[發(fā)明專利]一種高硬度耐磨涂層的制備與應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110635821.2
• 申請(qǐng)日: 2021-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN113292906A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫自才;劉志軍;胡安平;張亞剛;李冬霜;張鵬飛;殷俏芬;孫秋庚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞市溢美材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C09D163/00
• 分類號(hào): C09D163/00;C09D183/08;C09D183/06;C09D163/04;C09D7/61;C08G59/50
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本發(fā)明公開了一種高硬度耐磨涂層的制備與應(yīng)用，所述涂層為雙組份：A組份由環(huán)氧樹脂、納米級(jí)氣相法三氧化二鋁、納米二氧化硅經(jīng)三輥機(jī)捏合后加入溶劑溶解合成，B組份由有機(jī)硅樹脂與溶劑溶解合成；所選溶劑為二甲苯、無水乙醇、PM中的一種或兩種混合溶劑；氣相法三氧化二鋁、納米二氧化硅與樹脂總量的質(zhì)量比分別為8～15：4～8：100。A、B按活性比混合攪拌均勻后適用于噴涂工藝，噴涂在玻璃基板上，70℃表干1?2h，120?150℃固化2?4h，形成的有機(jī)?無機(jī)復(fù)合涂層鉛筆硬度可達(dá)5H以上，負(fù)重1Kg鋼絲絨耐磨次數(shù)1萬(wàn)次以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體涉及一種高硬度耐磨涂層的制備與應(yīng)用。

背景技術(shù)

聚合物及其復(fù)合材料具有摩擦系數(shù)低、密度小、可塑性強(qiáng)、比強(qiáng)度高及易加工等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于化工、機(jī)械、醫(yī)學(xué)和航空等領(lǐng)域。然而多數(shù)聚合物材料的分子鏈由范德華力和氫鍵相連，相對(duì)作用力較弱，在外力的作用下容易產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成分子鏈的滑移和斷裂，導(dǎo)致材料表面出現(xiàn)裂紋、梨溝、麻點(diǎn)等缺陷。提高有機(jī)聚合物涂層的硬度和耐磨性成為材料科學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。

研究表明有機(jī)硅能夠有效改善涂層的耐磨性，其中有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂作為耐磨加硬涂層的研究越來越多，例如任鵬飛.硅氧烷類聚合物耐磨透明涂層的制備及其性能研究[D].浙江：浙江大學(xué)，2015：1-99，進(jìn)行了硅烷偶聯(lián)劑對(duì)雙酚A丙烯酸樹脂改性研究，發(fā)現(xiàn)硅烷偶聯(lián)劑含量為10-20％時(shí)涂層鉛筆硬度最高能達(dá)到6H，而且提高了基材的抗刮性能和耐磨性能。有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂能夠降低環(huán)氧樹脂的內(nèi)應(yīng)力，又能提高環(huán)氧樹脂的韌性和耐熱性，因?yàn)橛袡C(jī)硅樹脂優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、耐氧化性、耐候性、低表面能及高介電強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)了環(huán)氧樹脂在上述方面的弊端。

此外，添加無機(jī)納米材料也是減少磨損的有效方法，在提高硬度和耐磨的同時(shí)增加材料的防腐性、導(dǎo)電性、自清潔性等，例如將具有增硬功能的SiO₂納米粒子加入有機(jī)樹脂中，可得到耐磨性較好的涂層，SiO₂表面-OH能夠鍵接到聚合物涂層的分子網(wǎng)絡(luò)鏈結(jié)構(gòu)單元上，與聚合物涂層網(wǎng)絡(luò)鏈形成一體，使得涂層形成有機(jī)-無機(jī)雜化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提高了涂層的硬度和耐磨性。而納米氧化鋁作為增硬耐磨材料也有大量研究，如湯戈，王振家，馬全友，等.納米Al₂O₃粉末改善環(huán)氧樹脂耐磨性研究【J】.熱固性樹脂，2002,17(1):4-8，發(fā)現(xiàn)Al₂O₃粉末粒度越小，涂層的耐磨性能改善越明顯，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％，粒度30-60nm的γ-Al₂O₃氧化鋁的涂層耐磨性最優(yōu)。

基于以上有機(jī)硅-環(huán)氧樹脂、納米SiO₂、Al₂O₃在耐磨聚合物復(fù)合材料中的應(yīng)用，本發(fā)明采用自制苯基甲基氨基硅樹脂(制備方法可參見已公開發(fā)明專利號(hào)CN202010139970.5)與環(huán)氧樹脂作為基底材料，納米級(jí)SiO₂、納米級(jí)氣相Al₂O₃粉作填料，固化過程中環(huán)氧基與固化劑苯基甲基氨基硅樹脂分子中-NH₂或-NH-反應(yīng)生成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將納米SiO₂、Al₂O₃粉固定下來形成高硬度耐磨涂層，解決了高濃度納米SiO₂、Al₂O₃粉在膠水中易團(tuán)聚問題，配合噴涂工藝可形成磨砂涂層，涂層表面細(xì)膩，顆粒分布均勻無團(tuán)聚。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服上述情況不足，旨在提供一種能解決上述問題的技術(shù)方案。

一種高硬度耐磨涂層的制備與應(yīng)用，該涂層由環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂、氣相法三氧化二鋁、納米二氧化硅復(fù)合形成，鉛筆硬度可達(dá)到5H以上，負(fù)重1Kg鋼絲絨耐磨次數(shù)1萬(wàn)次以上。