[發明專利]一種具有低摩擦系數的含硅油潤滑防腐復合涂層的制備

在審

• 申請號: 202011158727.4
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112266717A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 陳磊;李鳳英;馬彥軍;周惠娣;陳建敏
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所;蘭州中科凱路潤滑與防護技術有限公司
• 主分類號: C09D175/08
• 分類號: C09D175/08;C09D183/04;C09D7/61;C09D5/08
• 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

本發明提供了一種具有低摩擦系數的含硅油潤滑防腐復合涂層的制備方法。本發明采用硅油作為緩蝕劑以及潤滑劑，利用低分子硅油在聚氨酯的固化溫度下依然保持液態的特性實現涂層內部的固液分離。通過調節硅油的種類或含量，實現有機硅的可控表面遷移，在降低涂層摩擦系數的同時延長耐磨壽命。本發明制備簡單，使用方便，而且聚氨酯基體與硅油分子之間的作用力可調節，實現了硅油的均勻分散和可控釋放。該復合涂層在摩擦運動的刺激下可實現硅油填充物的可控釋放，通過固液復合的潤滑作用機制和硅油的疏水性，可以同時實現潤滑和抗蝕效果，使得涂層具有優異的減摩抗磨性能和耐腐蝕性能，在摩擦和腐蝕領域具有巨大的應用潛力和市場價值。

技術領域

本發明屬于固液潤滑防腐材料技術領域，涉及一種潤滑防腐復合涂層的制備方法，尤其涉及一種具有低摩擦系數的含硅油潤滑防腐復合涂層的制備方法。

背景技術

材料的腐蝕和磨損是造成機械工件能量耗散和損傷失效的主要原因，不僅導致生產效率降低，甚至導致機械事故的發生。而抗蝕防護和減摩耐磨涂層已成為節約能源和資源，減緩環境污染，消除安全隱患的重要途經之一。固液復合材料充分彌補了流體潤滑的不足，發揮固體潤滑的優勢，同時液體緩蝕劑也可以抑制材料的腐蝕，被選擇應用于潤滑防腐涂層。對于目前的固液潤滑防腐涂層，其在使用過程中需要在材料表面連續補充潤滑劑或者緩蝕劑。或者采用內含微膠囊的自修復復合材料，通過外界刺激響應使微膠囊殼壁破裂，膠囊芯材釋放。但是制備過程較為繁瑣且選擇性觸發殼壁破裂較為困難，而且動態防腐性能較差，無法實現潤滑防腐一體化。

近年來，聚氨酯材料因其具有高耐磨、耐油、耐腐蝕以及與其他材料良好的附著力等優異的綜合性能，引起了研究者的廣泛關注和探索，多用于高壓、重載或腐蝕等工況。而硅油性質穩定，疏水性好，能以液體狀態本征嵌入聚氨酯材料中起到潤滑劑和緩蝕劑的作用，實現硅油改性聚氨酯潤滑防腐一體化涂層。在硅油改性聚氨酯潤滑防腐涂層中，硅油可在摩擦行為的作用下可控釋放并遷移至涂層表面，達到及時補充防護因子的作用，從而使其防護能力最大化，實現低摩擦和較大的防腐補強作用。但目前鮮有利用硅油和聚氨酯材料制備固液潤滑防腐一體化涂層的研究。

發明內容

基于以上研究現狀，本發明的目的是提供一種具有低摩擦系數的含硅油潤滑防腐復合涂層的制備方法。

本發明采用硅油作為緩蝕劑以及潤滑劑，利用低分子硅油在聚氨酯的固化溫度下依然保持液態的特性實現涂層內部的固液分離。聚氨酯骨架與硅油的結合強度可以通過硅油的端基調控，不僅解決液體潤滑劑的分散性問題，而且實現硅油的可控釋放。硅油良好的耐溫性使其對摩擦熱和載荷的緩沖效果明顯，較強的抗粘附性也避免了摩擦副與環塊的直接接觸，從而極大地改善了摩擦磨損性能，達到比市面上多數潤滑涂層更低且穩定的摩擦系數；此外，硅油化學性質穩定，可以填充聚氨酯涂層內部細小的孔洞和縫隙，使防水性能更強，可有效抑制材料的腐蝕。

本發明具有低摩擦系數的含硅油潤滑防腐復合涂層的制備方法，包括以下步驟：

（1）聚氨酯材料的制備：將聚醚多元醇和異佛爾酮二異氰酸酯加入甲苯溶液中混合均勻，在氮氣保護及攪拌下，于40℃~70℃下反應2h~4h，減壓蒸餾除去溶劑，得到NCO基團封端的聚氨酯材料。其中，所述聚醚多元醇中的羥基與異佛爾酮二異氰酸酯中的NCO基團的摩爾比為1.25:1~2:1；所述甲苯溶劑與聚醚多元醇的質量比為1.0:1~2.0:1；所述攪拌速率為200~400r/min。

（2）納米材料增強的聚氨酯材料的制備：將聚氨酯材料加入到納米材料的甲苯溶液中混合均勻，在氮氣保護及攪拌下，于60~90℃下反應2~3h，減壓蒸餾除去溶劑，得到納米材料增強的聚氨酯材料。其中，所述納米材料包括氧化石墨烯、石墨烯、還原氧化石墨烯、凹凸棒石、二氧化硅中的一種或幾種；所述納米材料的加入量為聚氨酯的質量的1%~5%；所述納米材料在甲苯溶劑中的質量濃度為5%~10%；所述攪拌速率為200~400r/min。