[發明專利]一種硼酚醛樹脂/環氧改性有機硅樹脂耐燒蝕自潤滑涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201710373981.8
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107083183B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 李芝華;段芳芳
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C09D183/06
• 分類號: C09D183/06;C09D161/14;C09D5/08;C09D7/61;C09D7/65
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉;魏娟

本發明公開了一種硼酚醛樹脂/環氧改性有機硅樹脂耐燒蝕自潤滑涂層的制備方法，耐燒蝕自潤滑涂層由環氧改性有機硅樹脂、FB樹脂、耐高溫填料、石墨、二硫化鉬等組分原料通過熱固化得到，其制備方法是將硼酚醛樹脂(FB樹脂)和環氧改性有機硅樹脂溶于正丁醇，攪拌均勻后，加入耐高溫填料、石墨和二硫化鉬，球磨粉碎、過篩，所得粉末與助劑劑攪拌均勻，用溶劑調整粘度后，涂刷或噴涂至基體表面，加熱固化，即得，制備的耐燒蝕自潤滑涂層不僅具有優異的機械性能、耐燒蝕性能并且較好的自潤滑效果，此外，其制備方法簡便、高效、成本低廉，適合工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種耐燒蝕自潤滑涂層及其制備方法，特別涉及一種硼酚醛/環氧改性有機硅樹脂耐燒蝕自潤滑涂層及其制備方法，耐燒蝕自潤滑涂層不僅能用于飛行器表面，阻止高溫熱流對基體材料的直接損害，保護基材免于氣流的沖刷，同時具有良好的耐磨、承載和潤滑性能，可起到表面防護、減少接觸和氣蝕磨損，降低摩擦系數，延長部件使用壽命的作用；屬于表面工程技術領域。

背景技術

隨著高性能飛行器飛行速度的不斷提高，作為彈體結構件和保證發動機正常工作的發動機殼體承受的熱環境日趨惡劣，主要表現為熱流密度加大，氣動沖刷嚴重，對發動機殼體外防熱涂層提出了更高的要求。外防熱涂層不僅要能夠承受最大馬赫數為9左右的飛行速度對其表面的強烈沖刷，而且還需要承受由于氣動加熱而引起的上千度高溫，同時，涂層表面會產生大量摩擦磨損，摩擦引起能量的轉換、磨損則會導致表面損壞和材料損耗，而潤滑是降低摩擦和減少磨損的最有效措施、同時又能節約資源、減少污染且綠色環保。

現有的自潤滑涂層多以環氧樹脂為粘接劑，加入石墨或者二硫化鉬及其他填料制得，耐磨效果較好，但由于環氧樹脂本身熱性能差，殘炭率低，因此燒蝕性能較差。尹延國等人(高分子材料科學與工程,2011(9):80-83)以環氧樹脂為粘接劑，配合Al₂O₃、石墨和二硫化鉬的使用制得潤滑涂層摩擦系數在0.16～0.34 之間，但是僅能在300℃使用。羅超云等人(潤滑與密封,2010,35(3):107-111) 以環氧樹脂為基體，添加聚四氟乙烯、石墨和碳纖維制備了環氧基耐熱耐磨自潤滑涂料，摩擦系數在0.21～0.35之間，但是僅限于工業設備、軸承、機床的使用，無法滿足航天飛行器的高溫氣流沖刷。現有技術中以酚醛、環氧樹脂或硅橡膠為基體而獲得的耐燒蝕涂層是宇宙飛船返回艙和星際探測器中重要的耐燒蝕熱防護材料，但沒有兼顧到耐磨效果。因此，開發耐燒蝕性能優異同時具有良好的耐磨效果的耐燒蝕自潤滑涂層具有重要意義。

發明內容

針對現有技術中自潤滑涂層不耐燒蝕及耐燒蝕涂層不耐磨的缺陷，本發明的目的是在于提供一種耐燒蝕性能優異、燒蝕率低、摩擦系數小、耐腐蝕性能優異，能在1000℃以上短時使用的耐燒蝕自潤滑涂層，該耐燒蝕自潤滑涂層特別適用于航天飛行器表面。

本發明的另一個目的是在于提供一種簡便、高效、成本低廉的制備耐燒蝕自潤滑涂層的方法，該方法適合工業化生產。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種FB/環氧改性有機硅樹脂耐燒蝕自潤滑涂層，耐燒蝕自潤滑涂層由以下質量份組分熱固化而成：環氧改性有機硅樹脂20％～28％，FB樹脂為5％～12％，耐高溫填料10％～20％，石墨3％～10％，二硫化鉬3％～10％，溶劑30％～40％，助劑0.1％～2％。

優選的方案，所述環氧改性有機硅樹脂的環氧值為0.03～0.08。

優選的方案，所述FB樹脂的熱分解溫度在500℃以上，氮氣氣氛下1000℃時的殘炭率為40～55％，氧指數是45～50，線燒蝕率為-0.09～-0.06。FB樹脂可購買于天宇高溫樹脂材料公司，商品牌號為BPF。