[發明專利]一種高耐磨自潤滑的納米復合材料涂層的制備方法

在審

• 申請號: 202110025111.8
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112724788A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 咸貴軍;田經緯
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D7/61
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

本發明公開了一種高耐磨自潤滑的納米復合材料涂層的制備方法，屬于固體自潤滑材料制備技術領域。本發明通過三輥研磨方法和聚乙烯吡絡烷酮預處理方法制備出在環氧樹脂中能夠均勻分散的納米級二氧化鈦混合溶液，將石墨粉/短切碳纖維/硫化鋅依次加入到上述混合溶液中，然后加入去泡劑和固化劑制得最終混合溶液，并將該混合溶液刷涂在鋼基材上，一定條件固化成型，制得高耐磨自潤滑的納米復合材料涂層。本發明制備方法簡單新穎、經濟性好、操作方便、易于制備大規模高耐磨自潤滑涂層，并且所制得的復合涂層均勻密實韌性高，表現出非常低的摩擦系數和比磨損率，應用范圍廣泛。

技術領域

本發明涉及一種高耐磨自潤滑的納米復合材料涂層的制備方法，屬于固體自潤滑材料制備技術領域。

背景技術

大多數工程部件的失效是由于材料表面的退化引起的，如疲勞、腐蝕和磨損。因此，表面工程對于開發具有最佳性能的新材料以適應惡劣環境(如航空、汽車工業、石油和石化)至關重要。鋼的多種微觀結構和低成本吸引了大多數商業合金的考慮，但有一個致命的缺陷，很容易腐蝕、磨損和疲勞，導致在高溫、高載荷、高壓等一些極端環境中不能滿足安全要求，高耐磨自潤滑涂層可以解決上述問題成為研究熱點。

環氧樹脂由于其優異的粘結和成膜性能，在工程應用中得到了廣泛的應用，如表面涂層、埋地管道防腐、鋼板粘接以及電子器件等，對樹脂基體的力學性能和耐磨性能要求很高。環氧樹脂的脆性缺陷限制了其在高韌性、耐久性能領域的大規模應用，而環氧樹脂的改性是現代社會發展的需要。

目前，大量研究證實填充增強相和潤滑相，如：碳纖維、碳納米管，二硫化鉬、聚四氟乙烯和石墨等可以改善環氧涂層的摩擦學性能。現有技術中，CN108753106A公開了一種納米雜化材料改性環氧樹脂自潤滑復合涂層及其制備方法，加入碳納米管/氧化石墨烯/二硫化鉬等納米雜化材料制備減摩抗磨涂層，CN101717064A公開了環氧樹脂固體潤滑涂層及其制備方法中，加入二硫化鉬、氧化石墨等制備環氧固體潤滑涂層。CN201051258A公開了水性環氧粘結固體潤滑劑，通過加入石墨、蠟粉、二硫化鉬、氧化銅等制備環氧固體潤滑涂層。但是在現有技術下，固體潤滑相在樹脂基體中分散不均勻易分層，在潤滑過程中易遭到破壞，從而影響固體潤滑涂層的質量和使用壽命。因此，提供一種高耐磨自潤滑的納米復合材料涂層的制備方法是十分必要的。

發明內容

本發明為了解決上述現有復合涂層中存在的技術問題，提供一種高耐磨自潤滑的納米復合材料涂層的制備方法。

一種高耐磨自潤滑的納米復合材料涂層的制備方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，制備二氧化鈦分散液；

步驟2，使用步驟1獲得的二氧化鈦分散液制備二氧化鈦/環氧樹脂分散液；

步驟3，將石墨粉、短切碳纖維和硫化鋅加入到步驟2獲得的二氧化鈦/環氧樹脂分散液中，攪拌均勻后加入去泡劑和固化劑，獲得固化前混合溶液，并將混合溶液刷涂在鋼基材上，固化成型，獲得高耐磨自潤滑的納米復合材料涂層。

進一步地，步驟1的操作過程為：將二氧化鈦加入到無水乙醇中，然后加入聚乙烯吡絡烷酮，最后超聲處理至均勻的混合液，得到二氧化鈦分散液。

更進一步地，二氧化鈦與無水乙醇的按照質量比為1:(1.5～2)混合，獲得二氧化鈦/乙醇溶液。

更進一步地，聚乙烯吡絡烷酮的加入量為二氧化鈦/乙醇溶液質量的0.5％。

進一步地，步驟2的操作過程為：將步驟1獲得的二氧化鈦分散液加入到環氧樹脂中，超聲分散攪拌至均勻，置于油浴鍋中加熱去除乙醇，然后研磨處理，獲得內部無團聚的二氧化鈦/環氧樹脂分散液。

進一步地，采用三輥進行研磨處理，并且在研磨時采用玻璃棒引流，均勻定量鋪在輥軸間，防止研磨不均勻。

更進一步地，油浴鍋溫度為100～120℃，加熱去除乙醇時間為2～4h。