[發明專利]一種可直接涂覆的固態載體材料的組成

在審

• 申請號: 202110596539.8
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113321937A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 張憶霄
• 申請（專利權）人: 張憶霄
• 主分類號: C08L91/00
• 分類號: C08L91/00;C08L91/06;C08K5/098;C08K5/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明選用金屬皂類物質作為復合材料的主體，利用其纖維狀晶體結構高熔點、高分散性、寬溫度范圍穩定性的特點作為復合材料框架；選用脂肪酸、石蠟、低分子量聚乙烯材料作為復合材料的填充物，提高復合材料的附著性；選用液態烴類物質降低復合材料微觀分子間的內聚力，提高復合材料的低溫韌性，保證復合材料在低溫環境下的良好附著性和涂敷性能。

技術領域：

在現實生活中和很多工業領域需要將一種固體物質涂敷在其他物體表面，例如：蠟筆、油畫棒，特殊用途的潤滑棒、潤滑塊材料。這些場景都需要將一種材料通過一種載體轉變成可以容易涂覆、具有良好附著性、并且具有固定形狀的物理性能穩定的混合物固體材料。

背景技術：

目前用于制作蠟筆、蠟棒類的載體材料主要是使用石蠟做載體，添加硬脂酸、PE蠟調整混合物的熔化點、硬度等物理特性。這種混合材料微觀是均勻互溶的均相材料，分子間通過范德華力相互聚集在一起，分子位置相對固定且間距離較小。隨著溫度升高，分子振動運動加劇，宏觀表現為硬度逐步降低，材料整體軟化。這種材料的特點是硬度隨溫度變化很大，熔點一般在50至70℃。隨環境溫度變化，涂覆量和附著性能都會發生較大變化。

這類傳統載體材料當溫度接近熔化點的時候，這類材料首先軟化失去了外形的保持性，使用場合環境溫度必須低于軟化點。而當溫度低于10℃的時候，這類材料由于硬度增加會變得涂覆性很差。當溫度低于-10℃的時候，這類材料會變得失去韌性，遇到外力很容易脆裂。

在實際應用中，某些應用場景需要很寬的溫度適用范圍，例入窯門、爐門軸潤滑需要適用溫度超過250℃不流失，鐵路輪軌潤滑需要-40至+70℃不出現明顯的物理性能變化，低溫不脆裂、易涂敷，高溫不軟化。可見傳統的固態載體材料已經無法適應各種復雜環境的使用要求。

發明內容：

本發明提供一種可直接涂覆的固態載體材料的組成，實際上是一種多相復合材料，具有寬溫度適用范圍。金屬皂是一種不能與烴類、脂肪酸類物質互溶的金屬有機鹽，在有機物介質中通常以微小的晶體纖維狀態分散，具備晶體固定熔點、硬度不隨溫度變化等物理特性。金屬皂與填充物脂肪酸、石蠟、低分子量聚烯烴混合后，形成一種金屬皂做框架、填充物填補內部空間，并提供良好粘附性能的二元結構。這種二元材料結構還存在一個問題，就是在填充物材料熔點附近雖然復合材料不會熔化，但整體物理特性會有一個突變過程。為了使這一過程變得平緩，同時為了改善低溫狀態下復合材料的附著性和韌性，我們引入了第三相″液態烴類物質″。液態烴類在常溫甚至低溫環境下在復合材料中依舊保持液體狀態，滲透在金屬皂纖維、填充物分子之間形成第三相，從而形成了三相固態復合材料。由于液態分子間距較大，分子間作用力相對固態要小很多，當遇到外力作用的時候，會在液態分子所在位置出現分子層間位移，宏觀表現為較好的韌性。這種位移超過一定限度會出現層間剝落，復合材料離開基體轉移到其他物體表面，宏觀表現為良好的涂敷性和附著性。

因此，本發明選用金屬皂類物質作為復合材料的主體，利用其纖維狀晶體結構高熔點、高分散性、寬溫度范圍穩定性的特點作為復合材料框架；選用脂肪酸、石蠟、低分子量聚乙烯材料作為復合材料的填充物，提高復合材料的附著性；選用液態烴類降低復合材料微觀分子間的內聚力，提高復合材料的低溫韌性，保證復合材料在低溫環境下的良好附著性和涂敷性能。

本發明是這樣實現的：首先選擇合適的金屬皂。超高溫應用環境選擇具有更高熔點的復合皂類，即低分子有機酸與脂肪酸共同與金屬結合形成的金屬皂，如復合鈣皂、復合鋁皂、復合鋰皂類；常溫環境選擇硬脂酸鋰皂、鈣皂、鈉皂、鉀皂，在有水環境中使用的復合材料盡量避免選擇鉀皂和鈉皂。

填充物材料主要有兩個作用，一是填補金屬皂形成的框架結構內部空間，二是增加復合材料的粘附性，較低溫度環境使用可選擇石蠟，常溫環境應選擇硬脂酸，超高溫的環境應選擇低分子量聚乙烯，俗稱PE蠟。根據使用要求不同可以選擇兩種以上填充物材料混合，適當調整各種填充物材料物質的相對比例，可以得到優化的結果。