一种活塞裙部高性能减摩耐磨涂料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种活塞裙部高性能减摩耐磨涂料及制备方法，适用于各类内燃机活塞裙部的耐磨减摩涂层，能够有效的提高活塞裙部表面耐磨减摩性能，减小正常工况下由于活塞裙部与缸体之间的摩擦而带来的损失，提高活塞该涂料的使用寿命，节约维修成本。节约维修成本。

【技术实现步骤摘要】
一种活塞裙部高性能减摩耐磨涂料及制备方法


[0001]本专利技术属于活塞
，涉及一种活塞裙部高性能减摩耐磨涂料及 制备方法，适用于各类内燃机活塞裙部的耐磨减摩涂层，能够有效的 提高活塞裙部表面耐磨减摩性能，减小正常工况下由于活塞裙部与缸 体之间的摩擦而带来的损失，提高活塞该涂料的使用寿命，节约维修 成本。

技术介绍

[0002]当前普遍用于活塞裙部耐磨减摩涂层的材料主要是石墨等自润 滑材料与一些高分子材料的混合物，只是简单的将其混合在一起，并 没有涉及到对这些自润滑材料的再次表面改性，也没有采用一种特殊 材料加强涂层整体的耐磨性，故存在了一定的缺陷。
[0003]而在该耐磨减摩涂料中，选择了粉末改性剂对粉末表面进行改性， 使其能够与高分子聚合物反应，从而混合粉末表面有机化，使得该粉 末能够均匀稳定的存在于涂料中，并且能够一定程度上增加涂层耐磨 性能；另一方面，在涂料中加入了纳米碳纤维，纳米碳纤维可以达到 连续碳纤维一样的增强效果，改进与树脂基体的物理与化学连接，经 表面处理的纳米碳纤维可提高纯树脂的性能包括强度和模量，刚好可 以与含有改性粉末的高分子聚合物反应，从而从另一方面增强该涂料 的耐磨性能。
[0004]纳米功能涂料是一种能提供多种特殊功能的新型涂料。由于纳米 材料具有的特殊性能，在涂料中加入无机纳米粒子后在保证涂层透明 的同时，可大幅度提高涂层的耐磨性，还可显著提高材料的耐温性、 抗氧化性等性能，其应用前景十分广阔。

技术实现思路

[0005]1.一种活塞裙部高性能减摩耐磨涂料，其特征在于：将纳米碳 纤维、纳米二硫化钼粉末、纳米二硫化钨粉末按一定比例混合后得到 混合粉末，对混合粉末进行羟基化处理，然后使用环氧类硅烷偶联剂 对混合粉末进行表面改性得到改性粉末，将改性粉末与结合剂、有机 溶剂混合，最后经高速搅拌后得到一种活塞裙部高性能减摩耐磨涂料； 其中纳米碳纤维外径为7
‑
15nm，长度为5
‑
15μm，纳米二硫化钼粉末 直径为25
‑
40nm，纳米二硫化钨粉末直径为20
‑
45nm；所述环氧类硅 烷偶联剂是指3
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缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ
‑
甲 基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、氨丙基三乙氧基硅烷 (KH550)三者中的一种或两种；所述的结合剂是环氧树脂E
‑
20、聚 酰胺
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酰亚胺以体积比为5：2的比例混合后的溶液，有机溶剂是丙酮、 N
‑
甲基吡咯烷酮、甲基丙烯酸以体积比为2：1：1的比例混合后的溶 液；该涂料中的碳纤维可与结合剂形成耐磨层，增强涂料涂装过程中 的成膜完整性，纳米二硫化钼粉末与纳米二硫化钨粉末在涂料中起减 摩作用，结合剂可增强与铝合金活塞裙部的结合强度，该涂料动力粘 度范围为24000
‑
32000mPa
·
s。
[0006]2.一种活塞裙部高性能减摩耐磨涂料的制备方法，其特征在于： 制备方法包括如下步骤：
[0007](1)将纳米碳纤维、纳米二硫化钼粉末、纳米二硫化钨粉末置 于粉体混料机里充
分混合，得到混合粉末，其中，纳米二硫化钼粉末 含量为：55％～60％，纳米二硫化钨含量为：30％～35％，其余含量为 纳米碳纤维；
[0008](2)将混合粉末加入水和乙醇以体积比为2∶1的比例配置的混 合溶液中超声波分散30min，使粉末表面羟基化，得到含有羟基化混 合粉末的溶液；
[0009](3)对环氧类硅烷偶联剂进行水解，将环氧类硅烷偶联剂、乙 醇、去离子水以体积比为3:2:5的比例混合，并使用质量分数为1％ 的硝酸调节溶液的pH值至3.5～4.5，在35℃的条件下反应30min，得 到已经水解的环氧类硅烷偶联剂溶液；
[0010](4)将含有羟基化混合粉末的溶液与已经水解的环氧类硅烷偶 联剂溶液混合，将其置于70℃水浴锅中搅拌，此时环氧类硅烷偶联 剂中的硅醇与羟基化混合粉末表面上的羟基反应，形成氢键并缩合成
ꢀ‑
SiO
‑
M共价键，其中M表示混合粉末中的任意一种；同时，环氧类 硅烷偶联剂中的硅醇又相互缔合齐聚形成网状结构的薄膜覆盖在混 合粉末表面，使混合粉末表面有机化，反应2h后，将溶液置于蒸发 皿中，在高温下烘干、研磨、过筛，得到改性粉末；
[0011](5)将改性粉末加入结合剂和有机溶剂以体积比为2：3的比例 配置的混合溶液中，其中，每升混合溶液中含有改性粉末100g；采 用高速搅拌器以600
‑
1200r/min的速度搅拌，在30℃条件下搅拌3h 以上，最终得到一种活塞裙部高性能减摩耐磨涂料。
附图说明
[0012]图1是本专利技术中的涂料及涂料成分图，图中，a、涂料成品图；b、 涂料成分图
[0013]图2是本专利技术中的改性粉末图，图中，a、改性纳米WS2粉末的 结构图；b、改性纳米MoS2粉末的结构图；c、改性纳米C纤维粉 末的结构图
[0014]图3是本专利技术中的环氧类硅烷偶联剂水解及粉末改性反应式图， 中，a、改性纳米WS2粉末改性反应式；b、改性纳米MoS2粉末改 性反应式；c、改性纳米碳纤维粉末改性反应式
[0015]图4是本专利技术中的涂层内部结构图
具体实施方式
[0016]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细描述 实施例：某型号活塞裙部高性能减摩耐磨涂料
[0017](1)将纳米碳纤维、纳米二硫化钼粉末、纳米二硫化钨粉末置 于粉体混料机里充分混合，其中纳米碳纤维外径10nm、长度8μm， 其他两种粉末直径分别为25nm、30nm，得到混合粉末，其中，纳米 二硫化钼粉末含量为：55％～60％，纳米二硫化钨含量为：30％～35％， 其余含量为纳米碳纤维；
[0018](2)将混合粉末加入水和乙醇以体积比为2∶1的比例配置的混 合溶液中超声波分散30min，使粉末表面羟基化，得到含有羟基化混 合粉末的溶液；
[0019](3)选择3
‑
缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)对混 合粉末进行改性，采用乙醇和水作为混合溶剂对KH560进行水解， 其中KH560、乙醇、去离子水以体积比为3:2:5的比例混合，,并使用 质量分数为1％的HNO3调节溶液的pH值至4,在35℃条件下反应 30min，得到已经水解的KH560溶液。
[0020](4)将含有羟基化混合粉末的溶液与已经水解的KH560溶液混 合，将其置于70℃
水浴锅中搅拌，此时KH560中的硅醇与羟基化混 合粉末表面上的羟基反应，形成氢键并缩合成
‑
SiO
‑
M共价键，其中 M表示混合粉末中的任意一种；同时，环氧类硅烷偶联剂中的硅醇又 相互缔合齐聚形成网状结构的薄膜覆盖在混合粉末表面，使混合粉末 表面有机化，反应2h后，将溶液置于蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活塞裙部高性能减摩耐磨涂料，其特征在于：将纳米碳纤维、纳米二硫化钼粉末、纳米二硫化钨粉末按一定比例混合后得到混合粉末，对混合粉末进行羟基化处理，然后使用环氧类硅烷偶联剂对混合粉末进行表面改性得到改性粉末，将改性粉末与结合剂、有机溶剂混合，最后经高速搅拌后得到一种活塞裙部高性能减摩耐磨涂料；其中纳米碳纤维外径为7
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15nm，长度为5
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15μm，纳米二硫化钼粉末直径为25
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40nm，纳米二硫化钨粉末直径为20
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45nm；所述环氧类硅烷偶联剂是指3
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缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)三者中的一种或两种；所述的结合剂是环氧树脂E
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20、聚酰胺
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酰亚胺以体积比为5：2的比例混合后的溶液，有机溶剂是丙酮、N
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甲基吡咯烷酮、甲基丙烯酸以体积比为2：1：1的比例混合后的溶液；该涂料中的碳纤维可与结合剂形成耐磨层，增强涂料涂装过程中的成膜完整性，纳米二硫化钼粉末与纳米二硫化钨粉末在涂料中起减摩作用，结合剂可增强与铝合金活塞裙部的结合强度，该涂料动力粘度范围为24000
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32000mPa
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s。2.一种活塞裙部高性能减摩耐磨涂料的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘思思，高阳，赵鼎元，廖君慧，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：