、聚對羥基苯甲酸酯、氟化鈣、氟化鋰、氟化鋇、三氧化二鋁、氧化鋅和氧化銅。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防螺紋粘著磨損自潤滑涂料，其特征在于所述助劑為以下的一種或幾種消泡劑、潤濕劑、分散劑、附著力促進劑、觸變劑、防沉劑、穩(wěn)定劑，防結(jié)皮劑、流平劑、消泡劑、催干劑、防流掛劑、增塑劑、消光劑、阻燃劑和防霉劑。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防螺紋粘著磨損自潤滑涂料，其特征在于所述溶劑為以下的一種或幾種脂肪烴、脂環(huán)烴、芳香烴、卣代烴、醇、酯、酮、醚和雜烯類。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防螺紋粘著磨損自潤滑涂料，其特征在于所述顏料為以下的一種或幾種鈦白、鋅鋇白、耐曬黃、鉛鉻黃、鎘黃、有機大紅、甲苯胺紅、氧化鐵紅、鉻綠、普魯士綠、鋅綠、酞菁藍、陰丹士林藍和炭黑。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防螺紋粘著磨損自潤滑涂料，其特征在于所述填料為以下的一種或幾種滑石粉、硅灰石、高嶺土、重晶石、云母粉、稀土和稀土化合物。10.制備如權(quán)利要求1所述的一種防螺紋粘著磨損自潤滑涂料的方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)制備組分A:在進行攪拌的容器中加入溶劑、成膜物質(zhì)，以50-300轉(zhuǎn)/分鐘速度攪拌10-30分鐘待溶液大致均勻后停止攪拌，然后按配方比例依次加入剩余各物質(zhì)，各物質(zhì)加完后開始攪拌，攪拌速度由從最初的20轉(zhuǎn)/分鐘到1500轉(zhuǎn)/分鐘左右，攪拌約20分鐘到2小時，攪拌均勻后將所得漿料加入研磨機中研磨至漿料細度達到5微米時即得到組分A;組分A中如果無固體物質(zhì)時，在容器中只對所加物質(zhì)進行攪拌即可，加料順序相同，攪拌至溶液均一時即得到組分A;2)制備組分B:按配方比例在可攪拌的容器中依次加入溶劑、固化劑攪拌至溶液均一時即得到組分B;3)混合涂敷前須將兩組分混合均勻，混合后兩種組分會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而逐漸固化，組分A與組分B混合后須在20分鐘-5小時內(nèi)完成涂敷。全文摘要本發(fā)明涉及一種防螺紋粘著磨損自潤滑涂料及其制備方法。本發(fā)明防螺紋粘著磨損自潤滑涂料是雙組分自潤滑涂料，由組分A與組分B組成，組分A中各原料的重量百分比為成膜物質(zhì)40-90％，固體潤滑材料5-60％，助劑0-10％，溶劑0-50％，顏料0-10％，填料0-10％；組分B中各物質(zhì)的重量百分比為固化劑50-100％，溶劑0-50％；組分A與組分B的重量比為1∶0.1-5。該涂料形成的涂層摩擦系數(shù)低，有自潤滑功能，有抗粘著磨損性能，同時減少甚至免除使用潤滑油脂，解決了潤滑油脂帶來的污染問題。本發(fā)明自潤滑涂料可用于各種機械的配件如螺栓、螺釘?shù)龋绕溥m用于石油專用管如油管、套管、鉆桿等的螺紋。文檔編號C09D127/12GK101125995SQ200710018769公開日2008年2月20日申請日期2007年9月28日優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日發(fā)明者張永強,王新虎申請人:王新虎