一种高性能环氧粘结型固体自润滑涂料及制备使用方法技术

本发明专利技术涉及一种高性能环氧粘结型固体自润滑涂料及制备使用方法，由HBPSi‑PAA、MoS

【技术实现步骤摘要】
一种高性能环氧粘结型固体自润滑涂料及制备使用方法
本专利技术属于复合涂层领域，涉及一种高性能环氧粘结型固体自润滑涂料及制备使用方法。
技术介绍
随着航空、航天技术的发展，许多特殊的摩擦学问题也随之而来，如暴露于超高真空、辐射、原子氧和极端高低温条件下的润滑难题。在这种极端条件下，油脂润滑剂易发生蒸发、分解或交联，难以起到良好的润滑效果。粘结型固体自润滑涂层作为一种简单、高效的润滑技术，能在摩擦部件表面成膜以降低其摩擦磨损而给予其有效的防护，可以为极端条件下的润滑难题提供有效的解决方案。环氧树脂因其具有粘接强度高、稳定性和工艺性好等优异特性而被广泛应用于各个领域，但对于纯环氧树脂，其也存在着脆性大、耐热性较差以及减摩抗磨性不佳等问题，从而限制了在高
的应用。专利CN110591501A公开了一种含超支化聚硅氧烷环氧粘结型固体润滑材料及制备方法。其利用端氨基超支化聚硅氧烷作为环氧树脂的固化剂和改性剂，从而赋予环氧树脂以优异的韧性、耐热性和减摩抗磨性等性能，加之在MoS2/rGO复合粒子的协同作用下，进一步提高了环氧涂层的减摩抗磨性以及承载能力和环境适应性。但是端氨基超支化聚硅氧烷的引入对环氧涂料的流平性和成膜性提高不大，这会导致所制备的涂层厚度不均、粒子容易聚集，并且端氨基超支化聚硅氧烷上所含有的大量氨基易与环氧基反应，因此在制备过程中容易导致局部过度交联而影响涂层的韧性及其他性能。此外，由端氨基超支化聚硅氧烷和MoS2/rGO复合粒子制备的环氧固体润滑涂层，其摩擦系数较高、耐磨和耐热性较差，并且其制备的MoS2/rGO复合粒子的分散性也有待提高。因此，亟待探索出一种新的环氧树脂改性剂并结合相应的高分散性固体润滑剂，从而制备出一种具有低摩擦系数、高耐磨、耐高温、长寿命的环氧涂层。聚酰亚胺因其含有十分稳定的酰亚胺芳杂环结构单元而具有其他高聚物无法比拟的优异性能，尤其是在高温、高压和高速等苟刻环境下具有突出的摩擦学性能。专利CN106867395A公开了一种含POSS聚酰亚胺树脂耐油磨、耐高温固体润滑涂层材料及方法。其将二胺型POSS引入到聚酰亚胺分子链中，然后与二硫化钼复合制备出一种含POSS聚酰亚胺耐高温自润滑复合涂层。其中，所用到的二胺型POSS是以Si-O-Si为主链段形成的笼形结构，这种结构存在着一个比较明显的问题就是与树脂基体的相容性较差，并且其制备工艺复杂、成本较高，不利于工业化生产。端氨基超支化聚硅氧烷是以Si-O-C为主链段的超支化聚合物，其中含有的大量活性基团和有机链段可以有效地改善与树脂基体的相容性，并且其制备工艺简单、成本低廉。因此，可以将端氨基超支化聚硅氧烷引入到聚酰胺酸(PAA)分子链中，得到聚酰胺酸封端的超支化聚硅氧烷(HBPSi-PAA)，其主链中Si-O-C的键角介于Si-O-Si和C-O-C之间，因此主链中的Si-O-C结构既具有Si-O-Si结构的柔性，又具有C-O-C的刚性，这种“刚柔相济”的链段结构能够更好地达到增韧、增强的改性效果，并且其含有的羟基、仲胺、酸酐以及少量未反应的伯胺基团，可以与环氧树脂的环氧基反应，因此HBPSi-PAA不仅能够起到固化环氧树脂的作用，还能促进其固化，最终增强与环氧树脂基体的界面结合强度而实现更好的增韧、增强效果。同时，聚酰胺酸的引入还能赋予环氧涂料良好的流平性和成膜性，固化后还可进一步提高环氧涂层的柔韧性、耐热性以及在极端条件下的使用性能。此外，二硫化钼是一种具有较大抗压强度以及良好的耐磨性、附着性以及较低的摩擦系数(0.03-0.08)的层状固体润滑剂，它的摩擦系数在真空中与在空气中甚至在800℃的高温下变化不大，特别适用于航空航天领域的润滑，是理想的固体润滑剂，但其分散性较差，容易产生粒子聚集而影响性能。石墨烯由于其具有质量轻、尺寸小、比表面积大以及与树脂基体相容性好等特点，而被广泛用于树脂基材料摩擦性能、力学性能、热性能以及电性能等方面的改性，是一种性能优异的二维碳纳米材料。若能将二硫化钼与石墨烯进行复合，制备出一种具有高分散性的MoS2/rGO复合粒子，则能使环氧涂层具有低摩擦系数、高耐磨、耐高温、长寿命的特点，从而为解决极端条件下的润滑难题提供有效的解决方案。因此，本专利技术提出以球磨插层法制备出具有高分散性的MoS2/rGO复合粒子，然后以环氧树脂为粘结剂、HBPSi-PAA为改性剂制备出一种高性能环氧粘结型固体自润滑涂层。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种高性能环氧粘结型固体自润滑涂料及制备使用方法，针对环氧涂层在极端条件下所存在的问题。本专利技术的高性能环氧粘结型固体自润滑涂层的制备方法，其能有效提高环氧涂层的减摩抗磨性、耐热性、高承载能力以及摩擦寿命，可以为极端条件下的润滑难题提供有效的解决方案。首先，将端氨基超支化聚硅氧烷和聚酰胺酸通过酰胺化反应，制备出聚酰胺酸封端的超支化聚硅氧烷(HBPSi-PAA)，再将其引入到环氧树脂基体中，得到改性环氧树脂预聚体。然后，将此预聚体与球磨插层法制备的MoS2/rGO复合粒子进行复合，制备出改性环氧复合涂料。最后，将改性环氧复合涂料均匀喷涂于金属基材表面，固化后得到高性能环氧粘结型固体自润滑涂层。技术方案一种高性能环氧粘结型固体自润滑涂料，其特征在于组份按质量分数计，1～100份环氧树脂预聚体、30～60份MoS2/rGO复合粒子；所述环氧树脂预聚体是：1～100份环氧树脂、1～20份聚酰胺酸封端的超支化聚硅氧烷HBPSi-PAA和1～60份固化剂。所述固化剂包括但不限于：4,4'-二氨基二苯砜、4,4'-二氨基二苯甲烷或甲基四氢邻苯二甲酸酐。所述超支化聚硅氧烷HBPSi-PAA结构式为：其中：一种制备所述高性能环氧粘结型固体自润滑涂料的方法，其特征在于步骤如下：步骤1：将30～60份MoS2/rGO复合粒子加入到10～100份有机溶剂中超声分散30～60min，得到MoS2/rGO复合粒子分散液；步骤2：按质量分数计，将1～50份端氨基超支化聚硅氧烷加入到1～100份聚酰胺酸中，常温搅拌反应3～15h得到聚酰胺酸封端的超支化聚硅氧烷HBPSi-PAA溶液；步骤3：将1～100份环氧树脂、1～20份聚酰胺酸封端的超支化聚硅氧烷HBPSi-PAA和1～100份固化剂在60～130℃下搅拌反应10～60min，得到改性环氧树脂预聚体；步骤4：将改性环氧树脂预聚体与MoS2/rGO复合粒子分散液搅拌混合5～30min得到改性环氧复合涂料。所述MoS2/rGO复合粒子是采用球磨插层得到，方法是：首先，将二硫化钼与氧化石墨烯，按质量比为1∶0.1～5均匀分散于蒸馏水中，加入相当于氧化石墨烯质量10～100％的水合肼，在90～120℃下回流1～10h后，用蒸馏水洗涤2～3次，真空干燥6～12h得到石墨烯负载二硫化钼的干混料；然后，按照球料质量比1∶0.1～10将干混料与氯化钠在转速为300～600rpm的球磨机中处理2～10h，最后用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能环氧粘结型固体自润滑涂料，其特征在于组份按质量分数计，1～100份环氧树脂预聚体、30～60份MoS

【技术特征摘要】
1.一种高性能环氧粘结型固体自润滑涂料，其特征在于组份按质量分数计，1～100份环氧树脂预聚体、30～60份MoS2/rGO复合粒子；所述环氧树脂预聚体是：1～100份环氧树脂、1～20份聚酰胺酸封端的超支化聚硅氧烷HBPSi-PAA和1～60份固化剂。


2.根据权利要求1所述高性能环氧粘结型固体自润滑涂料，其特征在于：所述固化剂包括但不限于：4,4'-二氨基二苯砜、4,4'-二氨基二苯甲烷或甲基四氢邻苯二甲酸酐。


3.根据权利要求1所述高性能环氧粘结型固体自润滑涂料，其特征在于：所述超支化聚硅氧烷HBPSi-PAA结构式为：



其中：





4.一种制备权利要求1～3任一项所述高性能环氧粘结型固体自润滑涂料的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将30～60份MoS2/rGO复合粒子加入到10～100份有机溶剂中超声分散30～60min，得到MoS2/rGO复合粒子分散液；
步骤2：按质量分数计，将1～50份端氨基超支化聚硅氧烷加入到1～100份聚酰胺酸中，常温搅拌反应3～15h得到聚酰胺酸封端的超支化聚硅氧烷HBPSi-PAA溶液；
步骤3：将1～100份环氧树脂、1～20份聚酰胺酸封端的超支化聚硅氧烷HBPSi-PAA和1～100份固化剂在60～130℃下搅拌反应10～60min，得到改性环氧树脂预聚体；
步骤4：将改性环氧树脂预聚体与MoS2/rGO复合粒子分散液搅拌混合5～30min得到改性环氧复合涂料。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述MoS2/rGO复合粒子是采用球磨插层得到，方法是：首先，将二硫化钼与氧化石墨烯，按质量比为1∶0.1～5均匀分散于蒸馏水中，加入相当于氧化石墨烯质...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜红侠，杨开明，刘锐，张渊博，苑俊山，冯广鹏，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61