[發(fā)明專利]一種水性聚酰胺酰亞胺涂料、水性聚酰胺酰亞胺固體潤滑涂層及其應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2022-11-23
• 公開（公告）號: CN115851115A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周峰;于強(qiáng)亮;陳國慶;于波;蔡美榮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
• 主分類號: C09D179/08
• 分類號: C09D179/08;C09D7/61;C09D7/65;C10M111/04;C10N30/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 申素霞

本發(fā)明提供了一種水性聚酰胺酰亞胺涂料、水性聚酰胺酰亞胺固體潤滑涂層及其應(yīng)用，涉及功能化抗磨防腐技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的水性聚酰胺酰亞胺涂料包括水性聚酰胺酰亞胺樹脂、潤滑相、抗磨相、助劑和水。本發(fā)明以水性聚酰胺酰亞胺樹脂為粘接劑，聚四氟乙烯和二硫化鉬為潤滑相，氧化鋁和氮化硅為抗磨相，以水為溶劑，配合使用助劑，涂料不僅具有低摩擦系數(shù)，優(yōu)異的耐磨和承載性能，還具備良好的耐中高溫性能和儲存穩(wěn)定性，該涂料固化形成的涂層涂層具有優(yōu)良的理化性能和減摩抗磨性能，能夠在實(shí)現(xiàn)涂層低摩擦系數(shù)的同時(shí)提高涂層的耐磨性能，可作為運(yùn)動(dòng)部件表面耐磨減摩涂層應(yīng)用進(jìn)一步拓寬了聚酰胺酰亞胺的應(yīng)用范圍，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功能化抗磨防腐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水性聚酰胺酰亞胺涂料、水性聚酰胺酰亞胺固體潤滑涂層及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的小型化、缸內(nèi)直噴和渦輪增加等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)動(dòng)機(jī)性能顯著提升，但發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行環(huán)境明顯變差。典型的活塞材料主要有輕合金、鑄鐵、球墨鑄鐵和合金鋼等，活塞作為發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，主要由頭部、裙部和銷座組成，并且由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和較高的表面粗糙度，在缸體內(nèi)進(jìn)行高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還要在缸體內(nèi)承受汽油燃燒爆炸產(chǎn)生的高溫?zé)g，因此活塞裙部極易磨損，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作壽命縮短。延長機(jī)動(dòng)車輛服役時(shí)長，節(jié)約服役期的化石能源消耗，是企業(yè)和科研人員的共同追求。

高分子固體潤滑材料作為固體潤滑涂層的主要類型日益受到重視，高分子涂層已成為摩擦學(xué)領(lǐng)域重要的研究課題。聚酰胺酰亞胺(PAI)同時(shí)具備聚酰胺與聚酰亞胺的優(yōu)良特性，因其擁有較好的耐磨性、耐熱性以及自潤滑功能而廣泛地應(yīng)用在各領(lǐng)域。在軍工領(lǐng)域，PAI主要解決了航空航天特殊工況條件下的潤滑難題，在民用工業(yè)領(lǐng)域，PAI應(yīng)用正逐步滲透到各個(gè)分支，其崛起速度十分迅速。基于此，通過在活塞裙部表面涂覆耐磨減摩涂層，可以有效改善活塞磨損，延長活塞工作時(shí)長，進(jìn)而延長發(fā)動(dòng)機(jī)工作壽命。

現(xiàn)有的固體自潤滑材料主要包括高分子材料(聚四氟乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺等)、軟金屬(Ag、Cu等)、非金屬(石墨)、金屬鹽(二硫化鉬、二硫化鎢、氟化鈣、氟化鋇等)。例如，CN102363853A公開了一種固體自潤滑復(fù)合材料，包括：15wt％～30wt％的鎳鉻合金、40wt％～60wt％的碳化鉻、10wt％～20wt％的二硫化鎢和10wt％～20wt％的氟化鈣，然而，其固體自潤滑復(fù)合材料需要經(jīng)激光輻射才能在基體表面形成耐磨自潤滑涂層，激光熔覆熱輸入大，基體熱變形嚴(yán)重，使其固體自潤滑復(fù)合材料不適用于對尺寸精度較高、變形控制較嚴(yán)格的零件。中國專利CN103725069A公開了一種固體自潤滑涂層，其組份包括重量比為20％～35％的富馬酸雙酚A樹脂、20％～35％的苯乙烯、0.1％～0.5％的過氧化二異丙苯、15％～30％的玻璃纖維、15％～25％的PTFE和1.5％～3.5％的石墨，其摩擦系數(shù)為0.13～0.14。然而，上述自潤滑涂層的摩擦系數(shù)高，耐磨性較差。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種水性聚酰胺酰亞胺涂料、水性聚酰胺酰亞胺固體潤滑涂層及其應(yīng)用，本發(fā)明提供的水性聚酰胺酰亞胺涂料摩擦系數(shù)低，潤滑和耐磨性能優(yōu)異。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種水性聚酰胺酰亞胺涂料，包括以下質(zhì)量份數(shù)的制備原料：水性聚酰胺酰亞胺樹脂20～35份，潤滑相3～11份，抗磨相2～10份，助劑1.3～5.5份和水50～70份；

所述潤滑相包括二硫化鉬和聚四氟乙烯；

所述抗磨相包括氧化鋁和氮化硅。

優(yōu)選地，所述水性聚酰胺酰亞胺樹脂以水性聚酰胺酰亞胺樹脂溶液形式使用。

優(yōu)選地，所述水性聚酰胺酰亞胺樹脂溶液的固含量為20～30wt％。

優(yōu)選地，所述潤滑相中二硫化鉬和聚四氟乙烯的質(zhì)量比為1～5：2～6。