一種不銹鋼螺紋連接防咬死、防松膠水及其制備方法與流程

本發明屬于膠水技術領域，特別涉及一種不銹鋼螺紋連接防咬死、防松膠水及其制備方法。

背景技術：

螺紋連接作為一種連接方式，因其拆卸方便且能提供足夠的連接剛度，在機車車輛及其他各個領域中都得到了廣泛應用。地鐵車輛使用不銹鋼螺紋連接的地方也比較多，比如不銹鋼螺栓、螺母、不銹鋼螺釘以及不銹鋼管接頭等等。

對于不銹鋼螺紋連接，由于不銹鋼材質特性，材料硬度較低、粘性較大，容易發生黏著磨損等，其普遍存在咬死的問題。該問題在安裝以及拆卸螺栓的過程中都會發生。

不銹鋼螺紋發生咬死的主要原因是：不銹鋼螺栓在預緊過程中，表面的氧化膜首先被破壞，并且由于不銹鋼材料有很大的粘性，磨屑不容易從磨損面脫落而停留在內外螺牙的表面，內外螺牙間發生黏著磨損。隨著預緊過程的持續進行，磨損程度加劇，越來越多的磨屑在內外螺牙表面局部堆積，這種局部磨屑堆積占據了相應位置配合螺牙的空間，阻塞了內外螺紋之間的旋合過程。與此同時，隨著螺牙表面磨損程度的加劇，摩擦系數迅速增大，由此產生的摩擦熱大幅增加，導致螺牙局部溫度快速升高，局部溫度大幅升高會引起材料局部硬度的降低，即材料發生軟化作用。軟化后的螺牙局部在摩擦剪應力的作用下發生撕裂、大塊剝離，大量的磨屑及撕裂的基體材料在螺牙表面堆積，經過高溫與高應力擠壓作用而與螺牙結合為一個整體。變形后的螺牙阻塞了內外螺紋之間的旋入、旋出過程，即發生咬死現象。

一般螺紋連接的防松是采用機械的方式或增大摩擦力的方式，防咬死一般采用增加潤滑油脂減小摩擦力。所以螺紋連接的抗咬死和防松存在著矛盾。解決連接以及拆卸過程中的咬死問題，并且同時解決使用過程中松動問題顯得很有必要。這樣可以減少或避免生產中的浪費人力物力，又可以避免使用過程中發生意外故障，在以后的維護和保養方面也可以減少不必要的麻煩。此外，該問題的解決在不銹鋼螺紋聯接領域將是一個技術突破，能夠解決組裝過程中的難題，提高產品質量。

技術實現要素：

本發明提供一種不銹鋼螺紋連接防咬死、防松膠水及其制備方法，該膠水同時具有螺栓防咬死和螺栓防松的效果。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種不銹鋼螺紋連接防咬死、防松膠水，包括a和b，所述a為pmma粘結液，b為有機胺溶劑，所述a和b溶液按照質量比3:1混合均勻；所述pmma粘結液中包括：烯酸酯類、引發劑bpo過氧化二苯甲酰過氧化物和溶劑，其中，烯酸酯類和溶劑的質量體積比為30g：120ml，引發劑bpo過氧化二苯甲酰過氧化物占pmma粘結液的質量百分比為0.10-0.20%；所述有機胺溶劑為n,n-二甲基苯胺，間苯二胺或n-乙基乙二胺。

進一步的，所述烯酸酯類包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯。

進一步的，所述甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的重量比為3：2：1。

進一步的，所述pmma粘結液中的溶劑為甲苯或丙酮。

進一步的，所述pmma粘結液中，按照質量百分比還包括1-5%耦聯劑、1-5%氰基丙烯酸酯、0-20%環氧樹脂和5-10%硅脂。

進一步的，所述耦聯劑為k550。

一種不銹鋼螺紋連接防咬死、防松膠水的制備方法，包括以下步驟：

將烯酸酯類加入到反應釜中，加入引發劑bpo過氧化二苯甲酰攪拌使其溶解并攪拌均勻，然后加熱至60-65℃，反應7h，反應釜內產物變得粘度增加，在該溫度下繼續反應，進行老化12h，降至室溫，得到白色透明烯酸酯的共聚物；加入丙酮，持續攪拌3-5h后，得到濃度為20%的pmm溶液；取上述制備的pmm溶液，加入硅脂攪拌均勻，再加入偶聯劑k550、氰基丙烯酸酯、環氧樹脂，并強制攪拌均勻，得到pmma粘結液；將pmma粘結液與有機胺溶劑按質量比3:1混合得到膠水。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

本發明提供的膠水既可以防止不銹鋼螺紋發生咬死，同時又具有螺栓防松的效果。該膠水選用有機硅化物為抗咬死劑，選用甲基烯酸酯共聚物為抗松動劑，添加k550金屬耦聯劑。本膠水中含有的有機硅化物在螺紋之間形成一種有機聚合物硅化膜，防止螺紋直接接觸磨損，以達到防咬死的目的。同時，膠水中含有的甲基丙烯酸酯類和丙烯酸酯類混合物具有良好的粘結特性，可以防止螺栓松動。

附圖說明

圖1是涂抹本發明提供的膠水前后不銹鋼螺栓咬死試驗結果；

圖2是涂抹本發明提供的膠水前螺栓預緊力在振動載荷作用下發生的預緊力下降結果；

圖3是涂抹本發明提供的膠水后螺栓預緊力在振動載荷作用下發生的預緊力下降結果。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作更進一步的說明。

實施例

第一步：pmm的合成與調整

在250ml三口反應瓶中，固定好溫度計；

將烯酸酯類（甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯）按照3:2:1的比列（重量比）加入到反應釜中30g，加入過氧化物引發劑（bpo過氧化二苯甲酰）（0.15%），開動攪拌器使之溶解并攪拌均勻，然后進行加熱至60-65°c，在反應達到7小時左右，反應釜內產物變得粘度增加，類似甘油狀，繼續加熱反應，進行老化12小時，降至室溫，得到白色透明烯酸酯的共聚物。

加入120ml丙酮，用玻璃棒攪拌，約3-5小時后，得到20%濃度的pmm溶液a

取市賣品pmma粉體30g，加入120ml丙酮，用玻璃棒攪拌，約3-5小時后，得到20%濃度的pmm溶液a’

但粘稠時，可以加丙酮稀釋。

第二步：pmma粘結液的調制

分別取12g上述制備的粘結液a或a’，加入2g硅脂（市賣品）攪拌均勻，再加入0.42g偶聯劑（k550），加入0.5g氰基丙烯酸酯，高速攪拌均勻，得到含有3%偶聯劑的抗咬死防松動膠體1a和1b。

分別取12g上述制備的粘結液a或a’，加入3g硅脂（市賣品）攪拌均勻，再加入0.6g偶聯劑（k550），加入0.5g氰基丙烯酸酯，高速攪拌均勻，得到含有5%偶聯劑的抗咬死防松動膠體2a和2b。

分別取12g上述制備的粘結液a或a’，加入3g硅脂（市賣品）攪拌均勻，再加入0.75g偶聯劑（k550），加入0.5g氰基丙烯酸酯，高速攪拌均勻，得到含有5%偶聯劑的抗咬死防松動膠體3a和3b。

分別取12g上述制備的粘結液a或a’，加入3g硅脂（市賣品）攪拌均勻，再加入0.75g偶聯劑（k550），加入0.75g氰基丙烯酸酯，高速攪拌均勻，得到含有5%偶聯劑的抗咬死防松動膠體4a和4b。

分別取12g上述制備的粘結液a或a’，加入2g硅脂（市賣品）攪拌均勻，再加入0.42g偶聯劑（k550），加入0.5g氰基丙烯酸酯，加入5g環氧樹脂，高速攪拌均勻，得到含有3%偶聯劑的抗咬死防松動膠體5a和5b。

第三步：抗咬死防松動膠水制備：

將第二步得到pmma粘結液與有機胺溶劑按照質量比3:1混合并攪拌均勻，得到抗咬死防松動膠水。

性能檢測試驗：采用本發明提供的膠水及制備方法制備得到的膠水，具有以下特性：

如圖1所示，圖1中橫坐標代表預緊次數，縱坐標代表預緊力。圖中橫坐標同一區間內則代表相同的預緊次數，無大小之分。涂膠前，5組試樣在預緊16-20次后全部出現咬死現象，而涂抹本發明提供的膠水后，5組試樣在預緊40次以后都沒有出現咬死現象，故防咬死效果明顯。

螺栓咬死及防咬死試驗的試驗方法是，設定30nm的擰緊力矩，對不銹鋼螺栓進行多次預緊、拆卸，直至試樣發生咬死。對于涂抹本發明提供的膠水后的試樣，若預緊次數超過40次還未發生咬死，則停止試驗。

如圖2和3所示，兩者振動載荷條件一致。可以看到，涂抹本發明提供的膠水后預緊力下降幅度要比未涂膠時預緊力下降小，說明膠水具有防松效果。

螺栓振動松動試驗的試驗方法是，采用液壓伺服試驗機及專用工裝，將螺栓及預緊力傳感器固定于工裝上，預緊力傳感器用于實時測量螺栓上的預緊力大小，其采樣頻率設置為10hz。設置螺栓預緊力為8.5kn，施加正弦振動載荷（振動次數10000次，頻率5hz，振幅0.3mm），記錄試驗結果。涂抹本發明提供的膠水后的試樣待膠水徹底凝結以后進行試驗。

實施例2

一種不銹鋼螺紋連接防咬死、防松膠水，包括a和b，所述a為pmma粘結液，b為有機胺溶劑（n-乙基乙二胺），所述a和b溶液按照質量比3:1混合均勻；

所述pmma粘結液中包括：烯酸酯類（包括重量比為3：2：1的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯）、引發劑bpo過氧化二苯甲酰過氧化物和溶劑（丙酮），其中，烯酸酯類和溶劑（丙酮）的質量體積比為30g：120ml，引發劑bpo過氧化二苯甲酰過氧化物占pmma粘結液的質量百分比為0.10%；

所述pmma粘結液中，按照質量百分比還包括1%耦聯劑（k550）、1%氰基丙烯酸酯和5%硅脂。

一種不銹鋼螺紋連接防咬死、防松膠水的制備方法，包括以下步驟：

將烯酸酯類加入到反應釜中，加入引發劑bpo過氧化二苯甲酰攪拌使其溶解并攪拌均勻，然后加熱至60℃，反應7h，反應釜內產物變得粘度增加，在該溫度下繼續反應，進行老化12h，降至室溫，得到白色透明烯酸酯的共聚物；加入丙酮，持續攪拌3h后，得到濃度為20%的pmm溶液；取上述制備的pmm溶液，加入硅脂攪拌均勻，再加入偶聯劑k550、氰基丙烯酸酯、環氧樹脂，并強制攪拌均勻，得到pmma粘結液；將pmma粘結液與有機胺溶劑按質量比3:1混合得到膠水。

實施例3

一種不銹鋼螺紋連接防咬死、防松膠水，包括a和b，所述a為pmma粘結液，b為有機胺溶劑（n,n-二甲基苯胺），所述a和b溶液按照質量比3:1混合均勻；

所述pmma粘結液中包括：烯酸酯類（包括重量比為3：2：1的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯）、引發劑bpo過氧化二苯甲酰過氧化物和溶劑（甲苯），其中，烯酸酯類和溶劑（甲苯）的質量體積比為30g：120ml，引發劑bpo過氧化二苯甲酰過氧化物占pmma粘結液的質量百分比為0.15%；

所述pmma粘結液中，按照質量百分比還包括2%耦聯劑（k550）、3%氰基丙烯酸酯、10%環氧樹脂和8%硅脂。

一種不銹鋼螺紋連接防咬死、防松膠水的制備方法，包括以下步驟：

將烯酸酯類加入到反應釜中，加入引發劑bpo過氧化二苯甲酰攪拌使其溶解并攪拌均勻，然后加熱至63℃，反應7h，反應釜內產物變得粘度增加，在該溫度下繼續反應，進行老化12h，降至室溫，得到白色透明烯酸酯的共聚物；加入丙酮，持續攪拌4h后，得到濃度為20%的pmm溶液；取上述制備的pmm溶液，加入硅脂攪拌均勻，再加入偶聯劑k550、氰基丙烯酸酯、環氧樹脂，并強制攪拌均勻，得到pmma粘結液；將pmma粘結液與有機胺溶劑按質量比3:1混合得到膠水。

實施例4

一種不銹鋼螺紋連接防咬死、防松膠水，包括a和b，所述a為pmma粘結液，b為有機胺溶劑（間苯二胺），所述a和b溶液按照質量比3:1混合均勻；

所述pmma粘結液中包括：烯酸酯類（包括重量比為3：2：1的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯）、引發劑bpo過氧化二苯甲酰過氧化物和溶劑（丙酮），其中，烯酸酯類和溶劑（丙酮）的質量體積比為30g：120ml，引發劑bpo過氧化二苯甲酰過氧化物占pmma粘結液的質量百分比為0.20%；

所述pmma粘結液中，按照質量百分比還包括5%耦聯劑（k550）、5%氰基丙烯酸酯、20%環氧樹脂和10%硅脂。

一種不銹鋼螺紋連接防咬死、防松膠水的制備方法，包括以下步驟：

將烯酸酯類加入到反應釜中，加入引發劑bpo過氧化二苯甲酰攪拌使其溶解并攪拌均勻，然后加熱至65℃，反應7h，反應釜內產物變得粘度增加，在該溫度下繼續反應，進行老化12h，降至室溫，得到白色透明烯酸酯的共聚物；加入丙酮，持續攪拌5h后，得到濃度為20%的pmm溶液；取上述制備的pmm溶液，加入硅脂攪拌均勻，再加入偶聯劑k550、氰基丙烯酸酯、環氧樹脂，并強制攪拌均勻，得到pmma粘結液；將pmma粘結液與有機胺溶劑按質量比3:1混合得到膠水。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。