[發明專利]一種磷酸鹽粘結聚四氟乙烯涂料及涂層的制備

有效

• 申請號: 202011132533.7
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112143268B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 崔曉慧;胡永樂;董孝兵;鄭友華
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D5/08;C09D7/65;C09D7/61
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 張英荷

本發明公開了一種磷酸鹽粘結聚四氟乙烯固體潤滑涂料，是以磷酸鹽為粘結劑，聚四氟乙烯粉為潤滑劑，納米二氧化硅、氧化鋅為填料，水和無水乙醇為分散介質，丙炔醇為緩蝕劑配制而成，該涂料對金屬底材具有良好的附著力。通過噴涂方式將磷酸鹽粘結聚四氟乙烯涂層均勻涂覆于金屬工件的表面，先在室溫條件下放置24h表干，再放入鼓風干燥箱內固化，得到的涂層具有良好的柔韌性和抗沖擊性能，該涂層在低載荷高轉速條件下具有良好的摩擦性能，尤其可以在強氧化、強酸性條件下使用，延長零部件在強酸、強氧化條件下的使用壽命。

技術領域

本發明涉及一種聚四氟乙烯基固體潤滑涂料，尤其涉及一種磷酸鹽粘結聚四氟乙烯固體潤滑涂料及涂層的制備，主要用于強氧化、強酸性環境中機械設備零部件的保護。

背景技術

粘結固體潤滑劑是固體潤滑材料的主要類型之一，其具有低的摩擦系數、長的使用壽命，寬的溫度適用范圍，操作簡單，在民用工業和空間技術領域得到了廣泛的應用。目前粘結聚四氟乙烯固體潤滑劑所用的粘結劑絕大多數為有機粘結劑，通過有機粘結劑制備的固體潤滑劑具有良好的附著力、耐沖擊性，優異的摩擦磨損性能，已經取得了廣泛的應用。但是，在強氧化性、強酸性條件下，有機粘結劑制備的固體潤滑涂層容易發生氧化，導致涂層脫落失效。

以無機粘結劑制備的粘結涂層，制備過程中無有機溶劑揮發，作為一種環境友好型粘結涂層受到科學工作者的青睞，其中磷酸鹽作為粘結劑所制備的涂料被廣泛研究，選擇不同類型的填料，可以制備出特種性能的涂料，尤其可以制備耐高溫、耐強酸、耐強氧化等苛刻條件下的特種涂料，目前磷酸鹽作為粘結劑制備耐高溫涂料有報道，但是以磷酸鹽作為粘結劑制備的在強氧化性強酸性條件下使用的涂料報道較少，且目前報道的以磷酸鹽作為粘結劑制備的涂料固化溫度大多數在300℃以上，限制了其使用范圍。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無機磷酸鹽粘結聚四氟乙烯固體潤滑材料及其制備方法。

一、磷酸鹽粘結聚四氟乙烯固體潤滑涂料

以磷酸鹽為粘結劑，聚四氟乙烯粉末為固體潤滑劑，納米二氧化硅、氧化鋅為填料，丙炔醇為緩蝕劑，無水乙醇和去離子水為分散介質配制而成。具體原料配比及制備工藝如下：

原料配比：以重量百分比計：磷酸鹽25~35%，聚四氟乙烯粉10~20%，氧化鋅0.5~1%，納米二氧化硅0.1~0.5%，丙炔醇0.1~0.5%，無水乙醇20~30%，FS-640為0.1~0.2%，去離子水余量。

其中，磷酸鹽為磷酸二氫鋁水溶液，濃度為40%；聚四氟乙烯粉的粒度≤5μm；二氧化硅粒度≤50nm；氧化鋅粒度≤5μm；緩蝕劑丙炔醇質量百分濃度≥99%。

制備工藝：稱取無水乙醇、去離子水、FS-640、丙炔醇配制成混合溶劑；再按重量百分比依次稱取聚四氟乙烯粉末、納米二氧化硅、氧化鋅，加入已經配置好的混合溶劑，充分攪拌至徹底潤濕，最后將稱量好的磷酸鹽粘結劑加入其中，攪拌混合均勻；倒入球磨罐，球磨20~24小時，即可得到磷酸鹽粘結聚四氟乙烯固體潤滑涂料。

二、粘結固體潤滑涂層的制備和性能

1、粘結固體潤滑涂層的制備

通過噴涂的方式將上述制備的固體潤滑涂料均勻涂敷于經過除銹、除油、噴砂、超聲清洗的金屬工件表面，先在室溫條件下放置24h表干，再放入鼓風干燥箱中固化：先于120±5℃下恒溫固化0.5~1h，再于220±5℃下恒溫固化1.5~2h；隨爐冷卻至室溫，取出即可。粘結固體潤滑涂層的各項性能見表1。

表1的結果顯示，本發明制備的磷酸鹽粘結聚四氟乙烯涂料是一種性能優良的固體潤滑劑，以其制備的涂層，對金屬底材具有良好的粘結性能；在強酸、強氧化條件下能夠保護金屬底材不被腐蝕；在高速低載條件下具有良好的摩擦性能，能夠提高零部件的使用壽命。

本發明相對于現有技術具有以下優點：