[發(fā)明專利]納米填料協(xié)同填充環(huán)氧樹脂復合涂層及其制備方法和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410503584.4
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104262906A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 蔣百靈;魏風軍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K9/06;C08K3/22;C08K3/36;C08K7/06;C09D163/00;C09D7/12
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚合物自潤滑材料技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種納米SiO₂、Al₂O₃協(xié)同填充環(huán)氧樹脂復合涂層，本發(fā)明還涉及該涂層的制備方法，本發(fā)明還涉及該涂層的應用。

背景技術(shù)

環(huán)氧樹脂是一種強度高、粘結(jié)性能好、具有優(yōu)良耐熱性、防腐性和承載能力的熱固性高分子材料，大多數(shù)環(huán)氧樹脂由環(huán)氧氯丙烷(epichlorohydrin,C₃H₅ClO)和雙酚A(酚甲烷)聚合而成。與熱塑性高分子材料相比，環(huán)氧樹脂脆而硬，斷裂能較低，在與金屬對偶件摩擦時容易發(fā)生脆性斷裂，通常需要添加納米、微米級填料，用以顯著改善其綜合性能和摩擦磨損性能。隨著航空工業(yè)的迅速發(fā)展，環(huán)氧樹脂在這些方面的應用不斷擴展，對其摩擦磨損性能也提出了更高的要求。同時，為了改善環(huán)氧樹脂復合涂層的抗沖擊以及耐磨損性能，將編織技術(shù)和現(xiàn)代復合材料融于一體化，形成一種獨特結(jié)構(gòu)的功能復合材料—碳纖維織物復合材料，系將碳纖維織物經(jīng)過納米粒子改性的環(huán)氧樹脂浸漬而形成。

目前常見的是利用單一納米粒子改性環(huán)氧樹脂用于制備環(huán)氧樹脂/碳纖維織物復合涂層。但碳纖維織物浸漬由單一納米粒子改性的環(huán)氧樹脂所形成的環(huán)氧樹脂/碳纖維織物復合涂層其耐磨性有限，難以滿足一些在航空及電子領(lǐng)域?qū)δ湍バ浴⒖箾_擊有較高需求的場合，如何在降低成本的情況下，提升其耐磨性能是該領(lǐng)域需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種納米填料協(xié)同填充環(huán)氧樹脂復合涂層，解決了單一納米粒子改性環(huán)氧樹脂形成的環(huán)氧樹脂/碳纖維織物復合涂層耐磨性差的問題。

本發(fā)明的另一個目的是提供上述涂層的制備方法。

本發(fā)明的另一個目的是將該涂層在鋼塊表面應用。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：納米填料協(xié)同填充環(huán)氧樹脂復合涂層，按照質(zhì)量百分比由以下組份制成：環(huán)氧樹脂60％～70％、聚酰胺樹脂26％～34％、改性納米Al₂O₃1％～3％、改性納米SiO₂1％～3％，上述各組份質(zhì)量百分比之和為100％。

本發(fā)明的特點還在于，

改性納米Al₂O₃由質(zhì)量比為1:1:8～10的納米Al₂O₃、KH550與丙酮制成；改性納米SiO₂由質(zhì)量比為1:1:8～10的納米SiO₂、偶聯(lián)劑KH550與丙酮制成。

納米Al₂O₃為球形，平均粒徑為70nm，純度≥99％；納米SiO₂為球形，平均粒徑為20nm，純度≥99％；環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂。

本發(fā)明所采用的第二種技術(shù)方案是：納米填料協(xié)同填充環(huán)氧樹脂復合涂層的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將納米SiO₂與偶聯(lián)劑KH550、丙酮按照一定比例混合，超聲處理20～30min，烘干后得到改性納米SiO₂，備用；

步驟2：將納米Al₂O₃與偶聯(lián)劑KH550、丙酮按照一定比例混合，超聲處理20～30min，烘干后得到改性納米Al₂O₃，備用；

步驟3：將環(huán)氧樹脂與丁酮配成環(huán)氧/丁酮溶液，得到溶液A；將聚酰胺樹脂與甲苯配成聚酰胺/甲苯溶液，得到溶液B，備用；

步驟4：按照一定比例向步驟3得到的溶液A中加入步驟2得到的改性納米Al₂O₃及步驟1得到的改性納米SiO₂，在85～90℃的溫度下攪拌20～30min，再加入步驟3得到的溶液B攪拌10～20min，得到溶液C，備用；

步驟5：將處理后的碳纖維織物放入步驟4得到的溶液C中，浸泡10～15min后取出在80～85℃的溫度下固化3～5min；然后，將一次固化后的碳纖維織物在溶液C中再次浸泡10～15min，再在80～85℃的溫度下固化2～3min后取出，得到納米填料協(xié)同填充環(huán)氧樹脂復合涂層。

本發(fā)明的特點還在于，

步驟1中納米SiO₂、偶聯(lián)劑KH550與丙酮的質(zhì)量比為1:1:8～10；所述烘干的溫度為75℃～85℃。