一种碳纤维改性聚四氟乙烯耐磨疏水复合涂层制备方法技术

本发明专利技术公开一种碳纤维改性聚四氟乙烯耐磨疏水复合涂层制备方法。所述方法对钻头钢基体进行喷砂处理以去除表面氧化层，使基体表面获得一定的清洁度和粗糙度，改善机械性能并提高与涂层之间的附着力；将10‑40份磨碎碳纤维和占碳纤维份数1%的硅烷偶联剂加入到60‑90份聚四氟乙烯乳液中，利用表面工程技术在PDC钻头的钢体表面制备耐磨性和疏水性优异的聚四氟乙烯/碳纤维复合涂层。本发明专利技术制备出的聚四氟乙烯复合涂层具有较大的接触角和较低的磨损率，具有优良的疏水性和耐磨性，可以有效解决钻头泥包问题和服役持久性问题。

A preparation method of wear-resistant and hydrophobic composite coating of carbon fiber modified PTFE

The invention discloses a preparation method of carbon fiber modified polytetrafluoroethylene wear-resistant and hydrophobic composite coating. The method performs sand blasting on the drill steel substrate to remove the oxide layer on the surface, so that the surface of the matrix is cleaned and roughened, the mechanical properties are improved, and the adhesion between the coating and the coating is increased. The silane coupling agent of 10 to 40 parts of ground carbon fiber and 1% carbon fiber is added to 60 90 parts of PTFE emulsion. Polytetrafluoroethylene/carbon fiber composite coatings with excellent wear resistance and hydrophobicity were prepared on the steel surface of PDC bit by surface engineering technology. The polytetrafluoroethylene composite coating prepared by the invention has large contact angle and low wear rate, excellent hydrophobicity and wear resistance, and can effectively solve the problem of drill mud package and service durability.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维改性聚四氟乙烯耐磨疏水复合涂层制备方法
本专利技术属于高分子化学材料
，具体涉及一种碳纤维改性聚四氟乙烯耐磨疏水复合涂层制备方法。
技术介绍
聚晶金刚石复合片(PolycrystallineDiamondCompact，PDC)钻头作为应用于石油矿产勘探开发中的破岩工具，是目前应用最多的一种钻头。然而PDC钻头在泥页岩中钻进时容易产生“泥包”现象——即在钻进过程中切削出的泥质岩屑遇水后不能及时排离孔底而粘附于钻头上，便形成钻头泥包。聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene，简写为PTFE）具有优良的疏水性，不易润湿，可有效抑制PDC钻头在泥页岩等特殊地层中钻进时的泥包现象。但是，该涂层的硬度偏低，在较短时间内就几乎被磨光，因此耐磨性成为制约聚四氟乙烯涂层应用的瓶颈。目前现有的工艺鲜有能够制备出耐磨性和疏水性均优良的聚四氟乙烯复合涂层。表面工程是表面经过预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面技术复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状况，以获得表面所需性能的系统工程。填充改性是一种有效的方法。利用表面工程技术提高纯P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维改性聚四氟乙烯耐磨疏水复合涂层制备方法，其特征在于：所述方法对钻头钢基体进行喷砂处理以去除表面氧化层，使基体表面获得一定的清洁度和粗糙度，改善机械性能并提高与涂层之间的附着力；将10‑40份磨碎碳纤维和占碳纤维份数1%的硅烷偶联剂加入到60‑90份聚四氟乙烯乳液中，利用表面工程技术在PDC钻头的钢体表面制备耐磨性和疏水性优异的聚四氟乙烯/碳纤维复合涂层。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维改性聚四氟乙烯耐磨疏水复合涂层制备方法，其特征在于：所述方法对钻头钢基体进行喷砂处理以去除表面氧化层，使基体表面获得一定的清洁度和粗糙度，改善机械性能并提高与涂层之间的附着力；将10-40份磨碎碳纤维和占碳纤维份数1%的硅烷偶联剂加入到60-90份聚四氟乙烯乳液中，利用表面工程技术在PDC钻头的钢体表面制备耐磨性和疏水性优异的聚四氟乙烯/碳纤维复合涂层。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维改性聚四氟乙烯耐磨疏水复合涂层制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1）涂料制备将60-90份聚四氟乙烯乳液、10-40份磨碎碳纤维和占碳纤维份数1%的硅烷偶联剂使用磁力搅拌器分散15min-30min至均匀；2）工件表面预处理为了使工件涂层具有足够的表面附着力，首先使用有机溶剂溶解工件表面的油脂并加热至约300℃-400℃使其挥发，然后采用喷砂处理来清洁工件表面并使表面获得一定的粗糙度，改善涂层与工件表面的结合能力；3）喷涂将涂料装入喷枪，用喷枪将涂料均匀地喷涂在工件表面；4）干燥将涂覆复合涂层的工件放入干燥箱中在100℃-120℃下烘干10min-20min；5）烧结将涂覆复合涂层的工件放入箱式固化炉中进行固化处理，40-50min内逐渐升温至350℃-390℃然后恒温烧结20-30min，在空气中冷却后得到复合涂层。3.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维改性聚四氟乙烯耐磨疏水复合涂层制备方法，其特征在于：优选的，所述聚四氟乙烯乳液为8...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱丽娜，吴昊，岳文，付志强，康嘉杰，王成彪，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11